一种农田地表多源遥感数据的采集装置制造方法及图纸

一种农田地表多源遥感数据的采集装置，包括低空扫描台架，在低空扫描台架上布置有用于采集农田地表土壤超宽带雷达回波信号的超宽带雷达模块和用于农田地表土壤多光谱光学影像的多光谱光学模块，超宽带雷达模块的输出端通过雷达数据传输模块连接上位机的数据接收模块，多光谱光学模块的输出端通过多光谱数据传输模块连接上位机的数据接收模块。本实用新型专利技术以低空扫描台架为平台，将超宽带雷达模块、多光谱光学模块与低空扫描相结合，确定了采集结构和采集数据类型，为融合多源遥感数据实现由地表植被覆盖的农田地表土壤水分监测提供数据基础，弥补了传统土壤、星载遥感等水分测量方法的不足，解决了低空扫描法雷达体积过大的缺陷。的缺陷。的缺陷。

【技术实现步骤摘要】
一种农田地表多源遥感数据的采集装置


[0001]本技术属于农业信息
，特别涉及一种农田地表多源遥感数据的采集装置。

技术介绍

[0002]土壤水分是农业、生态、气象和水文等学科的重要参数之一，是陆地生态系统水循环中一个非常重要的组成部分，对研究全球水循环和气候变化有积极作用。作为水资源的重要组成部分，土壤水分是地表水、地下水和大气水相互转换的纽带。及时准确的监测土壤水分状况，为改善干旱/半干旱地区的气候、旱情防止、生态环境修复、区域发展规划等方面都有重要的指导作用，同时也对评价农作物健康水平有着重要意义，而且在节水灌溉、农作物光合作用和养分吸收以及产量预测等方面都具有十分重要的作用。传统测定土壤水分的方法，如烘干法、中子法、时域反射法、热脉冲法等能够实现单个土样或者单点的测定，具有较高的测量精度，但这些方法都是在小尺度上进行的测量，若直接用于大面积测量只能用一个或几个点的数据来表征大范围面的数据，数据获取过程复杂且缺乏时效性，很难保证测量数据的同步性同时耗费大量人力物力，数据获取难度大、成本高且会破坏土壤原有结构。
[0003]遥感作为交叉学科，与土壤学、土壤物理学等结合，被引入土壤水研究之中，使得土壤水分研究由点向面的跨越，弥补了传统观测在数量上的不足。遥感技术通过传感器获取地表反射或辐射的能量，客观真实地反映了地面的综合特征，具有快速、宏观、动态、精确的监测地表信息的特点。随着星载遥感技术的迅速发展，基于卫星数据来反演土壤水分已成为了一种解决土壤水分监测问题的新方法。在诸多遥感方法中，合成孔径雷达已经被广泛应用于监测和反演土壤水分。但受到当前卫星传感器的限制，使用星载SAR雷达进行探测，卫星与地面距离十分遥远，卫星运动速度过快等因素，很难得到高分辨率的SAR图像。而土壤具有明显的空间异构性，卫星探测技术对于测量局部区域的土壤湿度十分模糊，在对局部农田进行反演时精度比较低。同时该方法受卫星重访周期和过境时天气影响比较大，植被覆盖、云层遮挡等干扰信息严重，这些参数都会对土壤水分反演造成复杂影响，物理模型的映射存在较大误差，很难有效指导精准农业生产活动，Redman等使用标准地面GPR系统，通过空气发射表面反射率法测量了两个田间站点土壤含水量分布，实验结果表明GPR表面反射率法能够绘制田间的水含量分布图，但测量值TDR法的测量值之间有很大的差异同时GPR雷达尺寸过大，不便于田间实地测量同时测量成本过高。
[0004]采用遥感数据有望克服上述缺陷，但是星载遥感同样成本巨大且分辨率不高，因此，如何采集农田地表的遥感数据以及采集何种数据，是本领域要解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]为了克服上述现有技术的缺点，本技术的目的在于提供一种农田地表多源遥感数据的采集装置，以低空扫描台架为平台，将超宽带雷达模块、多光谱光学模块与低空扫
描相结合，确定了采集结构和采集数据类型，为融合多源遥感数据实现由地表植被覆盖的农田地表土壤水分监测提供数据基础，弥补了传统土壤、星载遥感等水分测量方法的不足，解决了低空扫描法雷达体积过大的缺陷。
[0006]为了实现上述目的，本技术采用的技术方案是：
[0007]一种农田地表多源遥感数据的采集装置，包括低空扫描台架，在低空扫描台架上布置有用于采集农田地表土壤超宽带雷达回波信号的超宽带雷达模块和用于农田地表土壤多光谱光学影像的多光谱光学模块，所述超宽带雷达模块的输出端通过雷达数据传输模块连接上位机的数据接收模块，所述多光谱光学模块的输出端通过多光谱数据传输模块连接上位机的数据接收模块。
[0008]所述低空扫描台架为由两个竖直杆和一个水平杆连接组成的倒U形结构，其中超宽带雷达模块、雷达数据传输模块、多光谱光学模块以及多光谱数据传输模块均安装在水平杆上。
