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针对根系探地雷达数据重构中计算复杂和准确率低的问题，提出粒子群（ PSO）与模拟退火（ SA）相结合的正交匹配追踪（OMP）优化算法。首先，由Gabor原子对信号进行稀疏表示，建立求解空间；然后，以匹配函数为适应度，通过PSO算法求出匹配函数的最佳适应度值，找出可行解原子，再利用SA算法对PSO极值进行退温搜索，得出全局最优原子；最后，利用最优原子完成根系稀疏数据的重构。对A－scan数据和B－scan数据进行实验，结果表明，PSO－SA－OMP算法比传统OMP算法的计算时间减少了10．471 s和20．260 s，均方误差减小了1．225，信噪比提高了5．539 dB。