基于探地雷达的土壤含水量分析

论文摘要

随着通车里程不断地增加,交通流量不断地增大,超重车辆绝对数量也不断地增加,加之施工不合理,使得大部分高速公路普遍发生了早期病害。其中对路面使用性能和使用寿命影响最大的是结构性破坏、水破坏和严重车辙,这严重影响了行车安全,并且进一步导致维修成本的增加。而高速公路浅层含水量可从一定程度上反映高速公路浅层质量状况。常用的无损地下含水量检测技术主要有红外反射法和时域反射法两种,但是它们存在检测速度慢、且不能连续大规模的对高速公路浅层含水量进行估计。而探地雷达具有快速测量,使用起来便捷,对所测物无损害无干扰,可重复测量,适合大面积测量等优点,近来广泛的用于高速公路基础设施检测。但是,GPR跟光学成像设备不同,它不能直接反映目标的特征。因此,使用GPR勘查高速公路路面浅层质量时,如何由获取的GPR数据估计高速公路路面浅层含水量成为问题的关键。本文的主要工作是结合探地雷达技术、信号检测与估计及信号处理技术实现高速公路浅层含水量的自动估计。其主要技术手段和研究内容为:1)高速公路浅层层界面检测及时延估计:主要利用探地雷达回波信号杂波抑制算法和阈值检波法实现探地雷达数据预处理和高速公路层界面检测和时延估计:2)高速公路浅层介电常数反演和含水量估计:利用每层层界面反射信号的幅度,通过经验模型反演每层介电常数和通过Topp和Roth经验模型反演高速公路浅层含水量。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 选题的背景与意义
• 1.2 国内外发展现状
• 1.2.1 探地雷达的发展现状与应用
• 1.2.2 基于探地雷达的土壤含水量估计国内外发展现状
• 1.3 论文的主要研究内容及章节安排
• 第二章 探地雷达基本原理
• 2.1 探地雷达中所用到的电磁波原理
• 2.2 探地雷达的雷达方程与分辨率
• 2.2.1 探地雷达的雷达方程
• 2.2.2 探地雷达的分辨率
• 2.2.3 探测深度与分辨率
• 2.3 探地雷达的接收数据类型
• 第三章 探地雷达回波信号杂波抑制算法
• 3.1 引言
• 3.2 原始数据预处理（滑动平均法）
• 3.3 基于小波包的杂波抑制算法
• 3.3.1 最优小波包基的选择
• 3.3.2 小波包噪声标准方差的估计
• 第四章 层界面检测
• 4.1 引言
• 4.2 常用的层界面检测算法
• 4.2.1 匹配滤波器
• 4.2.2 阈值检波法
• 4.3 层界面平滑
• 第五章 介电常数法求土壤含水量
• 5.1 介电常数的作用
• 5.2 介电常数的概念
• 5.3 土壤介电常数的常用求取方法
• 5.4 基于回波振幅反演土壤介电常数
• 5.5 根据介电常数反演土壤含水量
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献