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探地雷达(GPR)基本工作原理是通过向地下发射微波波束，同时接收地下介质空间差异造成的反射波信号，记录反射波的旅行时间和振幅强度，并据此反演地下介质物理参数。GPR抗干扰能力强，能连续探测、具有分辨率高、无损、实时处理解释和成本低的特点。本论文的工作主要包括将探地雷达用于非盐渍化土壤的含水量反演及盐渍化土壤的盐分调查研究。
土壤含水量是反映土壤物理性状的一个重要物理指标，是描述陆面过程、气候过程、生态过程以及作物生长过程等模型中的关键参数。传统的土壤含水量测量方法的适用尺度仅限于点测，如果用于研究较大尺度的土壤含水量空间分布时，工作量很大，难以在短时间内完成。利用微波遥感测量具有时空涵盖广的优势，但是其测量的深度仅限于土壤表层。而土壤表层的含水量处于非常不稳定的状态，受到多种因素的影响，变化较快。且通过遥感估测的表层土壤水分去推演所关注深度的土壤湿度尚存在很多不确定性。因此，微波遥感和传统土壤含水量测量方法在尺度代表性上，还不够全面，还缺少一个中间尺度的方法。已有的研究工作表明，探地雷达对弥补传统遥感对土壤一定深度水分估测受限的不足有较大的开发潜力，有必要开展进一步的研究工作。
土壤盐渍化是影响农牧业生产与生态环境的一个重要因素。传统上对土壤盐渍化程度的监测，主要以地面调查为主，结合地球化学分析，这种方法工作量大、费用高，往往对研究对象缺乏连续、系统的了解。理论研究表明，盐渍化土壤会不同于普通土壤及改良后的盐渍化土壤，对雷达遥感会产生不同的响应特征。但是，雷达遥感用于盐渍化土壤层盐分探测，其可操作性、有效性及探测精度如何，都没有一个定论，有待实验研究。
针对上述两个方面，主要研究内容包括：
1、在以精准农业或节水农业为需求的含水量快速测量中，研究基于探地雷反射波的土壤含水量算法。在上海市崇明县开展实验研究，进行探地雷达数据采集和同期的土壤取样，并结合室内分析，测量土壤含水量、介电常数等参数。
2、在由共中心点法(CMP)数据的结果得到电磁波的速度之后，结合含水土壤介电模型，对耕作层土壤含水量进行反演。在模型反演值高估实测值的情况下，对土壤含水量公式进行修正并检验，结果表明在根据区域情况进行校正后，具有较高的精度。
3、在得到反射波的速度之后，通过追踪反射层同相轴，拾取反射层时间，由此得到电磁波在每个测点垂向上的传播速度。最后得到整条测线剖面上的土壤含水量空间分布。
4、平川地区是甘肃省盐渍化程度较为严重的地区之一，选择盐渍化土壤和改良后的盐渍化土壤作为实验场地，开展探地雷达调查。分析盐碱土对不同频率电磁波吸收情况，确定探地雷达采集参数。
5、对探地雷达数据进行数据处理之后，可以对盐碱地在垂向上进行分层，可分为盐分积累带和包气带，评估在纵向上的盐度变化情况。
6、对比探地雷达在盐渍化土壤和非盐渍化土壤上的图像特征情况，从而形成盐碱地探地雷达的特征影像。