一种土壤湿润体体积获取方法、系统及装置制造方法及图纸

本申请公开了一种土壤湿润体体积获取方法、系统及装置，通过滴灌在预设箱体内生成多个不同水量的土壤湿润体，经过预设时间段后，所述预设箱体内的土壤中水不再扩散，通过地质雷达GPR探测对所述土壤湿润体剖面进行数据采集；所有所述土壤湿润体完成GPR探测之后，开挖湿润体进行实际测量；通过所述GPR探测获得的采集数据获得的所述土壤湿润体体积和实际测量获得的所述土壤湿润体体积建立土壤湿润体体积的GPR估算模型。通过生成多个不同水量的土壤湿润体，然后分别获取不同的土壤湿润体的GPR探测数据和实测数据，进而通过实测数据和GPR探测数据建立出土壤湿润体的GPR估算模型，可以实现滴灌生成的不同滴水量的土壤湿润体体积快读估算获取。

【技术实现步骤摘要】
一种土壤湿润体体积获取方法、系统及装置
本申请涉及土壤滴灌
，具体涉及一种土壤湿润体体积获取方法、系统及装置。
技术介绍
滴灌是按照作物需水要求，通过管道系统与安装在毛管上的灌水器，将水和作物需要的水分和养分一滴一滴，均匀而又缓慢地滴入作物根区土壤中的灌水方法。滴灌不破坏土壤结构，土壤内部水、肥、气、热经常保持适宜于作物生长的良好状况，蒸发损失小，不产生地面径流，几乎没有深层渗漏，是一种省水的灌水方式。可适用于果树、蔬菜、经济作物以及温室大棚灌溉，在干旱缺水的地方也可用于大田作物灌溉。滴灌的不足之处是滴头易结垢和堵塞，因此应对水源进行严格的过滤处理。而滴灌湿润体体积的准确获取是滴灌系统优化设计的理论基础。现有技术中湿润体体积的研究多采用开挖法、数值模型法和软件估测等方法。但是利用开挖法对湿润体进行体积探测和变化规律研究，容易对土层进行扰动，破坏湿润体完整性，不能保证原位探测，并且费时费力，成本较高，效率较低，对湿润体界面干湿土壤在视觉上的分辨率较低，存在破坏湿润体原状和空间连续测量困难等弊端；数值模型专业性强，且计算量大，使用不便，不利于推广。软件分析需要是通过基于一定数量的实测数据库和信息库来对对湿润体进行估测，对数据的要求较高，不适合情况复杂多变现实情况。
技术实现思路
本申请为了解决上述技术问题提供，本申请是通过如下技术方案实现的：第一方面，本申请实施例提供了一种土壤湿润体体积获取方法，所述方法包括：通过滴灌在预设箱体内生成多个不同水量的土壤湿润体，所述预设箱体内的土壤为均匀无杂物的土壤；经过预设时间段后，所述预设箱体内的土壤中水不再扩散，通过地质雷达GPR探测对所述土壤湿润体剖面进行数据采集；所有所述土壤湿润体完成GPR探测之后，开挖湿润体进行实际测量；通过所述GPR探测获得的采集数据获得的所述土壤湿润体体积和实际测量获得的所述土壤湿润体体积建立土壤湿润体体积的GPR估算模型，所述GPR估算模型用于快速获取不同滴水量的土壤湿润体体积。采用上述实现方式，通过生成多个不同水量的土壤湿润体，然后分别对不同的湿润体进行GPR探测获取探测数据，紧接着进行实测以获取实测数据，进而通过实测数据和GPR探测数据建立出土壤湿润体的GPR估算模型，可以实现滴灌生成的不同滴水量的土壤湿润体体积快读估算获取。结合第一方面，在第一方面第一种可能的实现方式中，所述通过滴灌在预设箱体内生成多个不同水量的土壤湿润体，包括：确定滴灌需要的土壤、灌溉水和所述预设箱体，其中土壤选择包括对土壤的类型选择、土壤颗粒的筛选和土壤的处理，选择普通去离子水作为进行滴灌的灌溉水，选择预设尺寸的木箱作为所述预设箱体；将进行滴灌的滴灌设备的滴头固定在所述预设箱体上，且所述滴头距离土壤表面为0.5cm；控制所述滴灌设备依次通过所述滴头向土壤按照预设滴速向土壤内匀速进行滴灌，其中每个滴灌灌水量结束后静置处理，以使得灌溉水在土壤内充分渗透。