以透地雷達透視地表下的秘密

　　透地雷達(ground penetrating radar)在土壤科學的應用很廣，由於使用容易且量測快速，因此過去常運用在測量土壤含水量。雷達是無線電偵測和定距(Radio Detection and Ranging, RADAR)的縮寫及音譯，將特定能量之電磁波發射至空間中，藉由空間物體所反射的電磁波，可計算出物體的形態及距離等參數。透地雷達則是運用相同的原理，以向地面發出與接收電磁波的方式，偵測地表的狀況並呈像，由於電磁波在通過不同介質時有不同的傳播速率，因此透過計算反射的速率，便可推知地底下的土壤組成。在戰爭上，透地雷達可用來偵測地底下是否埋設不明爆裂物，而在農業方面，土壤含水量是作物生長及灌溉的關鍵，而透地雷達可在某種程度上扮演重要的角色。

　　透地雷達可用來測量包含土壤含水量在內的土壤組成，含水量多寡可用來推估全球氣候變遷的趨勢外，也是農業灌溉管理的重要參數之一。雖目前已有許多方法及數學模型推估雷達波與土壤含水量之間的關聯性，但找出最精確且最快速的量測方式，仍是現在科學家努力的目標。美國羅格斯大學(Rutgers University)的研究生Jonathan Algeo及其研究團隊透過接收雷達回波的早期訊號(early time signal, ETS)，藉由量測訊號中振幅強度，運用特定的方程式轉換後，即可藉此換算為土壤中的含水量。早期訊號是由土壤表層反射的波段，特點是最快反射及易受土壤含水量特性的影響，十分適合用在快速且大面積檢測土壤的含水量，甚至可用來分析土壤顆粒密度高，不被雷達偵測的黏土(clay)。【延伸閱讀】透過生物技術改良來抑制高隧道栽培設施內的土壤病原體與害蟲

　　該研究已發表在<Vadose Zone Journal>中，相關研究可為滴灌農業提供快速測量土壤水含量的新技術。

資料來源

• Eurekalert
• A Comparison of Ground-Penetrating Radar Early-Time Signal Approaches for Mapping Changes in Shallow Soil Water Content

文章摘譯

• 農業科技決策資訊平台管理團隊