基于GPR逆時偏移成像技術的西部礦區植物根系直徑估算試驗研究

作者：崔凡,李帥,原炯軒,白潔玢,趙煜軒,周瑩慶

摘要：植物根系的固砂、存水以及防止土壤沙漠化等功能對西部礦區的生態保護具有重要意義,精確計算植物地下根系的生物量可以對礦區的生態治理提供一定的技術支撐。而植物根系的直徑作為生物量計算的一個重要指標參數,直接影響著根系生物量的計算結果。本研究提出了一種基于探地雷達逆時偏移(RTM)(成像技術的植物根系直徑估算方法。首先基于時域有限差分(FDTD)原理對淺層地下植物根系的空間分布情況開展數值模擬,獲取繞射波雙曲線圖像。然后結合RTM成像條件對數值模擬數據進行成像與單道分析,獲取直接反映植物根系直徑的指標參數:最大正波峰振幅為零的兩個位置之間的距離(△h)和淺部最大正波峰上方的零振幅位置與深部最大正波峰下方的零振幅位置之間的距離(△H),并通過物理模型驗證了數值模擬結果分析中求得的兩個指標參數△h、△H對植物根莖直徑估算的有效性。綜合結果表明:指標參數△h和△H的值與根莖埋深無關,只與樣本直徑大小有關。當根莖直徑在5 cm及以下時,△h可作為描述直徑的指標參數;當根莖直徑在5 cm以上時,△H可作為描述直徑的指標參數。針對數值模擬和物理模型探測兩種數據,△h和△H對植物根莖直徑的估算誤差分別可控制在6%和5%以下,這表明以探地雷達RTM成像為基礎建立的根徑估算方法是合理且有效的,估算精度滿足技術要求。

發文機構：煤炭開采水資源保護與利用國家重點實驗室 中國礦業大學（北京）煤炭資源與安全開采國家重點實驗室 中國礦業大學（北京）地球科學與測繪工程學院

關鍵詞：探地雷達西部礦區RTM成像根徑估算Ground penetrating radarwestern China mining areaRTM imagingrhizome diameter estimation

分類號： G63[文化科學—教育學]