植物根系水平分布模型构建方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术是关于一种植物根系水平分布模型构建方法及装置，属于植物根系检测技术领域。方法包括：周期性读取预设数目个微根管的图像数据；基于图像数据，确定待测目标植物在至少一个水平距离的生长参数；基于生长参数，生成待测目标植物的根系生物量的水平分布；对根系生物量水平分布进行模型拟合，得到多个函数关系的拟合精度；在多个函数关系中确定目标函数关系，将目标函数关系作为待测目标植物的植物根系水平分布模型。本发明专利技术根据根系生物量在水平距离中的水平分布，构建植物根系水平分布模型，以了解输气管道上方生长的植物根系在水平方向上的分布情况，实现对植物根系生长的预测，提前做好输气管道的防护措施，避免植物根系对输气管道的破坏。

【技术实现步骤摘要】
植物根系水平分布模型构建方法及装置
本专利技术涉及植物根系检测
，特别涉及一种植物根系水平分布模型构建方法及装置。
技术介绍
植物根系具有养分以及水分的吸收、传输和存储的功能，同时还具有固定和支撑植物体的重要生理功能，在生态系统的生物地球化学循环中扮演着重要角色。对于生长在输气管道上方的植物来说，在生长的过程中，植物根系很可能会对输气管道的防腐层进行破坏。我国从20世纪80年代初期开始关注输气管道防腐层的植物根系破坏问题，并于20世纪80年代中期先后发现多起70年代修建的输气管道出现芦苇根系刺透输气管道石油沥青防腐层的现象。为了解决输气管道防腐层的植物根系破坏问题，一方面需要研发和应用新型防腐涂层，这从2000年后已经得到很大的改善；另一方面需要对输气管道埋藏坏境的植物根系进行预测，预测植物根系对管道的影响，以便提前做好防护措施。由于植物根系生长于土壤中，属于“黑箱”介质，无法用肉眼进行观察，而且植物根系生长分布的偶然性、不可预知性给研究带来很大的不便，导致无法正确评估植物根系对管道的危害，因此，亟需一种植物根系水平分布模型构建方法，以便构建植物根系在水平方向的分布模型，了解输气管道上方生长的植物根系在水平方向上的分布情况，对植物根系的生长进行预测。
技术实现思路
为克服相关技术中存在的问题，本专利技术提供一种植物根系垂直分布模型构建方法及装置。根据本专利技术实施例的第一方面，提供一种植物根系水平分布模型构建方法，所述方法包括：周期性读取预设数目个微根管的图像数据，所述微根管埋设在壕沟中，所述壕沟处于待测目标植物周围的目标位置；基于所述图像数据，确定所述待测目标植物在至少一个水平距离的生长参数；基于所述生长参数，生成所述待测目标植物的根系生物量在所述至少一个水平距离中的水平分布；基于多个函数关系，对所述根系生物量在所述至少一个水平距离中的水平分布进行模型拟合，得到所述多个函数关系的拟合精度；在所述多个函数关系中确定目标函数关系，将所述目标函数关系作为所述待测目标植物的植物根系水平分布模型，所述目标函数关系的拟合精度大于精度标准。本专利技术的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：通过周期性读取预设数目个微根管的图像数据，基于图像数据，确定待测目标植物在至少一个水平距离的生长参数，并基于生长参数，生成待测目标植物的根系生物量在至少一个水平距离中的水平分布，使得可以基于多个函数关系，对根系生物量在至少一个水平距离中的水平分布进行拟合，将拟合精度大于精度标准的目标函数作为待测目标植物的植物根系水平分布模型，以便了解输气管道上方生长的植物根系在水平方向上的分布情况，实现对植物根系生长的预测，提前做好输气管道的防护措施，避免植物根系对输气管道的破坏。在另一个实施例中，所述周期性读取预设数目个微根管的图像数据之前，所述方法还包括：选取待测目标植物，在所述待测目标植物周围的目标位置挖掘壕沟；根据埋设规则，在所述壕沟内埋设预设数目个微根管。在另一个实施例中，所述选取待测目标植物，在所述待测目标植物周围的目标位置挖掘壕沟包括：选取靠近输气管道的待测目标植物；在所述待测目标植物靠近所述输气管道侧，确定距离所述待测目标植物预设距离的所述目标位置；在所述目标位置挖掘所述壕沟，所述壕沟长2米，宽1-1.5米，深1.5-2.0m。