探地雷达土地整理质量检测技术

《探地雷达土地整理质量检测技术》以科技部“十二五”国家科技支撑计划课题“土地整理与质量检测专用装备研究与示范”为依托，详细论述了基于探地雷达技术的土地整理质量半定量化分类的理论和完整技术流程，初步实现探地雷达探测技术由定性解释向定量化解释的转变，为土地整理质量定量化解释及解释标准化提供理论支撑。《探地雷达土地整理质量检测技术》共分 6章，主要内容包括基于探地雷达的土地整理质量检测关键技术概论、探地雷达理论基础、土壤物理模型雷达波传播规律及特征、土壤物性识别算法、土壤级别分类器算法模型和基于探地雷达的土地整理质量检测关键技术展望。《探地雷达土地整理质量检测技术》多取材于科研和工程实践，注重理论与实践的紧密结合，其技术方法主要针对现实需要解决问题；在内容安排上，注重理论的系统性，尽可能在理论探讨上深入浅出，在应用上兼顾工程实践。

前言

第1章 基于探地雷达的土地整理质量检测关键技术概论 1

1.1基于探地雷达的土地整理质量检测关键技术研究的必要性 1

1.2国内外发展现状 2

1.2.1探地雷达发展史 2

1.2.2探地雷达处理与解释现状 4

1.2.3土地整理及土壤质量研究现状 6

1.2.4土壤地球物理探测方法研究现状 7

1.2.5神经网络技术的发展 8

1.3本书的内容安排 9

参考文献 9

第2章 探地雷达理论基础 13

2.1探地雷达的探测原理 13

2.2雷达波在土壤介质中的传播机理 15

2.2.1电磁场与电磁波的传播方程 15

2.2.2土壤介质中电磁波的传播规律 25

2.3探地雷达采集系统 28

2.3.1探地雷达硬件系统 28

2.3.2探地雷达数据采集 29

2.3.3探地雷达控制单元系统 31

2.3.4探地雷达接收及发射天线子系统 34

2.4常用探地雷达设备及数据格式 36

2.4.1探地雷达设备 36

2.4.2常用探地雷达数据格式 38

2.5探地雷达资料处理与解释 48

2.5.1探地雷达资料处理 48

2.5.2探地雷达资料解释 51

参考文献 52

第3章 土壤物理模型雷达波传播规律及特征 53

3.1物理模型53

3.1.1物理模型建立53

3.1.2土壤物理参数选择54

3.2土壤物理模型参数测试56

3.2.1实验测试设备选择 56

3.2.2雷达探测方法设计 60

3.2.3实验测试结果可靠性评价 61

3.3基于雷达透射的资料处理解释方法 63

3.3.1雷达波初至分析 64

3.3.2土壤介电常数计算 66

3.3.3实验土壤物理参数及介电常数计算 69

3.4雷达波在土壤介质中的传播特征 70

3.4.1介电常数与土壤介质物理参数 70

3.4.2雷达传播主频与土壤介质物理参数研究 73

参考文献 75

第4章 土壤物性识别算法 76

4.1ARMA谱分析方法 76

4.1.1平稳ARMA过程 76

4.1.2ARMA谱分析方法 79

4.1.3ARMA与经典傅里叶数据分析对比 81

4.2土壤介质功率谱特征分析 84

4.2.1功率谱包络分布分析 84

4.2.2功率谱频率能量分布分析 85

4.2.3ARMA功率谱土壤响应特征模型 95

参考文献 96

第5章土壤级别分类器算法模型 98

5.1神经网络理论基础 98

5.1.1生物神经网络 98

5.1.2人工神经网络 99

5.1.3分类器 102

5.2BP神经网络分类器 102

5.3土壤级别 BP分类器 102

5.3.1算法流程 103

5.3.2评价因子的量化方法 105

5.3.3测评实例及验证 106

5.4误差分析和改进 113

参考文献 113

第6章 基于探地雷达的土地整理质量检测关键技术展望 115

参考文献 116 2100433B

• ISBN：9787030660862

• 版次：1

• 商品编码：13174776

• 品牌：科学出版社（SCIENCE PRESS）

• 包装：平装

• 开本：16开

• 出版时间：2021-04-01

• 用纸：胶版纸

• 页数：116

• 正文语种：中文

第一章 土地整理质量概论

第一节 土地整理质量

第二节 土地整理质量监测

第三节 土地整理质量评价

