一种用于分析田地土壤含量的系统，该系统包括：数据采集单元，被配置为检测多个土壤样本中每一个的伽马光谱，其中田地的表面区域被划分成多个部分，并且多个土壤样本包括来自多个部分中每一个的至少一个土壤样本；导航单元，被配置为检测多个土壤样本中每一个的地理坐标；数据分析单元，被配置为将多个土壤样本中的每一个的检测到的伽马光谱与土壤样本的地理坐标相关联，并且基于检测到的伽马光谱确定每个土壤样本内的至少一个元素的重量百分比，以及元素含量图单元，被配置为生成指示田地的土壤内的至少一个元素的浓度的图。地的土壤内的至少一个元素的浓度的图。地的土壤内的至少一个元素的浓度的图。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于土壤碳绘制的中子伽马分析的扫描模式应用
[0001]相关申请的交叉引用本申请要求2018年12月7日提交的美国临时申请序列号62/776,822的35 USC
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119(e)下的权益，该美国临时申请的全部公开内容通过引用并入本文。
[0002]本公开内容涉及用于绘制土壤内至少一个化合物的分布的系统和方法。
技术介绍
[0003]给定地理区域土壤的元素含量分析可以揭示土壤是否适合特定用途，诸如农业、娱乐等。土壤含量分析的其他用途包括确定碳信用和养分的可利用性的水平或养分引入的需要，以评估目前和预计的产量以及施肥的潜在收益性。
[0004]土壤分析可以从土壤样本收集开始，使得实际上仅极小部分田地在实验室中进行分析。例如，土壤元素含量分析的一种常见方法是混合采样，其中从田地中随机选择的位置收集土壤的几个子样本。然后混合子样本，并分析混合物的元素含量。在一些情况下，被揭示包含在混合物内的给定元素的量可以被视为被分析的田地整个区域内该元素的平均量。
[0005]虽然子样本的实际数量可能基于田地的大小和均匀性而略有不同，但子样本的数量通常不超过20个，并且有时总和少于被分析面积的0.01%。此外，大多数土壤测试和分析系统不容易可适用于测试多于几个的样本，并且充其量提供田地的土壤真实元素含量的高水平近似。由于土壤元素含量准确性的重要性怎么强调都不为过，因此需要一种方法来为给定的田地区域产生更详细和准确的元素含量信息。
技术实现思路
[0006]一种用于分析田地土壤含量的系统，该系统包括：数据采集单元，被配置为检测多个土壤样本中每一个的伽马光谱，其中田地的表面区域被划分成多个部分，并且多个土壤样本包括来自多个部分中每一个的至少一个土壤样本；导航单元，被配置为检测多个土壤样本中的每一个的地理坐标；数据分析单元，被配置为将多个土壤样本中的每一个的检测到的伽马光谱与土壤样本的地理坐标相关联，并且基于检测到的伽马光谱确定土壤样本中的每一个内的至少一个元素的重量百分比，以及元素含量图单元，被配置为生成指示田地的土壤内的至少一个元素的浓度的图。
[0007]一种用于分析农田土壤含量的方法，该方法包括将田地的表面区域划分成多个部分，扫描每个部分内的至少一个土壤样本以检测土壤样本的伽马光谱，将检测到的光谱与土壤样本的地理位置相关联，基于检测到的光谱计算土壤样本内至少一个元素的量，并生成指示田地每个部分内至少一个元素的量的图。
[0008]一种用于分析田地土壤的元素含量的系统，该系统包括：数据采集单元，被配置为收集至少一个土壤样本的伽马光谱；导航单元，被配置为提供土壤样本的地理坐标；数据分析单元，被配置为将收集的伽马光谱与土壤样本的地理坐标相关联，并计算土壤样本内元
素的重量百分比；以及元素含量图单元，被配置为基于计算的重量百分比生成指示土壤样本内至少一个元素的浓度的图。
附图说明
[0009]在附图中，本公开中描述的概念以示例的方式而非限制的方式图示。为了图示的简单性和清楚性，图中图示的元件不一定按比例绘制。例如，为了清楚起见，一些元件的尺寸可以相对于其他元件被放大。此外，在认为合适的情况下，在各图中重复了参考标记来指示对应或类似的元件。详细描述特别地参考附图，其中：图1是图示伽马分析装置的示例实现的简化图解；图2A
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2B是图示伽马分析装置的示例移动实现的简化图解；图3是图示将由伽马分析装置扫描的田地的多个部分的简化图解；图4A是图示峰面积和硅的重量百分比之间的示例关系的曲线图；图4B是图示图4A中图示的曲线图的一部分的曲线图；图5是图示钾的伽马分析产量和能量之间的示例关系的曲线图；图6是图示用于确定土壤钾含量的示例方法的简化图解；图7是图示第一扫描田地的多个部分的简化图解；图8是图示第一扫描田地的碳分布图的简化图解；图9是图示第一扫描田地的硅分布图的简化图解；图10和图11是图示从在两个不同的日子执行的第二扫描田地的扫描操作生成的图的简化图解；图12是图示基于图10和图11的扫描数据的组合的碳分布图的简化图解；图13是图示第二扫描田地的硅分布图的简化图解；图14和图15是分别图示使用本公开的方法生成的第一图和基于与第一图同时执行的湿度测量生成的第二图的简化图解；和图16A和图16B是用于确定田地土壤元素含量的示例过程算法的框图。
