[口头报告]监测区域表层土壤含水量的无人机机载地质雷达技术

监测区域表层土壤含水量的无人机机载地质雷达技术
编号:1420 稿件编号:1300 访问权限:私有 更新:2023-04-10 11:13:00 浏览:183次 口头报告

报告开始:2023年05月07日 09:32 (Asia/Shanghai)

报告时间:12min

所在会议:[15A] 15A、水文地球科学 » [15A-2] 15A-2 水文地球科学

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摘要
西南喀斯特地区土壤单薄,地表土壤含水量估计对该地区生态系统保护、农业管理等具有重要意义。然而,大多数传统的测量方法,如时域反射仪(TDR),难以高效地绘制田间尺度的土壤含水量分布。本研究提出了一种采用无人机机载地质雷达(GPR),在地面以上不同高度进行空间扫描测量的技术。该方法利用反射波和直达波振幅的比率与GPR天线高度倒数之间的正比关系来估算地表反射率,进而依据土壤物理转换公式推求土壤含水量。本研究基于雷达点源假设推导了该线性关系,并利用gprMax软件的数值模拟结果证实了该关系。相对于以往的空射GPR方法,本研究提出的无人机机载地质雷达技术(UAV-GPR)去除了雷达发射功率稳定和测量高度固定等限制,避免了天线传递函数估计和地球物理反演计算,因此在野外应用中更加简单、方便。我们在长江河岸带和江心洲草地分别测试了该方法。野外测试结果表明,UAV-GPR测量的土壤含水量与使用侵入式测量方法(TDR)的测量结果相近。基于8个天线测量高度的UAV-GPR所估计的表面反射率和土壤含水量与TDR测量结果的均方根误差(RMSE)分别为0.03和0.05 cm3/cm3。多高度UAV-GPR方法的测量偏差主要来自于野外环境的影响,如地表粗糙度和植被覆盖率。总之,多高度无人机机载地质雷达技术(UAV-GPR)是一种测量区域地表土壤含水量的有效方法,其测量结果的分辨率和精度均优于卫星遥感技术,而区域测量效率又高于传统侵入式方法(如TDR).
 
关键字
地表土壤含水量、无人机、地质雷达、时域反射仪
报告人
程勤波
河海大学

稿件作者
程勤波 河海大学
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