土层结构的探查方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种土层结构的探查方法和装置。该方法包括：采集待测土壤的电场数据；对所述电场数据执行反演操作，得到所述待测土壤不同位置的电阻率数据；根据所述不同位置的电阻率数据，确定所述待测土壤的电阻率的一阶差分曲线；其中，所述一阶差分曲线用于表征所述待测土壤相邻深度的土壤平均电阻率的差值；根据所述一阶差分曲线的锯齿点，确定所述待测土壤的分层位置。本发明专利技术可以直接对土壤进行电法探查，通过得到的电阻率的一阶差分曲线即可得到待测土壤的精细分层结构，无需测量人员对待测土壤进行开挖，节省了人力物力，提高了土层结构的探查效率；另外，本发明专利技术基于待测土壤的电阻率获得的土壤的分层位置，提高了探查土壤分层的精确度。

Method and device for detecting soil layer structure

The present invention provides a method and a device for exploring soil layers. The method includes: field data acquisition of tested soil; implementation of the inversion operation of the electric field data obtained in different position of the soil resistivity data measured the resistivity data; according to the different position of the measured soil resistivity to determine the first-order differential curve; among them, the first order difference the curves used to characterize the measured soil depth the soil resistivity of adjacent average difference; according to the sawtooth point difference curve, determine the hierarchical position of the tested soil. The invention can be directly used for electrical exploration on soil, through the fine layered structure of first order differential curve can be obtained by the measurement of soil resistivity to be obtained, without measuring staff measured soil excavation treatment, save manpower, improve soil structure exploration efficiency; in addition, the invention of layered soil resistivity measured position the obtained soil based on improved soil layer exploration precision.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及土壤探查技术，尤其涉及一种土层结构的探查方法和装置。
技术介绍
随着农业水平的快速提高，精准农业技术应运而生，其中土壤水文学的相关研究逐渐受到人们的关注。为了对一个区域从全局整体的角度开展农田土壤水文综合管理，科学合理的施肥及灌溉就显得非常重要了，这需要人们提前获取区域一定深度范围内的土壤层次结构特征。目前，对于层状土壤的层次划分仍广泛采用基于分层取样及钻孔资料的相关因子研究，该类方法在实际操作时需要对待测土壤进行实地开挖取样，并且其仅能测定“点”上的土层结构，而对于反映层状土壤“面”上的结构差异则无能为力，同时现有的技术普遍耗时费力且得到的土层结构数据结果误差较大。因此，如何快速、精细的获取土壤的层次结构已成为目前亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术提供一种土层结构的探查方法和装置，用以解决现有技术在探查土壤的土层结构时需要对待测土壤进行实地开挖，耗时费力且得到的土层结构的数据结果误差较大的技术问题。