Anwendbarkeit geophysikalischer Prospektionsmethoden zur Bestimmung von Bodenverdichtungen und Substratheterogenitäten landwirtschaftlich genutzter Flächen

Applicability of geophysical prospecting methods for mapping of soil compaction and variability of soil texture on farm land The increasing degree of mechanization in agriculture has resulted in the use of more powerful and heavier tractors and machines. Consequently, mechanical burden to soils has increased, too, which can lead to persistent subsoil compaction at depths below 30 cm. In soils damaged by compaction soil functions like transportation of water and air decrease. Because of that, conditions for plant growth are getting worse and the soils' natural regulation functions could be impaired. In order to take counteractive measures, it is necessary to get information about the status of soil compaction. Up to now, the status of soil compaction can only be determined at single points in laboratory measurements or with less accuracy in field measurements. Therefore, the demand for an efficient planar‐mapping system arises. The applicability of different geophysical prospecting methods with regard to this problem has been examined. For this purpose, geophysical and soil measurements were performed in a field with conventional agricultural land use in Schleswig‐Holstein (Germany) on a young moraine site. We applied GPR (Ground Penetrating Radar) with main frequencies 500 MHz and 900 MHz, supplemented by inductive electromagnetic technique (EM) using the Ground Conductivity Meter EM38 and high‐resolution refraction seismic using compressional and shear waves. Differences in soil type were found by all these geophysical methods and confirmed by soil measurements, therefore, locations with higher risk for compaction (loamy soils) could be distinguished from locations with lower risk (sandy soils). Under humid conditions, radar data showed strong reflections at a depth of approx. 30 cm. During summer, under dry conditions, these reflections did not occur. This temporal variation of radar reflections can be explained by variable water layers inside the soil, which can be regarded as an indicator for compacted soil. The seismic investigation was performed along short (12 m) profiles with dense (20 cm) sensor spacing. Excellent data quality showed that this sort of measurement, known from engineering geophysics, is also feasible for soil investigations. We performed both compressional‐ (P‐) and shear‐(SH‐) wave refraction studies. Differences in soil type of subsoil affected especially seismic velocities of P‐waves. Whether or not areas of compacted soil can be detected is still unknown, because deeper soil horizons of our test area showed only uniformly strong compaction with little contrasts.     

基于多源遥感数据的草地生物量估算方法

为了寻求有效的草地生物量估算方法和精确估计荒漠草原草地生物量及其变化规律,该文探讨了利用全极化RADARSAT-2 C波段雷达数据和HJ1B图像及野外调查获得的样方生物量数据,估算荒漠草原人工柠条灌木林地上生物量的方法。在对柠条灌木林地上生物量和雷达后向散射系数及HJ1B图像归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)进行相关分析的基础上,采用多元逐步回归分析从RADARSAT-2数据及HJ1B植被指数NDVI建立了人工柠条林生物量模型,用实测草地生物量值对模型进行验证,同时将光学和雷达图像进行融合和分类处理,在此基础上对草地生物量进行分布制图,并将其结果与HJ1B的NDVI模型生物量估算结果进行对比。结果表明:柠条林地上生物量与RADARSAT-2雷达后向散射系数之间存在较好的定量关系(决定系数R2=0.71,均方根误差(root mean square error,RMSE)=14.2 kg/hm2,P0.001),其估算生物量与实测生物量一致性较好,估算生物量精度优于HJ1B的NDVI指数估算结果(R2=0.27,RMSE=20.58 kg/hm2)。由此可见,利用光学图像HJ1B和雷达数据RADARSAT-2融合分类能进行地物有效识别,雷达遥感数据可以用于草地结构参数的定量研究。利用光学和微波协同遥感进行草地生态系统监测研究具有一定的应用潜力。     

地球物理方法在土壤水文过程研究中的应用与展望

土壤水分的多尺度高效监测是土壤水文过程研究的基础.近些年以电阻率成像法、探地雷达法和电磁感应法为代表的地球物理方法,凭借多尺度适用性和微扰动原位监测的优势被广泛用于土壤水文学研究.本文在介绍以上3种代表性地球物理技术工作原理的基础上,初步总结了地球物理方法应用于水文学研究中的进展,讨论了地球物理手段未来应用于土壤水文学...     

2015年吉林省公主岭三代黏虫的虫源分析

为了揭示2015年吉林省公主岭三代黏虫的虫源, 为其预测预报及综合防控提供科学依据, 本文基于扫描昆虫雷达观测、常规监测、轨迹模拟及天气背景学分析等研究方法, 对吉林省公主岭三代黏虫的虫源来源进行了分析。结果表明:(1)因虫源基数及增殖倍数较高, 二代黏虫蛾种群数量较高; (2)二代黏虫蛾迁飞以不利其回迁的西南风、南风为主; (3)观测初期未见黏虫聚集成层迁飞的现象, 直至后期才见黏虫向西南方向迁飞; (4)气流和降雨是二代黏虫蛾未能有效回迁的主要原因, 三代黏虫发生的虫源, 是北迁的种群和本地种群共同繁殖的结果。     