结合第一方面第一种可能的实现方式，在第一方面第二种可能的实现方式中，所述通过地质雷达GPR探测对所述土壤湿润体剖面进行数据采集包括：灌溉水在土壤内充分渗透后，沿同一个方向按照预设规划测线进行GPR探测以获取每个测线上的所述土壤湿润体的剖面；按照GPR设定的采集时窗匀速测量完毕后，确定每条测量的探测数据；通过所述探测数据确定所述土壤湿润体的中心剖面影像。结合第一方面第二种可能的实现方式，在第一方面第三种可能的实现方式中，所述所有所述土壤湿润体完成GPR探测之后，开挖湿润体进行实际测量，包括：GPR探测探测结束后，剥离所述土壤湿润体周围的干土获取所述土壤湿润体；分别获取所述土壤湿润体的含水率和土壤湿润体体积。结合第一方面第三种可能的实现方式，在第一方面第四种可能的实现方式中，所述通过所述GPR探测获得的采集数据获得的所述土壤湿润体体积和实际测量获得的所述土壤湿润体体积建立土壤湿润体体积的GPR估算模型，包括：通过波速法确定所述GPR探测获得的所述土壤湿润体厚度，根据所述土壤湿润体厚度确定所述土壤湿润体的体积；通过回归分析确定实测的土壤湿润体的体积与GPR探测获得的土壤湿润体的体积之间的关系，以获得土壤湿润体体积的GPR估算模型。具体利用EXCEL软件进行回归分析确定实测的土壤湿润体的体积与GPR探测获得的土壤湿润体的体积之间的关系，以获得土壤湿润体体积的GPR估算模型。结合第一方面第四种可能的实现方式，在第一方面第五种可能的实现方式中，所述通过波速法确定所述GPR探测获得的所述土壤湿润体厚度包括：确定GPR探测雷达波波速v和探测数据获取时间t；根据所述雷达波波速v和探测数据获取时间t确定所述土壤湿润体厚度d＝0.5vt。结合第一方面第三种可能的实现方式，在第一方面第六种可能的实现方式中，所述获取所述土壤湿润体的含水率包括：将所述土壤湿润体剖面平均分为上、中、下三层；每层均匀选取3个土样后迅速封装称重；利用环刀法对剩余湿润体进行取样，用于确定容重；采集湿润体周围干土用来计算初始土壤含水量。结合第一方面第六种可能的实现方式，在第一方面第七种可能的实现方式中，所述获取所述土壤湿润体的土壤湿润体体积，包括：获取所述土壤湿润体的灌水量、初始土壤体含水率和所述土壤湿润体含水率；根据所述土壤湿润体的灌水量、初始土壤体含水率和所述土壤湿润体含水率确定所述土壤湿润体的土壤湿润体体积。第二方面，本申请实施例提供了一种土壤湿润体体积获取系统，所述系统包括：土壤湿润体生成模块，用于通过滴灌在预设箱体内生成多个不同水量的土壤湿润体，所述预设箱体内的土壤为均匀无杂物的土壤；数据采集模块，用于经过预设时间段后，所述预设箱体内的土壤中水不再扩散，通过地质雷达GPR探测对所述土壤湿润体剖面进行数据采集；测量模块，用于所有所述土壤湿润体完成GPR探测之后，开挖湿润体进行实际测量；土壤湿润体体积获取模块，用于通过所述GPR探测获得的采集数据获得的所述土壤湿润体体积和实际测量获得的所述土壤湿润体体积建立土壤湿润体体积的GPR估算模型，所述GPR估算模型用于快速获取不同滴水量的土壤湿润体体积。结合第二方面，在第二方面第一种可能的实现方式中，所述土壤湿润体生成模块包括：第一确定单元，用于确定滴灌需要的土壤、灌溉水和所述预设箱体，其中土壤选择包括对土壤的类型选择、土壤颗粒的筛选和土壤的处理，选择普通去离子水作为进行滴灌的灌溉水，选择预设尺寸的木箱作为所述预设箱体；预设单元，用于将进行滴灌的滴灌设备的滴头固定在所述预设箱体上，且所述滴头距离土壤表面为0.5cm；控制单元，用于控制所述滴灌设备依次通过所述滴头向土壤按照预设滴速向土壤内匀速进行滴灌，其中每个滴灌灌水量结束后静置处理，以使得灌溉水在土壤内充分渗透。