[0009]所述超宽带雷达模块的雷达信号收发端朝向农田地表土壤。所述多光谱光学模块的摄像头朝向农田地表土壤。
[0010]所述超宽带雷达模块由电源模块一供电，所述多光谱光学模块由电源模块二供电，所述电源模块一和电源模块二均安装于水平杆上。
[0011]所述水平杆上预设有若干用于安装超宽带雷达模块的安装位一和用于安装多光谱光学模块的安装位二，各安装位均预留电源接口和数据接口。
[0012]所述雷达数据传输模块和多光谱数据传输模块均支持4G和WIFI传输。
[0013]所述超宽带雷达模块选用美国Time Domain公司PulsOn 440单基站雷达，多光谱光学模块选用MicaSense的Red Edge五通道多光谱相机。
[0014]所述低空扫描台架的高度约为1.2m，宽度约为1.8m，探测范围可根据雷达天线波束角的大小变化，选用全向天线时地表探测区域面积约为1.5
×
1.5m2，探测深度约为地下0～20cm厚度土壤。
[0015]与现有技术相比，本技术的有益效果是：
[0016]1、超宽带雷达体积小、质量轻、功耗低、穿透力强、抗干扰，本技术将低空扫描与超宽带雷达和多光谱相机相结合，可以很好地适应实际田间复杂的农情，可以减轻农田地表植被覆盖对雷达回波影响。
[0017]2、本技术可融合多源遥感数据，实时快速精确地对有地表植被覆盖情况下的农田地表土壤水分进行定量反演，有效地提高了对有植被覆盖农田地表土壤水分反演回归的精度，降低了植被覆盖对雷达回波的干扰，为基于低空扫描法等遥感方法实现农田地表土壤水分定量反演提供了思路。
[0018]3、与传统土壤水分测量方法和机载星载遥感方法相比，本技术能够在不破坏土壤原始结构的情况下，实时快速精确的实现农田地表土壤水分实值反演，体积小、质量轻，具有很好的便携性，可以适应实际田间复杂弄清，解决了传统低空扫描法配备雷达体积过大便携性差的缺点，便于实用与推广。
[0019]4、利用本技术，可实现实时快速精确、高分辨率且便携性强的检测手段，弥补了传统接触式测量和机载星载卫星遥感的不足。
附图说明
[0020]图1是本技术结构示意图。
[0021]图2是利用本技术农田地表多源遥感数据的采集装置的农田地表土壤水分监测系统的示意图。
具体实施方式
[0022]下面结合附图和实施例详细说明本技术的实施方式。
[0023]如图1所示，本技术为一种农田地表多源遥感数据的采集装置，包括低空扫描台架8，低空扫描台架8采用门字框结构，即，其为由两个竖直杆和一个水平杆连接组成的倒U形结构，一种可行的尺寸是高度约为1.2m，宽度约为1.8m。在水平杆上装载有超宽带雷达模块4和多光谱光学模块5，其中超宽带雷达模块4可选用美国Time Domain公司PulsOn 440单基站雷达，其雷达信号收发端朝向农田地表土壤，用于采集农田地表土壤超宽带雷达回波信号，多光谱光学模块5可选用MicaSense的Red Edge五通道多光谱相机，其摄像头朝向农田地表土壤，用于农田地表土壤多光谱光学影像，一般来说，超宽带雷达模块4本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种农田地表多源遥感数据的采集装置，其特征在于，包括低空扫描台架(8)，在低空扫描台架(8)上布置有用于采集农田地表土壤超宽带雷达回波信号的超宽带雷达模块(4)和用于农田地表土壤多光谱光学影像的多光谱光学模块(5)，所述超宽带雷达模块(4)的输出端通过雷达数据传输模块(3)连接上位机(1)的数据接收模块，所述多光谱光学模块(5)的输出端通过多光谱数据传输模块(6)连接上位机(1)的数据接收模块。2.根据权利要求1所述农田地表多源遥感数据的采集装置，其特征在于，所述低空扫描台架(8)为由两个竖直杆和一个水平杆连接组成的倒U形结构，其中超宽带雷达模块(4)、雷达数据传输模块(3)、多光谱光学模块(5)以及多光谱数据传输模块(6)均安装在水平杆上。3.根据权利要求2所述农田地表多源遥感数据的采集装置，其特征在于，所述超宽带雷达模块(4)的雷达信号收发端朝向农田地表土壤，所述多光谱光学模块(5)的摄像头朝向农田地表土壤。4.根据权利要求2所述农田地表多源遥感数据的采集装置，其特征在于，所述超宽带雷达模块(4)由电源模块一(2)供电，所述多光谱光学模...

【专利技术属性】
技术研发人员：白清源，郭文川，郭交，
申请(专利权)人：西北农林科技大学，
类型：新型
国别省市：