含水含鹽土壤介電特性及反演研究.pdf

1、本文旨在研究通過微波遙感的方式來反演鹽漬化土壤含水量含鹽量的方法途徑。為達到這個目的，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)與雷達后向散射系數(shù)的關(guān)系。兩個模型簡述如下：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)。本文主要通過進行一系列關(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。通過微波網(wǎng)絡(luò)儀對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)進行介電常數(shù)測量。在不同頻率下，利用這些實測數(shù)據(jù)通過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土壤介電虛部經(jīng)驗?zāi)Ｐ汀Ａ硗猓眉m泰地區(qū)41個含鹽土壤樣品進行模型驗證，結(jié)果表明模型計算值與測量值高度相關(guān)。從而確立了帶經(jīng)驗參數(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)的多時相(少雨期、多雨期)后向散射數(shù)據(jù)，然后對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。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)的實驗觀察；另外一方面，針對非鹽漬化區(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兩者的共同影響(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一步的工作。 本文的主要結(jié)論有： 1.鹽量對介電常數(shù)虛部的影響隨頻率增大而降低； 2.土壤類型和介電常數(shù)虛部幾乎沒有相關(guān)性； 3.在非鹽漬化旱濕兩季明顯的干旱區(qū)，多時相單極化數(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.雷達入射角越小，后