摘 要：土地整治和复垦施工中大型机械作业会造成土壤的过度压实，影响整理后土地的生产力。论文研究使用400MHz和750MHz探地雷达探测非饱和水分条件下土壤的压实度，选取表征电磁波传递信息的介电常数，对介电常数有较大影响的土壤含水率、土壤压实度作为考虑因子，分析在多个因子共同作用下介质介电常数的变化规律。利用探地雷达检测土壤压实度信息的研究具有较高的创新性、准确性可行性，，对无损获得土壤压实度信息有一定的理论价值和借鉴意义。

关键词：土地整理；探地雷达；压实度；穿透阻力；介电常数

1 利用探地雷达检测土壤压实度的意义

土壤压实度是指土壤抵抗外部压力的压实和破碎的能力，是土壤的主要物理性质之一。压实后的土壤透气性、保水、保肥性均比较差，易造成土壤退化，严重影响复垦复耕等土地工作的成效，因此土壤压实度是检验土地质量的关键指标。目前常用的压实度检测方法均为破坏性检测方法，存在各种缺点，通常都需要对土体结构进行破获取样获得土壤压实度。破坏性试验需要对土壤进行开挖，精度较高，但操作繁琐，不利于大范围利用。本研究尝试利用以探地雷达探测响应复垦土壤，获取不同压实度土壤的电磁响应信号，进而寻找利用探地雷达获取土壤压实度信息的数学模型以及反演思路。探地雷达反演土壤压实度等土壤理化性质既是探地雷达的发展方向，又是无损探测土壤压实度的新的方向，具有重要的研究和现实意义。

2 探地雷达基本原理

探地雷达（Ground Penetrating Radar，GPR）是用高频无线电波来确定介质内部物质分布规律的一种探测方法。探地雷达探测时采用的频率范围为1MHz～10GHz之间，可以应用于各种介质内部构造及理化性质的探测。伴随着近年来信息技术的迅速发展，GPR同SAR（合成孔径雷达）进行融合，发展为SAR-GPR技术，其应用领域早已超越“探地”领域，是一种跨多领域的探测技术。

GPR探测系统由发射天线、接受天线、控制收发和存储数据的控制装置三部分组成。GPR向地下发射高频电磁脉冲，频率越高分辨率越高，获得的信息也越为精确，但探测的深度会随之降低。反之，电磁波频率越低，衰减就越小，探测深度越大，分辨率却相对降低。由于GPR利用电磁波对地下介质进行探测，因此也必须遵循电磁波传播中惠更斯原理、费马原理和斯涅耳定律，发生折射、反射现象。处理的原理和路线和地震勘测类似，这也是探地雷达广泛采用地震数据采集、处理和解译方法的主要原因。

3 GPR探测土壤压实度试验设计

3.1试验设备

GR-Ⅲ系列探地雷达，主要技术指标如下：测量时窗：5-2000ns；信号分辨率：