[发明专利]一种土壤有效土层厚度确定方法及系统

说明书

本发明公开一种土壤有效土层厚度确定方法及系统，方法包括：获取目标地的探地雷达图像；确定标定物埋于土壤中的标定深度；基于所述目标地的探地雷达图像确定标定物在所述探地雷达图像中的深度以及电磁波传输至所述标定物的时间；基于所述标定深度以及所述电磁波传输至所述标定物的时间确定电磁波在土壤中的传播速度；基于所述传播速度确定介电常数；基于所述介电常数确定土壤含水率；根据所述标定物在所述探地雷达图像中的深度、所述传播速度、所述介电常数以及所述土壤含水率确定土层厚度。本发明中的上述方法能够提高土层厚度的测量精度。

技术领域

本发明涉及土层厚度测量领域，特别是涉及一种土壤有效土层厚度确定方法及系统。

背景技术

土壤重构是土地复垦的核心内容，重构土壤的质量是检验土壤重构或农林草复垦成败的主要标准。在土壤重构过程中，通过机械的碾压和扰动，使土壤的层次和结构发生了大的变化，表现为土层厚度差异明显、砾石含量高、容重大、含水量差异大等，因此土壤质量情况势必会发生较大的变化，进而影响矿区复垦地植被恢复效果。土层厚度与植被生长状况之间的关系明显，相对最优的土层厚度有利于土壤植物、微生物活动和肥力的增加。

探地雷达(GPR)作为一种新型的浅层地球物理探测技术，具有快读、便捷、无损、连续、可重复探测、可大面积测量等特征。在土层厚度及分层探测方面，探地雷达表现出了一定的优势，可以应用在土地复垦工程中对土层厚度的验收。

传统的探地雷达探测方法是根据介质类型，依据经验估计一个电磁波速度，输入探地雷达主机，把探地雷达图像上表征的土层厚度当成真正的土层厚度。但是地下介质复杂，土壤含水率多变，根据经验法确定土层厚度往往会存在一定的误差。

发明内容

本发明的目的是提供一种土壤有效土层厚度确定方法及系统，提高土层厚度的确定精度。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种土壤有效土层厚度确定方法，所述方法包括：

获取目标地的探地雷达图像；

确定标定物埋于土壤中的标定深度；

基于所述目标地的探地雷达图像确定标定物在所述探地雷达图像中的深度以及电磁波传输至所述标定物的时间；

基于所述标定深度以及所述电磁波传输至所述标定物的时间确定电磁波在土壤中的传播速度；

基于所述传播速度确定介电常数；

基于所述介电常数确定土壤含水率；

根据所述标定物在所述探地雷达图像中的深度、所述传播速度、所述介电常数以及所述土壤含水率确定土层厚度。

可选的，所述标定物为多个。

可选的，所述基于所述标定深度以及所述电磁波传输至所述标定物的时间确定电磁波在土壤中的传播速度具体采用以下公式：

v＝2*d/t，其中d表示标定深度或土层厚度，t表示电磁波传输至所述标定物的时间。

可选的，所述基于所述传播速度确定介电常数具体采用以下公式：

ε＝(c/v)²，其中，c表示光速，c＝3.00×10⁸m/s，v表示电磁波在土壤中的传播速度。

可选的，所述基于所述介电常数确定土壤含水率具体采用以下公式：

θ＝(4.30×10^-6×ε³-5.50×10^-4×ε²+2.92×10^-2×ε-5.30×10^-2)/100，其中，ε表示介电常数。