基于地基微波辐射计数据评估不同土壤介电模型反演土壤湿度的适用性

以青藏高原开展的L波段地基微波辐射(ELBARA-Ⅲ型)综合观测试验为依据,基于τ-ω辐射传输模型评估了Wang-Schmugge、Mironov、Dobson和Four-Phase 4种土壤介电模型对L波段微波亮温模拟及土壤湿度反演的影响。结果表明:相同植被和粗糙度参数化方案条件下,4种土壤介电模型对微波亮温模拟存在明显差异,当土壤湿度小于0.23^m3·m^-3时,Wang-Schmugge模型与其他3种土壤介电模型微波亮温模拟结果差异最为显著,水平和垂直极化微波亮温模拟最大差值可达8.0 K和4.4 K;当模拟土壤湿度大于0.23 m^3·m^-3时,Four-phase模型模拟的微波亮温显著高于其他3种土壤介电模型模拟结果;当土壤湿度饱和时,4种土壤介电模型间水平和垂直极化微波亮温模拟最大差值约为6.1 K和4.8 K,且4种土壤介电模型对水平极化微波亮温模拟的差异比垂直极化模拟的差异更为显著。而基于4种介电模型的土壤湿度反演对比试验表明,水平极化条件下基于Wang-Schmugge模型反演土壤湿度,较其他参数化方案,能有效减轻反演土壤湿度对观测土壤湿度的低估,Mironov模型减轻了垂直极化条件下反演土壤湿度对观测值的高估程度。在现有τ-ω模型参数化方案的基础上,总结了4种土壤介电模型在青藏高原典型草地下垫面的适用性,将为星载L波段辐射计青藏高原土壤湿度反演应用提供客观的土壤介电模型方案选取依据。

探地雷达技术在土壤性质探测应用中的研究进展

探地雷达(Ground Penetrating Radar,GPR)作为一种快速、无损的中小尺度近地传感技术,因其具有信息量大、分辨率高、空间连续性好等优点在土壤性质探测中得到广泛应用。在系统介绍探地雷达在探测土壤性质原理的基础上,概述了正演模拟方法与目前应用广泛的土壤介电模型,归纳了探地雷达技术在土壤性质(土壤含水量、土壤质地、土壤层次、土壤压实、土壤盐分)探测中的应用研究现状。并讨论了该技术在实地应用中存在的问题与局限性:实地探测影响因子复杂,难以分离,数据解译复杂且具有主观性,大部分研究仅停留在定性或半定量阶段等。最后针对探地雷达在土壤学领域的应用情况,提出了其不足与展望:随着信号处理技术的不断发展与理论研究的日益成熟,探地雷达在土壤特性探测中仍然是一个有潜力的工具。旨在为探地雷达在土壤性质探测应用中的研究提供参考。