第一方面，本专利技术提供一种土层结构的探查方法，包括：采集待测土壤的电场数据；对所述电场数据执行反演操作，得到所述待测土壤不同位置的电阻率数据；根据所述不同位置的电阻率数据，确定所述待测土壤的电阻率的一阶差分曲线；其中，所述一阶差分曲线用于表征所述待测土壤相邻深度的土壤平均电阻率的差值；根据所述一阶差分曲线的锯齿点，确定所述待测土壤的分层位置。进一步地，所述对所述电场数据执行反演操作，得到所述待测土壤不同位置的电阻率数据，具体包括：对所述电场数据执行反演操作，得到所述待测土壤的电阻率反演剖面图；其中，所述电阻率反演剖面图包括多个用于表征所述待测土壤不同位置的电阻率的数据点。进一步地，所述根据所述不同位置的电阻率数据，确定所述待测土壤的电阻率的一阶差分曲线，具体包括：对所述电阻率反演剖面图中相同深度的数据点的值求和并取平均值，获得所述待测土壤不同深度的土壤平均电阻率；对相邻两个深度的土壤平均电阻率进行一阶差分，得到所述一阶差分曲线。更进一步地，所述对所述电阻率反演剖面图中相同深度的数据点的值求和并取平均值，获得所述待测土壤不同深度的土壤平均电阻率，具体包括：对所述电阻率反演剖面图按照预设的测线长度分段机制进行分段，得到多个电阻率反演剖面子图；对每个电阻率反演剖面子图中相同深度的数据点的值求和并取平均值，得到每个电阻率反演剖面子图对应的待测土壤在不同深度的土壤平均电阻率；相应的，所述对相邻两个深度的土壤平均电阻率进行一阶差分，得到所述一阶差分曲线，具体包括：根据每个电阻率反演剖面子图对应的待测土壤在不同深度的土壤平均电阻率，得到每个电阻率反演剖面子图对应的电阻率曲线，并对每个电阻率反演剖面子图对应的电阻率曲线上相邻深度的土壤平均电阻率进行一阶差分，得到每个电阻率反演剖面子图对应的一阶差分曲线。更进一步地，所述根据所述一阶差分曲线的锯齿点，确定所述待测土壤的分层位置，具体包括：将每个电阻率反演剖面子图对应的一阶差分曲线的锯齿点对应至所述电阻率反演剖面图，得到多个所述电阻率反演剖面图上与所述锯齿点对应的第一数据点；根据所述电阻率反演剖面图上所有第一数据点，确定所述待测土壤的分层位置。可选的，所述方法还包括：根据所述电场数据中每个坐标点的电流值和电压值，得到所述待测土壤的视电阻率剖面图；其中，所述视电阻率剖面图包括多个用于表征所述待测土壤不同位置的视电阻率的数据点；相应的，所述根据所述电阻率反演剖面图上所有第一数据点，确定所述待测土壤的分层位置，具体包括：根据所述电阻率反演剖面图上所有第一数据点、所述视电阻率剖面图，确定所述待测土壤的分层位置。第二方面，本专利技术提供一种土层结构的探查装置，包括：采集模块，用于采集待测土壤的电场数据；反演模块，用于对所述电场数据执行反演操作，得到所述待测土壤不同位置的电阻率数据；一阶差分模块，用于根据所述不同位置的电阻率数据，确定所述待测土壤的电阻率的一阶差分曲线；其中，所述一阶差分曲线用于表征所述待测土壤相邻深度的土壤平均电阻率的差值；确定模块，用于根据所述一阶差分曲线的锯齿点，确定所述待测土壤的分层位置。进一步地，所述反演模块，具体用于对所述电场数据执行反演操作，得到所述待测土壤的电阻率反演剖面图；其中，所述电阻率反演剖面图包括多个用于表征所述待测土壤不同位置的电阻率的数据点。进一步地，所述一阶差分模块，具体包括：获取单元，用于对所述电阻率反演剖面图中相同深度的数据点的值求和并取平均值，获得所述待测土壤不同深度的土壤平均电阻率；一阶差分单元，用于对相邻两个深度的土壤平均电阻率进行一阶差分，得到所述一阶差分曲线。更进一步地，所述获取单元，具体用于对所述电阻率反演剖面图按照预设的测线长度分段机制进行分段，得到多个电阻率反演剖面子图，并对每个电阻率反演剖面子图中相同深度的数据点的值求和并取平均值，得到每个电阻率反演剖面子图对应的待测土壤在不同深度的土壤平均电阻率；所述一阶差分单元，具体用于根据每个电阻率反演剖面子图对应的待测土壤在不同深度的土壤平均电阻率，得到每个电阻率反演剖面子图对应的电阻率曲线，并对每个电阻率反演剖面子图对应的电阻率曲线上相邻深度的土壤平均电阻率进行一阶差分，得到每个电阻率反演剖面子图对应的一阶差分曲线。更进一步地，所述确定模块，具体用于将每个电阻率反演剖面子图对应的一阶差分曲线的锯齿点对应至所述电阻率反演剖面图，得到多个所述电阻率反演剖面图上与所述锯齿点对应的第一数据点，并根据所述电阻率反演剖面图上所有第一数据点，确定所述待测土壤的分层位置。可选的，所述获取单元，还用于根据所述电场数据中每个坐标点的电流值和电压值，得到所述待测土壤的视电阻率剖面图；其中，所述视电阻率剖面图包括多个用于表征所述待测土壤不同位置的视电阻率的数据点；所述确定模块，具体用于根据所述电阻率反演剖面图上所有第一数据点、所述视电阻率剖面图，确定所述待测土壤的分层位置。