本文選題：土壤含水率 + 探地雷達(dá)��； 參考：《中國(guó)礦業(yè)大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：為給農(nóng)田灌溉技術(shù)和沙漠化治理等提供更好的方案依據(jù),探明土壤含水率的分布情況就顯得尤為重要。相對(duì)其他探測(cè)方法,探地雷達(dá)(GPR)探測(cè)土壤含水率更能突出高分辨率、無(wú)損、高效等優(yōu)點(diǎn),應(yīng)用探地雷達(dá)檢測(cè)土壤含水率成為近年來(lái)新的研究方向�；跁r(shí)域有限差分正演模擬了不同含水土壤模型,分析了其對(duì)應(yīng)的雷達(dá)信號(hào)在時(shí)頻域中的響應(yīng)特征。針對(duì)雷達(dá)不同探測(cè)方式對(duì)含水土壤的探測(cè)效果進(jìn)行了對(duì)比,結(jié)果表明,雷達(dá)同步法探測(cè)效果相對(duì)較好;同時(shí),利用雷達(dá)波場(chǎng)分析了土壤含水顆粒尺寸大小對(duì)含水構(gòu)造探測(cè)效果的影響,分析表明,在一定的尺寸范圍內(nèi),含水顆粒尺度越大對(duì)雷達(dá)信號(hào)影響就較大。對(duì)探地雷達(dá)信號(hào)頻域分析可以發(fā)現(xiàn),在頻譜圖中,不同含水體在頻譜圖上具有明顯區(qū)別;在功率譜分析中,結(jié)合經(jīng)典和現(xiàn)代功率譜分析,可以對(duì)含水目標(biāo)ROI進(jìn)行提取,最終確定含水體的分布范圍和含水率的相對(duì)大小;在譜能分析中,將譜能系數(shù)和小波分析相結(jié)合得到三維譜能分析圖,得到的三維含水體土壤譜能圖能更直觀的解釋含水體的附存狀態(tài)。與此同時(shí),考慮到電磁波在含水土壤傳播過(guò)程中高頻成分衰減較快,致使探地雷達(dá)的分辨率會(huì)隨深度的增加而降低的問(wèn)題,本文采用了基于S變換的頻譜均衡技術(shù)給予矯正,且矯正效果良好。為了更好的驗(yàn)證解釋方法的有效性,本文對(duì)數(shù)值模擬中設(shè)計(jì)的孤立異常體地質(zhì)模型和異常組合地質(zhì)模型進(jìn)行了物理模型實(shí)測(cè),解釋結(jié)果表明利用所提的時(shí)頻域解釋方法能有效的提高實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)解釋效果。通過(guò)以上研究,初步得到土壤含水率與探地雷達(dá)信號(hào)響應(yīng)關(guān)系,但理論和實(shí)際應(yīng)用仍需要進(jìn)一步開(kāi)展。
[Abstract]:In order to provide better basis for farmland irrigation technology and desertification control, it is very important to find out the distribution of soil moisture content. Compared with other detection methods, GPR (ground penetrating Radar) for soil moisture content detection has the advantages of high resolution, nondestructive, high efficiency and so on. In recent years, the application of GPR to soil moisture detection has become a new research direction. Based on the finite difference time domain (FDTD) forward modeling, the response characteristics of the corresponding radar signals in time-frequency domain are analyzed. The results show that the detection effect of radar synchronization method is relatively good, and at the same time, The effect of the size of soil water-bearing particles on the detection effect of water-bearing structures is analyzed by using radar wave field. The results show that the larger the size of water-bearing particles is, the greater the effect on radar signals is in a certain range of dimensions. In the frequency domain analysis of ground penetrating radar signal, it is found that different water bodies have obvious differences in the spectrum map, and in power spectrum analysis, the ROI of water-bearing target can be extracted by combining classical and modern power spectrum analysis. Finally, the distribution range of water body and the relative size of water content are determined. In the spectral energy analysis, the spectral energy coefficient and wavelet analysis are combined to obtain the three-dimensional spectral energy analysis map. The three dimensional soil spectral energy map can explain the state of the water body more intuitively. At the same time, considering the high frequency component attenuation of electromagnetic wave in the process of water-bearing soil propagation, the resolution of ground penetrating radar will decrease with the increase of depth. In this paper, a spectrum equalization technique based on S-transform is used to correct the problem. And the correction effect is good. In order to better verify the effectiveness of the interpretation method, the physical model of the isolated anomaly geological model and the anomaly combined geological model designed in the numerical simulation are measured in this paper. The results show that the proposed interpretation method in time and frequency domain can effectively improve the interpretation effect of measured data. The relationship between soil moisture content and ground penetrating radar signal response is preliminarily obtained through the above research, but the theoretical and practical application still needs to be further developed.
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：S152.7

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