在另一个实施例中，所述根据埋设规则，在所述壕沟内埋设预设数目个微根管包括：对于所述预设数目个微根管中的每个微根管，将所述微根管与水平面成60度角斜插于所述壕沟内；将所述微根管上方20厘米露于地面；按照原来土壤层次将土壤填回所述壕沟内。在另一个实施例中，所述基于所述图像数据，确定所述待测目标植物在至少一个水平距离的生长参数包括：基于图像分析软件，对所述图像数据进行数据提取，得到所述待测目标植物在所述至少一个水平距离中的根系根长、表面积、投影面积、体积、根系直径和根系数目；将所述待测目标植物在所述至少一个水平距离中的根系根长、表面积、投影面积、体积、根系直径和根系数目作为所述待测目标植物的生长参数。在另一个实施例中，所述基于所述生长参数，生成所述待测目标植物的根系生物量在所述至少一个水平距离中的水平分布包括：基于所述生长参数，确定所述待测目标植物在所述至少一个水平距离中的根系直径、根系根长以及组织密度；对于所述至少一个水平距离中的每个水平距离，根据所述待测目标植物的根系直径、根系根长以及组织密度，计算得到所述水平距离的所述待测目标植物的根系干重；将所述根系干重作为所述待测目标植物在所述水平距离的根系生物量；基于所述至少一个水平距离的根系生物量，生成所述待测目标植物的根系生物量在所述至少一个水平距离中的水平分布。在另一个实施例中，所述在所述多个函数关系中确定目标函数关系包括：分别将所述多个函数关系的拟合精度与所述精度标准进行比对；确定所述多个函数关系中拟合精度大于所述精度标准的所述目标函数关系。根据本专利技术实施例的第二方面，提供一种植物根系水平分布模型构建装置，所述装置包括：读取模块，用于周期性读取预设数目个微根管的图像数据，所述微根管埋设在壕沟中，所述壕沟处于待测目标植物周围的目标位置；参数确定模块，用于基于所述图像数据，确定所述待测目标植物在至少一个水平距离的生长参数；生成模块，用于基于所述生长参数，得出所述待测目标植物的根系生物量在所述至少一个水平距离中的水平分布；拟合模块，用于基于多个函数关系，对所述根系生物量在所述至少一个水平距离中的水平分布进行模型拟合，得到所述多个函数关系的拟合精度；模型确定模块，用于在所述多个函数关系中确定目标函数关系，将所述目标函数关系作为所述待测目标植物的植物根系水平分布模型，所述目标函数关系的拟合精度大于精度标准。在另一个实施例中，所述装置还包括：选取模块，用于选取待测目标植物，在所述待测目标植物周围的目标位置挖掘壕沟；埋设模块，用于根据埋设规则，在所述壕沟内埋设预设数目个微根管。在另一个实施例中，所述选取模块，用于选取靠近输气管道的待测目标植物；在所述待测目标植物靠近所述输气管道侧，确定距离所述待测目标植物预设距离的所述目标位置；在所述目标位置挖掘所述壕沟，所述壕沟长2米，宽1-1.5米，深1.5-2.0m。在另一个实施例中，所述埋设模块，用于对于所述预设数目个微根管中的每个微根管，将所述微根管与水平面成60度角斜插于所述壕沟内；将所述微根管上方20厘米露于地面；按照原来土壤层次将土壤填回所述壕沟内。在另一个实施例中，所述参数确定模块，用于基于图像分析软件，对所述图像数据进行数据提取，得到所述待测目标植物在所述至少一个水平距离中的根系根长、表面积、投影面积、体积、根系直径和根系数目；将所述待测目标植物在所述至少一个水平距离中的根系根长、表面积、投影面积、体积、根系直径和根系数目作为所述待测目标植物的生长参数。在另一个实施例中，所述生成模块，用于基于所述生长参数，确定所述待测目标植物在所述至少一个水平距离中的根系直径、根系根长以及组织密度；对于所述至少一个水平距离中的每个水平距离，根据所述待测目标植物的根系直径、根系根长以及组织密度，计算得到所述水平距离的所述待测目标植物的根系干重；将所述根系干重作为所述待测目标植物在所述水平距离的根系生物量；基于所述至少一个水平距离的根本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种植物根系水平分布模型构建方法，其特征在于，所述方法包括：周期性读取预设数目个微根管的图像数据，所述微根管埋设在壕沟中，所述壕沟处于待测目标植物周围的目标位置；基于所述图像数据，确定所述待测目标植物在至少一个水平距离的生长参数；基于所述生长参数，生成所述待测目标植物的根系生物量在所述至少一个水平距离中的水平分布；基于多个函数关系，对所述根系生物量在所述至少一个水平距离中的水平分布进行模型拟合，得到所述多个函数关系的拟合精度；在所述多个函数关系中确定目标函数关系，将所述目标函数关系作为所述待测目标植物的植物根系水平分布模型，所述目标函数关系的拟合精度大于精度标准。

