三農(nóng)科普|探地雷達助力耕地深度檢測

中國食品安全網(wǎng)訊（王鑫樺） 新增耕地已成為北京市耕地重要組成部分，為加強新增耕地的有序利用，亟需摸清新增耕地質(zhì)量現(xiàn)狀。然而，傳統(tǒng)的土壤質(zhì)量檢測方法，需要實地挖剖面、采樣和室內(nèi)測試分析，既費時又費力。為此，北京市耕地建設(shè)保護中心、北京市糧食作物創(chuàng)新團隊土壤評價與質(zhì)量提升崗位專家團隊，開展利用探地雷達快速、無損、高效檢測新增耕地有效土層厚度和剖面結(jié)構(gòu)的方法研究。

何為探地雷達？

探地雷達是一種利用高頻電磁波的反射探測目的體及地質(zhì)現(xiàn)象的物探方法。它由地面通過天線向地下發(fā)射電磁波，經(jīng)地層或目的體反射，為另一天線所接收，并以脈沖反射波的波形形式記錄，經(jīng)處理得到二維雷達圖像，以灰階或彩色顯示地下垂直剖面。探地雷達具有的高效、快速、連續(xù)、無損傷、低成本和高分辨率成像等特點。

探地雷達如何應(yīng)用？效果如何？

目前，專家團隊主要利用探地雷達，開展新增耕地有效土層厚度和剖面結(jié)構(gòu)兩個方面的檢測試驗。

雷達野外探測獲取有效土層厚度 圖片來源：北京市農(nóng)業(yè)農(nóng)村宣傳中心

利用探地雷達估算有效土層厚度：使用探地雷達對新增耕地進行探測試驗，使用含水率模型確定每道測線下的各層平均含水率，再使用經(jīng)驗公式預(yù)測各層介電常數(shù)。在確定各層介電常數(shù)的基礎(chǔ)上，采用包絡(luò)檢波結(jié)合雷達探測圖像確定有效土層厚度分層時域，從而對新增耕地有效土層厚度進行估測。

雷達處理圖像及提取包絡(luò)檢波 圖片來源：北京市農(nóng)業(yè)農(nóng)村宣傳中心

利用探地雷達獲取剖面構(gòu)型：在有效土層厚度獲取的基礎(chǔ)上，通過對新增耕地雷達測線提取，基于振幅包絡(luò)平均值和基于瞬時頻率平均值計算結(jié)果，進一步對土壤結(jié)構(gòu)進行劃分，從而實現(xiàn)對土壤剖面構(gòu)型的辨別。試驗結(jié)果表明，探地雷達劃分結(jié)果與實測值對比，相對誤差最大為4.00%。