本文關(guān)鍵詞： 樹木雷達(dá) 參數(shù)校正 介質(zhì) 根系　出處：《西北農(nóng)林科技大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：TRU作為高效的淺層探測(cè)方法,具有操作簡(jiǎn)單靈活、剖面直觀、無損性等優(yōu)點(diǎn),在檢測(cè)根系時(shí)受到很多外界因素的影響,研究發(fā)現(xiàn),TRU受含水量的影響非常大。本研究以不同含水量介質(zhì)為研究對(duì)象,對(duì)TRU在不同含水量介質(zhì)中的最佳參數(shù)組合(系統(tǒng)增益和介電常數(shù))進(jìn)行研究,以期提高TRU根系檢測(cè)的準(zhǔn)確性。通過人為埋根的方式對(duì)不同含水量的三種介質(zhì):沙地(含水量3.575%)、農(nóng)田(含水量29.293%)、荒地(含水量16.03%)中TRU的參數(shù)及其分辨率進(jìn)行研究,主要得到以下研究結(jié)果:1.默認(rèn)介電常數(shù)下根系深度檢測(cè)值誤差很大,在土層10、20、30、40、50、60、70、80 cm,TRU在三種介質(zhì)的檢測(cè)誤差平均值分別為7.29、10.79、15.79、20.20、25.48、30.79、36.35、40.62 cm;經(jīng)過介電常數(shù)校正以后,TRU在沙地中從土層10~80 cm根系檢測(cè)深度誤差都在±1.5 cm以內(nèi)、在農(nóng)田中為-1.09~12.43 cm、在荒地中為-1.62~5.37cm。校正介電常數(shù)以后,TRU在干燥沙地中檢測(cè)到的根系位置與埋根深度幾乎相同,校正效果非常好;在濕潤(rùn)農(nóng)田中,900MHz和400MHz天線誤差都減小,但效果一般;在荒地中,兩種天線都取得了很大的成效,比農(nóng)田中的檢測(cè)效果略好,但也不及沙地。2.在干燥沙地中,不同埋深根系的檢測(cè)結(jié)果與介電常數(shù)之間的關(guān)系非常一致,從土層10~80 cm,TRU所檢測(cè)到的根系深度都隨著介電常數(shù)的增大而減小,埋根越深,減小越快;而在含水量較大的農(nóng)田和荒地中,根系深度與介電常數(shù)之間的關(guān)系并不一致,在土層40 cm以上,電磁波穿透土層時(shí)衰減較少,而在40 cm以下,電磁波穿越土層時(shí)衰減較嚴(yán)重,且土層越深,衰減越嚴(yán)重。3.TRU在干燥的沙地中檢測(cè)效果最好,可檢測(cè)到直徑1.2 cm以上的根系,分辨率較高,剖面圖均勻,根系圖像非常清晰。在濕潤(rùn)的農(nóng)田中檢測(cè)效果最差,只能檢測(cè)到直徑2.6 cm以上的根系,在荒地中的檢測(cè)結(jié)果較沙地略差,但比農(nóng)田中效果略好。400MHz天線在沙地中的分辨率與900MHz相近,但在農(nóng)田和荒地中分辨率比900MHz天線略高,TRU在三種介質(zhì)中的參數(shù)經(jīng)過校正后均可得到較好的結(jié)果。4.TRU在默認(rèn)參數(shù)下檢測(cè)時(shí)土層40 cm以上增益過小(最小可達(dá)-20 dB),而40 cm以下增益過大(最大可達(dá)68 dB),形成的剖面圖上層圖像顏色太淺無法識(shí)別,下層顏色太深、雜波影響太大難以辨別。經(jīng)過參數(shù)校正以后,900MHz天線的增益值GP1、GP2的取值范圍都在1~4 dB,GP3、GP4、GP5控制在23~39 dB之間,400MHz天線的GP1、GP2的取值范圍在-12~-9 dB,GP3、GP4、GP5控制在16~38 dB之間,剖面圖顏色較為均勻,并著重將植物根系突顯出來,圖像清晰易于分析觀察,對(duì)進(jìn)一步研究根系起到了很大的作用。5.在同一深度,根系直徑越大,“雙曲線”開口越寬;在不同深度,根系越深,“雙曲線”圖像越模糊。使用900MHz天線檢測(cè)根系時(shí),水平方向兩條根系之間的間隔至少在15 cm以上,垂直方向兩條根系之間的距離至少為10 cm以上才能分辨出來;而400MHz天線在檢測(cè)時(shí),水平方向兩條根系之間的間隔20 cm以上,垂直方向兩條根系之間的距離至少為15 cm以上,才能分辨出來。
[Abstract]:TRU as a shallow detection method is efficient, with simple and flexible operation, and has the advantages of intuitive profile, nondestructive detection, the root system is affected by many external factors, the study found that TRU was affected by the water content is very large. In this study, different water content medium as the research object, the TRU in different with the best combination of parameters water medium (system gain and dielectric constant) were studied, in order to improve the accuracy of TRU detection. Through the artificial root root buried way of three kinds of medium with different water content: the sand (3.575% water content), farmland (water content 29.293%), wasteland (16.03% water content) parameters and resolution TRU the main research results are as follows: 1. the default root depth of dielectric constant under the detection value of large error in the depth of 10,20,30,40,50,60,70,80, cm, TRU in three kinds of medium detection error average was 7.29,10.79,15.79,20. 