本专利技术提供的土层结构的探查方法和装置，通过对采集到的待测土壤的电场数据执行反演操作，得到待测土壤不同位置的电阻率数据，从而根据上述不同位置的电阻率数据，确定待测土壤的电阻率的一阶差分曲线，进而根据一阶差分曲线的锯齿点，确定待测土壤的分层位置。本专利技术提供的方法，可以直接对土壤进行电法探查，通过得到的电阻率的一阶差分曲线即可得到待测土壤的精细分层结构，无需测量人员对待测土壤进行开挖，大大节省了人力物力，提高了土层结构的探查效率；另外，本专利技术采用反演技术获得待测土壤的真实导电特性，由于土壤电阻率能够反映出土壤异质性以及土壤内部的动态变化过程，因此本专利技术基于待测土壤的电阻率获得的土壤的分层位置，提高了探查土壤分层的精确度。附图说明图1为本专利技术提供的并行电法土层结构探查系统的结构示意图；图2为本专利技术提供的并行电法土层结构探查系统中电极的结构示意图；图3为本专利技术提供的土层结构的探查方法实施例一的流程示意图；图4为本专利技术提供的一阶差分曲线示意图；图5为本专利技术提供的土层结构的探查方法实施例二的流程示意图；图6为本专利技术提供的温纳三极电阻率反演剖面图；图7为本专利技术提供的温纳四极电阻率反演剖面图；图8为本专利技术提供的待测土壤的电阻率曲线示意图；图9为本专利技术提供的土层结构的探查方法实施例三的流程示意图；图10为本专利技术提供的待测土壤的分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种土层结构的探查方法，其特征在于，包括：采集待测土壤的电场数据；对所述电场数据执行反演操作，得到所述待测土壤不同位置的电阻率数据；根据所述不同位置的电阻率数据，确定所述待测土壤的电阻率的一阶差分曲线；其中，所述一阶差分曲线用于表征所述待测土壤相邻深度的土壤平均电阻率的差值；根据所述一阶差分曲线的锯齿点，确定所述待测土壤的分层位置。

【技术特征摘要】
1.一种土层结构的探查方法，其特征在于，包括：采集待测土壤的电场数据；对所述电场数据执行反演操作，得到所述待测土壤不同位置的电阻率数据；根据所述不同位置的电阻率数据，确定所述待测土壤的电阻率的一阶差分曲线；其中，所述一阶差分曲线用于表征所述待测土壤相邻深度的土壤平均电阻率的差值；根据所述一阶差分曲线的锯齿点，确定所述待测土壤的分层位置。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述电场数据执行反演操作，得到所述待测土壤不同位置的电阻率数据，具体包括：对所述电场数据执行反演操作，得到所述待测土壤的电阻率反演剖面图；其中，所述电阻率反演剖面图包括多个用于表征所述待测土壤不同位置的电阻率的数据点。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述不同位置的电阻率数据，确定所述待测土壤的电阻率的一阶差分曲线，具体包括：对所述电阻率反演剖面图中相同深度的数据点的值求和并取平均值，获得所述待测土壤不同深度的土壤平均电阻率；对相邻两个深度的土壤平均电阻率进行一阶差分，得到所述一阶差分曲线。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述对所述电阻率反演剖面图中相同深度的数据点的值求和并取平均值，获得所述待测土壤不同深度的土壤平均电阻率，具体包括：对所述电阻率反演剖面图按照预设的测线长度分段机制进行分段，得到多个电阻率反演剖面子图；对每个电阻率反演剖面子图中相同深度的数据点的值求和并取平均值，得到每个电阻率反演剖面子图对应的待测土壤在不同深度的土壤平均电阻率；相应的，所述对相邻两个深度的土壤平均电阻率进行一阶差分，得到所述一阶差分曲线，具体包括：根据每个电阻率反演剖面子图对应的待测土壤在不同深度的土壤平均电阻率，得到每个电阻率反演剖面子图对应的电阻率曲线，并对每个电阻率反演剖面子图对应的电阻率曲线上相邻深度的土壤平均电阻率进行一阶差分，得到每个电阻率反演剖面子图对应的一阶差分曲线。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述一阶差分曲线的锯齿点，确定所述待测土壤的分层位置，具体包括：将每个电阻率反演剖面子图对应的一阶差分曲线的锯齿点对应至所述电阻率反演剖面图，得到多个所述电阻率反演剖面图上与所述锯齿点对应的第一数据点；根据所述电阻率反演剖面...

【专利技术属性】
技术研发人员：张平松，欧元超，汪武，徐宝超，孙斌杨，李建宁，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34