[發明專利]喀斯特非連續性土壤與巖石分布的地質雷達探測方法

有效

• 申請號: 201410174630.0
• 申請日: 2014-04-28
• 公開（公告）號: CN103913777A
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發明（設計）人: 蘇以榮;陳香碧;夏銀行;黎蕾
• 申請（專利權）人: 中國科學院亞熱帶農業生態研究所
• 主分類號: G01V3/12
• 分類號: G01V3/12
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所 42001
• 代理人: 王敏鋒

技術領域

?????本發明屬農業生態與環境地質技術領域，更具體涉及一種喀斯特非連續性土壤與巖石分布的地質雷達探測方法，它適用于農業生態與環境、科研、資源勘探、地質勘查等部門對喀斯特非連續性土壤與巖石分布進行探測。

背景技術

世界喀斯特面積約2200萬km²，約占全球陸地總面積的15%。?我國西南地區巖溶總面積約55萬km²。喀斯特地區由于其成土過程緩慢，土層淺薄，一方面巖溶作用控制的土壤沿溶槽、溶溝垂向或側向遷移導致土壤剖面三維空間不連續、土壤與巖石交錯分布、巖石裸露率高；另一方面，由于巖溶作用，土壤二元結構發育，石-土界面明顯，土壤與巖石電導率差異顯著，為地質雷達的探測石-土界面提夠了可行性。探明喀斯特地區土壤與巖石的分布情況，是該區水土流失防控、生態恢復、碳酸鹽巖資源利用的最基本前提。

以往對喀斯特地區土壤與巖石分布的探測都是采用剖面開挖的方法，該方法對喀斯特生態環境破壞大、估算不準確、費時費力。地質雷達（Ground?penetrating?radar，簡稱GPR）是基于地下介質的電導率、介電常數等電性參數的差異，利用高頻電磁脈沖波的反射探測地下介質分布的一種物探手段。GPR已經被廣泛應用于地質、工程、環境和考古學調查。目前，在喀斯特地區，地質雷達主要被應用到洞穴的考古學調查中，尚缺乏針對喀斯特這種特殊地質環境下非連續性土壤與巖石分布的探測方法。因此，開發一種高精度、高效、環境友好且適合喀斯特非連續性土壤與巖石分布探測的方法，是喀斯特地區土壤生態相關研究和碳酸鹽巖資源調查的迫切需要。

發明內容

本發明的目的是在于提供了一種喀斯特非連續性土壤與巖石分布的地質雷達探測方法，方法易行，操作簡便，誤差小（在巖土介質中500?MHz和800?MHz中心頻率天線的垂直分辨率分別為3~8?cm、2~5?cm），能夠得到喀斯特復雜地形下土壤與巖石分布的三維圖。

為了實現上述的目的，本發明采用以下技術方案：

一種喀斯特非連續性土壤與巖石分布的地質雷達探測方法，其步驟是：

A.在待測區域內選擇典型樣方（長方形或正方形地塊），移除樣方中土壤表面的植物及其凋落物；

B.在樣方中按等間距（0～0.8?m）設置測線，每條測線的走向和長度須一致，且起點在同一直線上；

C.向土壤中插入鐵釬初步探測樣方內土壤深度范圍（一般，坡上<?1.4?m，洼地>?1.4?m），便于選擇不同頻率的GPR天線；

D.探地雷達型號：瑞典MALA公司生產ProEx系統主機與800和500?MHz屏蔽天線；當土壤深度為<?1.4?m時，可選用800?MHz或500?MHz中心頻率天線，土壤深度為1.4～2.2?m時，采用500?MHz中心頻率天線；在使用500?MHz和800?MHz中心頻率天線時，其探測參數分別設置為：時窗62.09?ns和38.68?ns，采樣頻率7730.26?MHz和12409.1?MHz，天線偶極子間距分別設為0.18?m和0.14?m；道間距（一條測線上緊鄰兩個測點之間的距離）按測線長短設置（測線由短到長可設置為0.01～0.?1?m：測線長1～5米時，按每條測線上有100個測點為宜，測線長5～10米時道間距可設置為0.05?m，測線長>10?m時，道間距可設置為0.10?m），電磁波原始波速設置為0.1?m/ns；

E.選擇第一條測線進行測量：測線較短（<?5?m）且測線上每個點的位置要求精確時，可選用點測法（ProEx主機自帶，按道間距測量各個測點）按設置的道間距長度移動天線；測線較長（>?5?m）時，采用輪測法（ProEx主機自帶，連續采集測線上數據）進行測量；測量測線上有巖石出露的地方在采集軟件上進行標記（數據顯示在命名為mrk的文件中），得到這條測線上的GPR數據包括：命名為rd3（數據文件，記錄采集的電磁波信息）、rad（道頭文件，記錄采集過程參數設置信息）、mrk（標記文件，記錄各測線上標記的物體）的三個文件；

F.?按步驟E測定樣方內其它測線，得到樣方內所有測線上的GPR數據；