结合第二方面第一种可能的实现方式，在第二方面第二种可能的实现方式中，所述数据采集模块包括：第一获取单元，用于灌溉水在土壤内充分渗透后，沿同一个方向按照预设规划测线进行GPR探测以获取每个测线上的所述土壤湿润体的剖面；第二确定单元，用于按照GPR设定的采集时窗匀速测量完毕后，确定每条测量的探测数据；第三确定单元，用于通过所述探测数据确定所述土壤湿润体的中心剖面影像。结合第二方面第二种可能的实现方式，在第二方面第三种可能的实现方式中，所述测量模块包括：本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种土壤湿润体体积获取方法，其特征在于，所述方法包括：通过滴灌在预设箱体内生成多个不同水量的土壤湿润体，所述预设箱体内的土壤为均匀无杂物的土壤；经过预设时间段后，所述预设箱体内的土壤中水不再扩散，通过地质雷达GPR探测对所述土壤湿润体剖面进行数据采集；所有所述土壤湿润体完成GPR探测之后，开挖湿润体进行实际测量；通过所述GPR探测获得的采集数据获得的所述土壤湿润体体积和实际测量获得的所述土壤湿润体体积建立土壤湿润体体积的GPR估算模型，所述GPR估算模型用于快速获取不同滴水量的土壤湿润体体积。

【技术特征摘要】
1.一种土壤湿润体体积获取方法，其特征在于，所述方法包括：通过滴灌在预设箱体内生成多个不同水量的土壤湿润体，所述预设箱体内的土壤为均匀无杂物的土壤；经过预设时间段后，所述预设箱体内的土壤中水不再扩散，通过地质雷达GPR探测对所述土壤湿润体剖面进行数据采集；所有所述土壤湿润体完成GPR探测之后，开挖湿润体进行实际测量；通过所述GPR探测获得的采集数据获得的所述土壤湿润体体积和实际测量获得的所述土壤湿润体体积建立土壤湿润体体积的GPR估算模型，所述GPR估算模型用于快速获取不同滴水量的土壤湿润体体积。2.根据权利要求1所述的土壤湿润体体积获取方法，其特征在于，所述通过滴灌在预设箱体内生成多个不同水量的土壤湿润体，包括：确定滴灌需要的土壤、灌溉水和所述预设箱体，其中土壤选择包括对土壤的类型选择、土壤颗粒的筛选和土壤的处理，选择普通去离子水作为进行滴灌的灌溉水，选择预设尺寸的木箱作为所述预设箱体；将进行滴灌的滴灌设备的滴头固定在所述预设箱体上，且所述滴头距离土壤表面为0.5cm；控制所述滴灌设备依次通过所述滴头向土壤按照预设滴速向土壤内匀速进行滴灌，其中每个滴灌灌水量结束后静置处理，以使得灌溉水在土壤内充分渗透。3.根据权利要求2所述的土壤湿润体体积获取方法，其特征在于，所述通过地质雷达GPR探测对所述土壤湿润体剖面进行数据采集包括：灌溉水在土壤内充分渗透后，沿同一个方向按照预设规划测线进行GPR探测以获取每个测线上的所述土壤湿润体的剖面；按照GPR设定的采集时窗匀速测量完毕后，确定每条测量的探测数据；通过所述探测数据确定所述土壤湿润体的中心剖面影像。4.根据权利要求3所述的土壤湿润体体积获取方法，其特征在于，所述所有所述土壤湿润体完成GPR探测之后，开挖湿润体进行实际测量，包括：GPR探测探测结束后，剥离所述土壤湿润体周围的干土获取所述土壤湿润体；分别获取所述土壤湿润体的含水率和土壤湿润体体积。5.根据权利要求4所述的土壤湿润体体积获取方法，其特征在于，所述通过所述GPR探测获得的采集数据获得的所述土壤湿润体体积和实际测量获得的所述土壤湿润体体积建立土壤湿润体体积的GPR估算模型，包括：通...

【专利技术属性】
技术研发人员：王瑞燕，高鹏，赵庚星，李玉环，尹涛，丁丽华，史丰智，
申请(专利权)人：山东农业大学，
类型：发明
国别省市：山东,37