[發明專利]一種利用探地雷達獲取田塊尺度土體構型信息的勘測方法

有效

• 申請號: 202210657399.5
• 申請日: 2022-06-10
• 公開（公告）號: CN114994774B
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發明（設計）人: 潘喜才;徐杰男;張佳寶;韓雨迪
• 申請（專利權）人: 中國科學院南京土壤研究所
• 主分類號: G01V3/12
• 分類號: G01V3/12;G01S13/88
• 代理公司: 成都宏田知識產權代理事務所(普通合伙) 51337
• 代理人: 常利敏

1.一種利用探地雷達獲取田塊尺度土體構型信息的勘測方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、選擇設備與配置參數：根據待勘測田塊的土壤類型、土體結構及測試環境確定探地雷達系統的設備配置，根據數據需求完成探地雷達基礎參數配置；

S2、采集初步勘測數據：選擇3～5條中心交叉的測線，將探地雷達系統沿各條中心交叉的測線方向平移，完成對待勘測田塊的初步初勘測，得到初步土體構型信息；

S3、確定詳細勘測布線方向：利用初步勘測數據獲取每條測線的微起伏指數MRI，基于微起伏指數MRI得到各條初步勘測測線對應的粗糙度，選擇其中粗糙度最大的測線對應的方向作為詳細勘測的布線方向；

S4、確定詳細勘測布線間距：提取初步勘測數據中垂直于詳細勘測布線方向上的土體構型，提取土體構型變異特征，獲得待勘測田塊土體構型的主體變異尺度序列，選擇其中符合勘測需求的最大變異尺度作為正式勘測的關注尺度，將該關注尺度的1/4作為詳細勘測中平行測線的布線間距；

S5、設計與實施詳細勘測方案：根據詳細勘測布線方向與間距制定出詳細勘測布線方案，使用探地雷達系統沿按詳細勘測方案進行勘測，計算每條測線上土體構型；

S6、重構土體構型三維空間：基于探地雷達勘測結果，對土體構型空間分布進行三維重構，提高數據分辨率，獲得被調查田塊高精度土體構型空間分布信息。

2.根據權利要求1所述的一種利用探地雷達獲取田塊尺度土體構型信息的勘測方法，其特征在于，步驟S2和S5中，在測線上應用共偏移距法CO和寬角度反射折射法WARR，獲取測線對應土體構型信息d，將獲取到的土體構型使用Savitzky-Golay平滑濾波器進行低通濾波，獲得測線上的降噪后土體構型信息d'。

3.根據權利要求2所述的一種利用探地雷達獲取田塊尺度土體構型信息的勘測方法，其特征在于，根據公式：

獲取平均波速v；其中t為信號傳播時間，t₀為天線零間距時信號的理論傳播時間，x為天線間距；

根據公式：

獲取土體構型信息d；其中t_CO為土體結構反射信號反射時間。

4.根據權利要求1所述的一種利用探地雷達獲取田塊尺度土體構型信息的勘測方法，其特征在于，步驟S3中，根據公式：

獲取微起伏指數MRI；其中d'(x)與f(x)分別為降噪后的土體構型深度以及將其線性擬合后的對應結果，l為測線長度，F為地形波動頻率。

5.根據權利要求1所述的一種利用探地雷達獲取田塊尺度土體構型信息的勘測方法，其特征在于，步驟S4中，使用以Morlet小波為母小波的小波分析方法獲取主體變異尺度，具體方法包括以下子步驟：

S4-1、根據公式：

獲取小波系數W_f；其中a與b分別為母小波(ψ)中尺度放縮與平移位置的控制系數；t為信號傳播時間；

S4-2、根據公式：

Var(a)＝∫|W_f(a,b)|²db

獲取小波方差Var；

S4-3、提取小波方差的極大值得到主體變異尺度。

6.根據權利要求1所述的一種利用探地雷達獲取田塊尺度土體構型信息的勘測方法，其特征在于，步驟S6中，利用克里金插值法對土體構型空間分布進行三維重構的具體方法包括以下子步驟：

S6-1、根據公式：

獲取半方差函數γ；其中N為采樣點的總數，h為采樣點間距；

S6-2、根據公式：

獲取各已知點對應未知點的權重λ；

S6-3、根據公式：

對未知點的值進行插值。