含水含盐土壤介电特性及反演研究

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1、分类号UDC密级编号中国科学院研究生院硕士学位论文熊文成指导教师置E羞班究虽圭量赫堂睑显盛廛围班宜匠申请学位级别堡堂亟±学科专业名称坦图堂皇垫堡詹．皇盔缠论文提交日期2堂生5旦论文答辩日期圣壁螳生§目培养单位虫重科堂院蕉感廛旦班塞压学位授予单位主国整堂瞳堑塞生瞳答辩委员会主席摘要本文旨在研究通过微波遥感的方式来反演盐渍化土壤含水量含盐量的方法途径。为达到这个目的，本文首先得到含水含盐(NaCI)土壤的介电常数模型，即建立了土壤含水量与含盐量与介电常数虚部的关系；然后得到反演模型，即得到介电常数与雷达后向散射系数的关系。两个模型简述如

2、下：含水含盐土壤的介电虚部模型是土壤含水量含盐量的函数。本文主要通过进行一系列关系研究：介电常数虚部￡”～土壤导电率吼～土壤溶液导电率oi～土壤溶液离子浓度s。～含盐量S，最终得到介电常数虚部和土壤含水量、含盐量的关系(s”～s和M)，也即土壤介电模型。通过微波网络仪对150组具有不同含水含盐量的土壤，在频率范围0。2GHz一20GHz(频率取样间隔为0．05GHz)进行介电常数测量。在不同频率下，利用这些实测数据通过最佳拟合的方法确定土壤介电模型中的待定参数；从而得到不同频率时土壤介电虚部经验模型。另外。利用吉兰泰地区41个含盐土

3、壤样品进行模型验证，结果表明模型计算值与测量值高度相关。从而确立了带经验参数的土壤介电虚部模型。另外，本文根据干旱区的一些自然地理特征，利用IEM模型生成干旱区的多时相(少雨期、多雨期)后向散射数据，然后对数据进行统计分析。一方面印证了多雨期与少雨期后向散射差(一o。一ao。)与土壤介电常数高度相关的实验观察；另外一方面，针对非盐渍化区，根据大量的模拟数据找到确切的ao。。一a■与土壤介电常数的关系；对于盐渍化区，根据模拟数据发现，反演土壤介电常数虚部是可行的，但是由于介电常数虚部受到水分和盐分含量两者的共同影响(要分离两者的影响较

4、难)，所以要直接反演含盐量还是需要进一步的工作。本文的主要结论有：1．盐量对介电常数虚部的影响随频率增大而降低；2．土壤类型和介电常数虚部几乎没有相关性；3．在非盐渍化旱湿两季明显的干旱区，多时相单极化数据介电常数是可行的，结合土壤介电模型就可以反演水分；4．在盐渍化旱湿两季明显的干旱区，利用多时相数据，在一定精度要求下，反演土壤介电常数虚部是有可能的：5．雷达入射角越小，后向散射之羞越不受粗糙度参数(均方根高度、相关长度)的影响，数据的线性关系越强，离散度也越小；6．从数据的收敛度和相关性方面来说，VV极化相较于

5、lH极化，在反演

6、水分时效果要好；7．介电常数之差与后向散射系数之差具有较好的对数关系。同时，也有几个问题值得注意：1．本文在进行含水量含盐量反演时，是在假设地表粗糙度不随时间变化，这种情况在一个较短的时间范围内来说，可能是对的；但如果就一个长的时间范围来说，是不合符实际情况的；2．进行反演时所需要的多雨期和少雨期的雷达数据，需要入射角一致，如果不一致的话，则需要统一化到一个一致的角度，这样才能利用本文建立的模型进行反演。关键字：盐渍讫，复赍电常数，±壤介电嚣数模变．后商敬射系数．干旱区．IEMStudiesoilMicrowaveDielectri

7、cBehaviorofMoistSaltSoilandInversionoftheMoistureandSaltContentAbstractMasterCandidateShaoYunXiongWenchengDirectedbyprofessorThepaperfocusedonthewaytoretrievethesoil-waterandsaltcontent．Tofulfillthepurpose，twomodels，oneforimaginarypartofsoi／dielectricconstantandonefori

8、nverseonmodel，wereputforwardrespectively．ThefollowingwasthedetailsaboutthemodeIs：Thispaperhadpresentedtheexpressionsforimaginarypartofdielectricconstantofmoisturesaltsoilatlowandhighfrequenciesrespectively,whichisfunctionsof1)soilwatercontentand2、soilsaltcontent．Thispa

9、percarriedoutaseriesofrelationstudies．including：therelationofimaginarypartofdielectricconstant￡”andsoilbulkconductivi