具体实施方式
[0010]虽然本公开的概念易于进行各种修改和替代形式，但是其特定实施例已经通过各图中的示例示出，并且将在本文详细描述。然而，应当理解，不意图将本公开的概念限制于所公开的特定形式，而是相反，意图是覆盖与本公开和所附权利要求一致的所有修改、等同物和替代物。
[0011]说明书中对“一个实施例”、“实施例”、“说明性实施例”等的引用指示所描述的实施例可以包括特定的特征、结构或特性，但是每个实施例可以包括或可以不一定包括该特定的特征、结构或特性。此外，此类短语不一定指代相同实施例。此外，当结合实施例描述特定特征、结构或特性时，认为结合其他实施例实现这样的特征、结构或特性在本领域技术人员的知识内，无论是否明确描述。
[0012]在一些情况下，所公开的实施例可以用硬件、固件、软件或其任何组合来实现。所公开的实施例也可以实现为由暂时性或非暂时性计算机可读存储介质承载或存储在其上的指令，其可以由一个或多个处理器读取和执行。计算机可读存储介质可以体现为用于以
计算设备可读的形式存储或传输信息的任何存储设备、机构或其他物理结构（例如，易失性或非易失性存储器、介质盘或其他介质设备）。
[0013]在附图中，一些结构或方法特征可以以特定的布置和/或次序示出。然而，应当领会，可能不需要此类特定布置和/或次序。相反，在一些实施例中，此类特征可以以不同于说明性图中所示的方式和/或次序布置。附加地，在特定图中包括结构或方法特征不意味着暗示在所有实施例中都需要这样的特征，并且在一些实施例中，可以不包括这样的特征或者这样的特征可以与其他特征相组合。
[0014]用于开发给定田地的土壤的详细和准确的元素含量的示例系统可以包括中子生成器设备和用于扫描该田地的至少一部分的多个伽马检测器（例如钠碘伽马检测器）以及用于存储和分析扫描结果并生成指示该田地的部分的元素含量的图的计算系统。该示例系统可以是移动系统，并且可以被配置为在田地的大部分上行进，以执行土壤扫描。根据本公开的一些实施例，土壤中的元素（C、Si、O、H、K、Cl等）含量可以使用由伽马检测器捕获的测量光谱来计算。
[0015]该示例系统可以进一步被配置为与全球定位系统（GPS）设备通信，以在扫描过程期间捕获土壤的地理位置。在一个示例中，在扫描期间标识的元素含量数据可以与由GPS设备提供的地理坐标组合（或关联）。附加地或替代地，基于从扫描确定的元素含量和相关联的地理坐标，示例系统可以被配置为生成适合用于农业和其他目的的元素分布图。
[0016]图1图示了用于分析田地120的土壤样本124的示例系统100。系统100可以包括用于土壤元本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于分析田地土壤含量的系统，所述系统包括：数据采集单元，被配置为检测多个土壤样本中每一个的伽马光谱，其中田地的表面区域被划分成多个部分，并且多个土壤样本包括来自所述多个部分中每一个的至少一个土壤样本；导航单元，被配置为检测多个土壤样本中每一个的地理坐标；数据分析单元，被配置为将多个土壤样本中的每一个的检测到的伽马光谱与土壤样本的地理坐标相关联，并且基于检测到的伽马光谱确定土壤样本中每一个内的至少一个元素的重量百分比；和元素含量图单元，被配置为生成指示田地的土壤内的所述至少一个元素的浓度的图。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述土壤样本累积包括所述田地表面区域的至少5%。3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述土壤样本累积包括所述田地表面区域的至少10%。4.一种用于分析农田土壤含量的方法，所述方法包括：将田地的表面区域划分成多个部分；扫描每个部分内的至少一个土壤样本，以检测土壤样本的伽马光谱；将检测到的光谱与土壤样本的地理位置相关联；基于检测到的光谱，计算土壤样本内至少一个元素的量；和生成指示田地每个部分内所述至少一个元素的量的图。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述至少一个元素的量包括碳（C）、硅（Si）、钾（K）、氧（O）、氢（H）和氯（Cl）中的至少一个的浓度值。6.根据权利要求4所述的方法，其中，每个部分具有均匀的景观。7.根据权利要求4所述的方法，其中，扫描包括使用具有中子生成器的脉冲快速热中子系统进行扫描。8.根据权利要求4所述的方法，其中，所述土壤样本累积包括所述田地表面区域的至少10%。9.根据权利要求4所述的方法，进一步包括基于预定义值校正光谱能量。10.一种用于分析田地土壤的元素含量的系统，所述系统包括：数据采集单元，被配置为收集至少一个土壤样本的伽马光谱；导航单元，被配置为提供土壤样本的地理坐标；数据分析单元，被配置...
【专利技术属性】
技术研发人员：B，
申请(专利权)人：美国政府农业部，
类型：发明
国别省市：
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