河西走廊中部一次强降水过程的多普勒雷达资料分析

利用张掖C INRAD/CC多普勒雷达资料,结合自动站逐时雨量、DEM和常规气象观测资料,对2005年6月30日~7月2日发生在河西走廊的一次地形强降水过程进行分析。结果表明:这次强降水是一次积层混合云降水,具有典型地形影响降水的回波特征;积状云主要由祁连山地形影响产生对流泡发展而成,降水主要集中在祁连山北坡和龙首山脉的西南侧;速度场上反映出低层冷平流、中高层暖平流的流场,致使这次降水持续发展,回波处于稳定;中低层负速度区面积增大,正速度区面积缩小,气流场为大尺度的辐合与暖平流叠加而成,为后期降水的水汽输送和加强提供了动力和热力条件;风廓线产品(VWP)上可以确定垂直风切变、冷暖平流及回波高度,进而推断降水的强度及生消;特殊的口袋状地形是造成局地强降水机理的主要原因。     

复垦土壤盐分污染的微波频谱分析

复垦工程完成后,复垦土壤的结构、层次等受到破坏,易发生盐碱化,微波的穿透性为土地质量的监测提供可能。该试验通过对复垦土壤在不同水分条件下,不同盐分污染程度的探地雷达探测,旨在揭示盐分污染下,微波信号的变化规律。结果表明：中心频率为400 MHz的天线在不同程度的盐分污染下,主频发生偏移,出现在250 MHz。随着盐分污染的加重,出现双峰现象,次主频出现在530 MHz,且随着盐分污染的加重次主频的相对振幅逐渐加强,不同的水分含量系列下,出现相同的现象。由于探地雷达可以快速、大面积的无损探测,因此,能够及时提供复垦土壤盐分变化的信息,可以对复垦土地的质量实时监测、及时治理。     

宁夏中北部暴雪过程分析

2007年3月2日08:00~3日20:00,久旱的宁夏迎来了一场喜雪,全区降雪量3.0~18.3mm,其中,中北部普降大到暴雪,12h和24h降雪量为宁夏最近30年之最。本文利用常规气象资料、宁夏本地化中尺度数值预报(MM5)模式产品、多普勒雷达探测资料、卫星云图,对本次降暴雪的天气环流背景、影响系统及中小尺度系统等进行分析。结果表明:这次中北部大到暴雪具有明显的中小尺度系统特征。主要影响系统有地面河套热倒槽,500hPa西南暖湿气流和700hPa兰州的低涡及地面中β尺度,为此次降雪的持续提供了有利的水汽和动力条件。     

基于无效目标滤除的毫米波雷达农田障碍物检测方法

农田障碍物检测是农机自动驾驶的前提，针对毫米波雷达的农田障碍物检测，本文提出一种无效目标滤除的算法。首先对毫米波雷达所输出的目标信息进行解析并提取农田目标障碍物信息，然后使用无效目标滤除算法对解析后的空目标、伪目标、非威胁数据进行滤除。对雷达数据中目标距离为零的空目标直接滤除；对因雷达工作性能或回波信号不稳定而产生的伪目标通过雷达有效目标生命周期法进行过滤；对超出横向距离阈值和纵向距离阈值的非威胁目标直接滤除。试验结果表明，所提算法在静止状态，平均滤除率达到85%以上。当速度为3 km/h时，未作业状态的平均滤除率为85.24%,旋耕为84.23%;当速度为5 km/h时，未作业为84.22%,旋耕为84.18%;当速度为7 km/h时，未作业为84.19%,旋耕为84.16%。尽管在行驶状态下，随着速度的提升或悬挂旋耕机，滤除率有一定的下降，但本文所提算法在各种状态下的平均滤除率均可达到84%以上。     

基于希尔伯特-黄变换的覆土层厚度动态探测

准确揭示动态沉降过程中土层厚度及其变化情况对合理确定覆土层厚度，科学评价复垦土体稳定性具有重要意义。通过野外试验，结合探地雷达数据，基于希尔伯特-黄变换(Hilbert-Huang transform, HHT)进行信号处理，根据希尔伯特谱确定覆土层所在的时域范围；提取由HHT获取的多个固有模态函数(Intrinsic mode function, IMF)的时间-瞬时频率信息，建立IMF2分量与相对介电常数的关系模型，进而获取覆土层厚度；将所建立的关系模型进一步应用于时间序列上的覆土层厚度的探测之中，实现覆土层厚度的动态探测。研究结果表明：覆土层下沉会引起层状介质之间的介电常数差异，进而导致分界面处的振幅变化；瞬时频率平均值与相对介电常数之间存在较高相关性，其利用多项式回归的建模决定系数R²达到0.887 0;综合考虑时域下的振幅与瞬时频率变化的联合时频分析可有效探测覆土层厚度，随覆土层厚度的增加和时间的推移探测精度整体略有下降，探测结果的平均相对误差为3.65%。     

基于免疫遗传算法的雷达组网方法

人性法则、道德法则与阶级法则是现代文学普遍遵守的叙事法则。叙事法则的复杂存在状态在一定程度上反映了作家艰难地探索文学创新和以文学改造国民灵魂的勇气和使命感。而选择的无主体特性，使现代文学不仅难以理性地整合中西文化，而且也失去了建构统一的,能产生重大影响的叙事范式的基本条件。