探地雷达用于树木单根成像的模拟技术研究

doi:10.3969/j.issn.1008-0864.2011.01.21

›› 2011, Vol. 13 ›› Issue (1): 129-136.DOI: 10.3969/j.issn.1008-0864.2011.01.21

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探地雷达用于树木单根成像的模拟技术研究

白雪1,2,纪奕才1,方广有1

(1.中国科学院电子学研究所, 北京 100190|2.中国科学院研究生院, 北京 100190)

收稿日期:2010-09-20 修回日期:2011-01-19 出版日期:2011-02-15 发布日期:2011-02-15
通讯作者: 纪奕才,副研究员,博士。方广有,研究员,博士,从事超宽带电磁学理论及应用、损耗介质中隐藏目标的电磁探测、超宽带成像雷达技术等方面的研究工作。Tel:010-58887498; E-mail: gyfang@mail.ie.ac.cn
作者简介:白雪,硕士研究生,主要从事超宽带电磁学理论及应用、埋藏根系的电磁探测工作。Tel:010-58887497|E-mail:xue_iecas@163.com
基金资助:
国家863计划项目(2008AA10Z205)资助。

Studies on Simulation Technique of Tree Single Root Imaging by Ground Penetrating Radar

BAI Xue1,2, JI Yi-cai1, FANG Guang-you1

(1.Institute of Electronics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190|2.Graduate School, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China)

Received:2010-09-20 Revised:2011-01-19 Online:2011-02-15 Published:2011-02-15

摘要/Abstract

摘要：

利用超宽带探地雷达技术，以及衍射层析成像算法实现对根系的探测与成像。通过时域有限差分法，对树木根系进行建模仿真，生成探地雷达扫描数据，然后利用衍射层析成像算法对仿真数据进行目标重建，得到根系横截面反演图像。并讨论了根的直径、介电特性及其分布情况对探地雷达探测根系的影响。仿真结果表明，在近似为无损的均匀土壤中，超宽带探地雷达能快速无损地实现地下根系目标探测，衍射层技术通过重建根系图像，初步实现树根的介电属性、形状特征估计和位置标定等，因而可用于探地雷达根系探测中，对树木根系的研究具有重要意义。

关键词: 探地雷达;衍射层析成像算法;根系探测

Abstract:

Diffraction tomography (DT) algorithm is derived for the detection and imaging of tree roots using ultrawide band (UWB) ground penetrate radar (GPR) technique. A mathematical analysis model of the root in soil was built based on the finite difference time domain (FDTD) to obtain the GPR data. And the DT algorithm was used to reconstruct crosssectional image of root. Limiting factors in the detection and reconstruction of roots, such as root diameter, permittivity and intervals were also discussed in the paper. The simulation results showed that, in nearly lossless homogeneous soil, UWB GPR combining with DT algorithm leaded to a rapid and accurate reconstruction of root′s position, shape and permittivity.

Key words: ground penetrating radar (GPR), diffraction tomography (DT), root detection

中图分类号:

S126

白雪1,2,纪奕才1,方广有1. 探地雷达用于树木单根成像的模拟技术研究[J]. , 2011, 13(1): 129-136.

BAI Xue1,2, JI Yi-cai1, FANG Guang-you1. Studies on Simulation Technique of Tree Single Root Imaging by Ground Penetrating Radar[J]. , 2011, 13(1): 129-136.

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Studies on Simulation Technique of Tree Single Root Imaging by Ground Penetrating Radar

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