[发明专利]喀斯特非连续性土壤与岩石分布的地质雷达探测方法

摘要

本发明公开了一种喀斯特非连续性土壤与岩石分布的地质雷达探测方法，其步骤：A、在待测区域内选择长方形样方，移除样方中土壤表面的植物；B、在样方中按等间距设置测线；C、向土壤中插入铁钎初步探测样方内土壤深度范围；D、探地雷达型号为MALA—ProEx；E、选择测线进行测量；F、得到样方内所有测线上的GPR数据；G、在样方内按S型布点，采用比重计法测定土壤质地；H、测定的土壤质地类别和含水量；J、根据关系式计算出电磁波速；K、将样方内所有测线的GPR数据和样方内电磁波波速输入3D软件，得到样方内土壤与岩石分布的三维图像。该方法探测土壤与岩石分布，其精度高、反映直观、快速无损且适用范围较广。

主权项

一种喀斯特非连续性土壤与岩石分布的地质雷达探测方法，其步骤是：    A、在待测区域内选择长方形或正方形地块，移除样方中土壤表面的植物及其凋落物；B、在样方中按等间距：0～0.8 m设置测线，每条测线的走向和长度一致，起点在同一直线上；C、向土壤中插入铁钎初步探测样方内土壤深度范围，坡上< 1.4 m，洼地> 1.4 m，选择不同频率的GPR天线；D、探地雷达型号：瑞典MALA公司生产ProEx系统主机与800和500 MHz屏蔽天线；土壤深度为< 1.4 m，选用800 MHz或500 MHz中心频率天线，土壤深度为1.4～2.2 m，采用500 MHz中心频率天线；使用500 MHz和800 MHz中心频率天线时，其探测参数分别设置为：时窗62.09 ns和38.68 ns，采样频率7730.26 MHz和12409.1 MHz，天线偶极子间距分别设为0.18 m和0.14 m；道间距：一条测线上紧邻两个测点之间的距离，按测线长短设置：测线由短到长设置为0.01～0. 1 m：测线长1～5米时，按每条测线上有100个测点为宜，测线长5～10米时道间距设置为0.05 m，测线长>10 m，道间距设置为0.10 m，电磁波原始波速设置为0.1 m/ns；E、选择第一条测线进行测量：测线较短< 5 m测线上每个点的位置，选用点测法按设置的道间距长度移动天线；测线长> 5 m时，采用轮测法进行测量；测量测线上有岩石出露的地方在采集软件上进行标记，得到测线上的GPR数据包括：命名为rd3、rad、mrk的三个文件；F、按步骤E测定样方内其它测线，得到样方内所有测线上的GPR数据；G、在样方内按S型布点，采用土钻按0‑10 cm、10‑20 cm、20‑30 cm、30‑50 cm、50‑70 cm、70‑100 cm、100cm‑基岩层，钻取各层次土壤样品，带回实验室测定其含水量，并计算样方内土壤平均含水量；按采样法在样方内采集一个表层土壤的混合样品带回实验室，采用比重计法测定土壤质地； H、根据步骤G中测定的土壤质地类别和含水量，选择不同的波速和质量含水量关系式，算出样方内电磁波的平均波速，测定的土壤为砂质粘壤土时，电磁波波速和质量含水量的关系式为ν = 5.9184 θ_m³ – 2.1403θ_m ² ‑ 0.1841θ_m + 0.1546 ，土壤为粘壤土时，关系式为ν= 9.7339θ_m ³ – 4.9935θ_m ² + 0.4912θ_m + 0.102，土壤为粉质粘土时，关系式为ν= 12.745θ_m ³ – 9.5112θ_m ² + 2.0415θ_m + 0.028；I、分别将各条测线上采集的GPR数据和计算得到的电磁波速输入Reflexw软件，经过以下处理：一维滤波/去直流漂移、静校正/移动开始时间、增益/能量衰减、二维滤波/抽取平均值、一维滤波/巴特沃斯带通滤波、二维滤波/滑动平均，得到各条测线下方岩土分布的二维图像，自动生成所有测点的土壤深度； J、将样方内所有测线的GPR数据和样方内电磁波波速输入Easy 3D软件，经过以下处理：DC校正、自动增益控制、删除平均道、时域的带通滤波、在二维点阵取平均值，得到样方内土壤与岩石分布的三维图像。