基于探地雷达的黑土区农田表层含水量测定研究

摘要

为明确探地雷达振幅包络平均值法因素（average envelope amplitude, AEA）获取黑土区表层土壤含水量的有效性，探讨中心频率、土壤类型及介电常数模型等因素对该方法准确性的影响，以草甸土、暗棕壤、白浆土为研究对象，采用中心频率为250、500 MHz的两组探地雷达，开展黑土区农田表层含水量探测试验，并与TDR测定结果进行对比分析。结果表明：（1）中心频率为500 MHz的探地雷达反演精度优于中心频率为250 MHz的探地雷达，两者的探测深度均为30 cm左右；（2）Topp模型表现优于其他3种模型，对总体土壤含水量分布预测更为准确，RMSE最低，约为0.02 cm³·cm^-3;（3）各种土壤类型下含水量反演结果均较好，其中，草甸土和暗棕壤的反演效果最佳，白浆土次之，但总体来看R²均高于0.88,RMSE均小于0.035 cm³·cm^-3;（4）采用普通克里金网格构建的土壤含水量分布图能够较为准确地反映农田尺度土壤含水量的空间分布。综上可知，探地雷达振幅包络平均值法可以用于农田尺度黑土区土壤含水量分布的快速、无损监测。

关键词

探地雷达 / 土壤含水量 / 土壤类型 / 介电常数模型 / 振幅包络平均值法 / 空间分布