TRU樹木雷達(dá)參數(shù)校正方法研究.pdf

1、TRU作為高效的淺層探測方法，具有操作簡單靈活、剖面直觀、無損性等優(yōu)點(diǎn)，在檢測根系時(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)為研究對象，對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根系檢測的準(zhǔn)確性。
　　通過人為埋根的方式對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

2、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-

3、1.62～5.37cm。校正介電常數(shù)以后，TRU在干燥沙地中檢測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

4、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效果最好，可檢測到直徑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。在濕潤的農(nóng)田中檢測效果最差，只能檢測到直徑2.6 cm以上的根系，在荒地中的檢測結(jié)果較沙地略差，但比農(nóng)田中效果略好。400MHz天

5、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，GP

6、3、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天線檢測根系時(shí)，水平方向兩條根系之間的間隔至少在15 c