基于探地雷达的田块尺度下不同深度土壤含水量监测

分类： 农、林、牧、渔 >> 农、林、牧、渔业科学其他学科 提交时间： 2023-02-17 合作期刊: 《智慧农业（中英文）》

张文瀚 杜克明 孙彦坤 刘布春 孙忠富 马浚诚 郑飞翔

摘要： 为确定田块尺度下探地雷达对不同深度及相邻反射层间土壤含水量的反演精度、有效反演深度、 最佳反演深度及最优反演模型，本研究采用1000 MHz中心频率探地雷达设备，分别在无降雨偏干旱土壤和 降雨后湿润土壤两种条件下，在选定农田区域基于共中心点法采集雷达波数据，提取有效地表波与反射波 数据，通过双曲线拟合法分别获取不同深度反射层雷达波的传播速度，计算得出土壤的相对介电常数，最 后根据土壤体积含水量和介电常数之间的经验模型计算获得不同深度的土壤体积含水量。通过Topp、Roth、 Herkelrath和Ferre四种经验模型分别进行土壤体积含水量反演测定，同时以利用烘干法获取的代表性测定 土壤含水量实测值为指标进行精度验证。田间试验结果表明，1000 MHz探地雷达的有效反演深度范围为 0~50 cm; 土壤偏干旱和偏湿润条件的最佳反演深度分别为50 cm和40 cm; Roth模型相关性最好，决定系 数R2最高为0.750，且Roth模型反演土壤含水量值最稳定，在土壤偏干旱和偏湿润条件下均方根误差（Root Mean Square Error，RMSE） 平均值分别为0.0401 m3/m3和0.0335 m3/m3; 相对误差（Relative Error，RE） 最低 为3.0%。探地雷达具备对定量深度田间土壤含水量快速、精准监测的能力，但其反演模型需根据不同土壤 类型等条件进行相应参数校正。

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