含水含鹽土壤介電特性及反演研究.pdf

1、本文旨在研究通過(guò)微波遙感的方式來(lái)反演鹽漬化土壤含水量含鹽量的方法途徑。為達(dá)到這個(gè)目的，本文首先得到含水含鹽(NaCl)土壤的介電常數(shù)模型，即建立了土壤含水量與含鹽量與介電常數(shù)虛部的關(guān)系；然后得到反演模型，即得到介電常數(shù)與雷達(dá)后向散射系數(shù)的關(guān)系。兩個(gè)模型簡(jiǎn)述如下：含水含鹽土壤的介電虛部模型是土壤含水量含鹽量的函數(shù)。本文主要通過(guò)進(jìn)行一系列關(guān)系研究：介電常數(shù)虛部ε″～土壤導(dǎo)電率σa～土壤溶液導(dǎo)電率σw～土壤溶液離子濃度SMv～含鹽量S，最終得

2、到介電常數(shù)虛部和土壤含水量、含鹽量的關(guān)系，也即土壤介電模型。通過(guò)微波網(wǎng)絡(luò)儀對(duì)150組具有不同含水含鹽量的土壤，在頻率范圍0.2GHz-20GHz(頻率取樣間隔為0.05GHz)進(jìn)行介電常數(shù)測(cè)量。在不同頻率下，利用這些實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)最佳擬合的方法確定土壤介電模型中的待定參數(shù)；從而得到不同頻率時(shí)土壤介電虛部經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀Ａ硗?，利用吉蘭泰地區(qū)41個(gè)含鹽土壤樣品進(jìn)行模型驗(yàn)證，結(jié)果表明模型計(jì)算值與測(cè)量值高度相關(guān)。從而確立了帶經(jīng)驗(yàn)參數(shù)的土壤介電虛部模型。

3、 另外，本文根據(jù)干旱區(qū)的一些自然地理特征，利用IEM模型生成干旱區(qū)的多時(shí)相(少雨期、多雨期)后向散射數(shù)據(jù)，然后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。一方面印證了多雨期與少雨期后向散射差與土壤介電常數(shù)高度相關(guān)的實(shí)驗(yàn)觀察；另外一方面，針對(duì)非鹽漬化區(qū)，根據(jù)大量的模擬數(shù)據(jù)找到確切的σ0wet-σ0dry與土壤介電常數(shù)的關(guān)系；對(duì)于鹽漬化區(qū)，根據(jù)模擬數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，反演土壤介電常數(shù)虛部是可行的，但是由于介電常數(shù)虛部受到水分和鹽分含量?jī)烧叩墓餐绊?要分離兩者的影響

4、較難)，所以要直接反演含鹽量還是需要進(jìn)一步的工作。 本文的主要結(jié)論有： 1.鹽量對(duì)介電常數(shù)虛部的影響隨頻率增大而降低； 2.土壤類(lèi)型和介電常數(shù)虛部幾乎沒(méi)有相關(guān)性； 3.在非鹽漬化旱濕兩季明顯的干旱區(qū)，多時(shí)相單極化數(shù)據(jù)介電常數(shù)是可行的，結(jié)合土壤介電模型就可以反演水分； 4.在鹽漬化旱濕兩季明顯的干旱區(qū)，利用多時(shí)相數(shù)據(jù)，在一定精度要求下，反演土壤介電常數(shù)虛部是有可能的； 5.雷達(dá)入射角越小，后