第二章 基于高分辨率影像的土地整理工程动态监测技术

第一节 高分辨率遥感影像信息提取技术研究现状

第二节 基于高分辨率影像土地整理工程地物信息提取技术

第三节 基于高分辨率影像土地利用类型识别技术

第四节 高分辨率影像土地整理工程信息识别系统

第三章 基于探地雷达的土地整理工程质量探测技术

第一节 探地雷达技术研究现状

第二节 基于探地雷达的土壤层次探测技术

第三节 基于探地雷达土壤有机质探测技术

第四节 基于探地雷达农田地埋管探测技术

第四章 基于无线传感网络田间土壤质量在线监测技术

第一节 无线传感器网络技术

第二节 无线传感器网络终端设备研制

第三节 生态环境监测站集成技术

第四节 无线传感网布设技术

第五节 土地整理农田质量实时监测系统

第五章 土地整理质量评价技术

第一节 土地整理质量评价技术研究现状

第二节 土地整理质量评价指标体系

第三节 土地整理质量评价方法

第四节 土地整理质量评价技术应用 2100433B

该技术成果主要依托“十一五”国家科技支撑计划“土地整理质量与生态监测关键技术研究”课题，针对土地整理质量和生态监测迫切需要建设标准化、规范化监测体系，解决从传统技术向现代技术转变过程中的技术瓶颈，从土地整理项目工程实施进展、田间土壤质量、隐蔽工程质量以及质量评价四方面开展了基于高分辨率遥感影像土地整理工程信息提取与监测技术、基于探地雷达无损探测的土地整理工程质量监测技术、基于无线传感器网络的土地整理质量与生态监测技术和土地整理质量与生态评价技术等研究工作。取得的主要技术成果包括：开发了高分辨率遥感影像土地整理工程信息识别系统1套，研制了探地雷达土地整理工程质量无损探测装置1套，土地整理质量与生态监测网络软硬件设备1套，研究提出了《土地整理质量评价与监测技术规范》等。获得授权专利2件（其中发明专利1件），获得软件著作权1项，出版专著《土地整理质量动态监测与评价技术》1部。

土地整理工程信息遥感影像自动/半自动智能识别系统。实现了对沟渠等线状地物提取精度达到了80%以上，点状地物与面状地物提取精度达到了85%以上，速度相比空间聚类等面向对象算法快20%左右。适应于中、大型土地整理项目工程实施进展的监测工作，具有客观、快速、时效性强、有效降低管理成本的特点。基于无线传感器网络土地整理质量与生态监测软硬件系统。是基于Uni-net 无线传感网络系统，具有低能耗、低成本、微型化、易维护等特点，实现了土地整理田间质量监测数据远程无线传输与实时监测，相关技术参数达到国际同类产品的测量性能，成本降低了50%以上。该系统技术优点是实现了土地整理田间质量部分监测数据的的远程实时无线传输，克服了人工监测无法实现的实时高频率、连续监测等问题，降低了监测成本，提升了管理效率。土地整理质量与生态评价技术。创建了一套土地整理质量可视化评价指标、方法与评价模型，研究提出了“土地整理质量与生态评价技术规范”，基本实现了土地整理质量与生态的自动化评价目标，为土地整理项目质量与生态评价提供了一套客观、透明、操作性强的技术手段，提高了评价的透明度、客观性、可追溯性和评价效率。

该技术成果已被北京联创思源测控技术有限公司等4家公司引进和技术转化，已完成推广应用项目23个，技术控制和辐射范围约150平方公里，直接经济效益达到了900万元以上。在土地整治监测监管方面，相关技术产品在黑龙江、吉林、山东、新疆等土地整治部门进行了具体应用，为土地整理工程实施动态监测提供了有效的技术手段和技术工具，拓展了监测手段，降低了监测成本，提高了监测效率，对利用高新技术手段推动土地整理动态监测发展具有重要意义,促进了土地整治技术管理的进步，社会经济效益显著。随着物联网时代的兴起和互联网 模式的推广，该技术成果在土地整治领域将遇到重要的发展机遇，对推动土地整治领域对接新的科技创新模式具有重要现实意义和巨大发展潜力。 2100433B

本项目以土地整理质量监测与评价技术为核心，从土地整理项目工程实施进展、田间土壤质量、隐蔽工程质量以及质量评价四方面研究基于高分辨率遥感影像土地整理工程信息提取与监测技术、基于探地雷达无损探测土地整理工程质量监测技术、基于无线传感器网络的土地整理质量与生态精准监测技术以及土地整理质量与生态评价四大技术，并在国家土地整治重大工程吉林大安示范区开展了示范应用。 2100433B