20,25.48,30.79,36.35,40.62 cm; after the dielectric constant correction, TRU in sandy soil of 10~80 cm depth error from the root detection are - less than 1.5 cm, in the field of -1.09~12.43 cm, after the correction of the dielectric constant is -1.62~5.37cm. in the wasteland, TRU in dry sand detected the root location and buried depth of root is almost the same correction, the effect is very good; in the humid farmland, the 900MHz and 400MHz antenna errors are reduced, but the general effect; in the wasteland, two kinds of antennas have achieved great results, slightly better than the detection effect of farmland, but also not in the dry sand and sandy.2., very consistent relationship between different testing results the depth of the root and the dielectric constant of 10~80 cm from soil, root depth TRU detected increases with the decrease of dielectric constant, root buried deeper, decreased more rapidly; while in the higher water content of farmland and wasteland, The relationship between root depth and the dielectric constant is not consistent, in the depth of more than 40 cm, less attenuation of electromagnetic wave penetrating layer, and below 40 cm, the electromagnetic wave attenuation through the soil is serious, and the deeper soil, the more serious deterioration of.3.TRU detection in the dry sand in the best effect, can be detected in roots, more than 1.2 cm diameter high resolution profile uniform root image is very clear. The detection effect is the worst in the humid farmland, can only detect the root of more than 2.6 cm in diameter, detection in the wasteland were slightly worse than sand, but Tanaka is better in the sand in the resolution of the.400MHz antenna is similar to 900MHz but, in the resolution of farmland and wasteland is slightly higher than the 900MHz antenna, TRU in three kinds of medium parameters after calibration can obtain better results of detection of.4.TRU in the default parameters of soil above 40 cm (minimum gain is too small Up to -20 dB), and 40 cm high gain (up to 68 dB), the color profile of upper image formation is too shallow for recognition, the lower the color is too deep, too difficult to distinguish the influence of clutter. After calibration, the 900MHz antenna gain value GP1, the range of GP2 in 1~4 dB GP3, GP4, GP5, 23~39 in control dB, 400MHz antenna GP1, the range of GP2 -12~-9 in dB, GP3, GP4, GP5 in 16~38 dB, the color profile is uniform, and the roots of plants exposed, the image is clear and easy to be observed and analyzed for the further study on the root system played a big the role of.5. in the same depth, the greater the root diameter, "hyperbolic" opening wider; in different depth, the deeper roots, "hyperbolic" more blurred images. Using the 900MHz antenna detection root, between two horizontal root interval of at least 15 cm, vertical direction two The distance between the roots is at least 10 cm to distinguish. When the 400MHz antenna is detected, the interval between the two roots in the horizontal direction is more than 20 cm, and the distance between the two roots in the vertical direction is at least 15 cm, so that we can distinguish it.

【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TN959;S718.4

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