【技术特征摘要】
1.一种植物根系水平分布模型构建方法，其特征在于，所述方法包括：周期性读取预设数目个微根管的图像数据，所述微根管埋设在壕沟中，所述壕沟处于待测目标植物周围的目标位置；基于所述图像数据，确定所述待测目标植物在至少一个水平距离的生长参数；基于所述生长参数，生成所述待测目标植物的根系生物量在所述至少一个水平距离中的水平分布；基于多个函数关系，对所述根系生物量在所述至少一个水平距离中的水平分布进行模型拟合，得到所述多个函数关系的拟合精度；在所述多个函数关系中确定目标函数关系，将所述目标函数关系作为所述待测目标植物的植物根系水平分布模型，所述目标函数关系的拟合精度大于精度标准。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述周期性读取预设数目个微根管的图像数据之前，所述方法还包括：选取待测目标植物，在所述待测目标植物周围的目标位置挖掘壕沟；根据埋设规则，在所述壕沟内埋设预设数目个微根管。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述选取待测目标植物，在所述待测目标植物周围的目标位置挖掘壕沟包括：选取靠近输气管道的待测目标植物；在所述待测目标植物靠近所述输气管道侧，确定距离所述待测目标植物预设距离的所述目标位置；在所述目标位置挖掘所述壕沟，所述壕沟长2米，宽1-1.5米，深1.5-2.0m。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据埋设规则，在所述壕沟内埋设预设数目个微根管包括：对于所述预设数目个微根管中的每个微根管，将所述微根管与水平面成60度角斜插于所述壕沟内；将所述微根管上方20厘米露于地面；按照原来土壤层次将土壤填回所述壕沟内。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述图像数据，确定所述待测目标植物在至少一个水平距离的生长参数包括：基于图像分析软件，对所述图像数据进行数据提取，得到所述待测目标植物在所述至少一个水平距离中的根系根长、表面积、投影面积、体积、根系直径和根系数目；将所述待测目标植物在所述至少一个水平距离中的根系根长、表面积、投影面积、体积、根系直径和根系数目作为所述待测目标植物的生长参数。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述生长参数，生成所述待测目标植物的根系生物量在所述至少一个水平距离中的水平分布包括：基于所述生长参数，确定所述待测目标植物在所述至少一个水平距离中的根系直径、根系根长以及组织密度；对于所述至少一个水平距离中的每个水平距离，根据所述待测目标植物的根系直径、根系根长以及组织密度，计算得到所述水平距离的所述待测目标植物的根系干重；将所述根系干重作为所述待测目标植物在所述水平距离的根系生物量；基于所述至少一个水平距离的根系生物量，生成所述待测目标植物的根系生物量在所述至少一个水平距离中的水平分布。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述多个函数关系中确定目标函数关系包括：分别将所述多个函数关系的拟合精度与所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张文艳，熊娟，侯胜，史汉宸，罗敏，李琦，陈林，赵红娱，李晓霜，刘良果，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11