基于高密度电阻率法的农田土壤表面干缩裂隙成像

摘要

为探测土壤表面干缩裂隙的发育情况,该研究以农田土壤表面干缩裂隙作为研究对象,以高密度电阻率法为测量手段,采用耦合层次聚类分析的同步连续线性估计算法(Simultaneous successive linear estimation,Sim SLE)反演土壤表面干缩裂隙的形态,结合试验裂隙图像和反演得到的模拟图像,对比分析裂隙形态的成像结果。研究表明:基于SimSLE算法反演得到的模拟裂隙图像,可以准确捕捉到裂隙的形状和位置,试验与模拟图像的面积、长度及欧拉数密度一致性指标均大于0.9,决定系数R^(2)都大于0.6,均方根误差数值较小。引入了层次聚类分析后,通过不断更新分区均值和边界,能够更准确地得到农田土壤干缩裂隙的形态特征,分区后模拟结果较好。引入聚类分区后Minkowski密度的决定系数R^(2)提高了9.76%~18.5%,一致性指标提高了0.93%~1.47%,均方根误差降低了12.1%~21.1%,有效提高了模拟精度。研究可为探究非侵入性探测裂隙的形态特征提供算法参考。