一种土壤物理结构和化学构成的监测系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种土壤物理结构和化学构成的监测系统及方法，包括信息采集单元、信息处理单元和数据展示单元；所述信息采集单元包括用于采集土壤信息并传输的传感终端和用于搭载所述传感终端的移动采样平台，所述传感终端包括用于采集土壤图像的多光谱镜头和用于采集土壤中伽马量子信息的伽马量子接收端；所述信息处理单元包括用于处理分析土壤图像以获取土壤物理结构数据的图像处理模块和用于处理分析伽马量子信息以获取土壤化学构成数据的伽马能谱仪；所述数据展示单元用于展示所获取的土壤物理结构和化学构成数据。本发明专利技术综合检测土壤的物理结构和化学构成的性质，提高监测效率和数据准确度，便于追踪土壤性质的动态变化。态变化。态变化。

【技术实现步骤摘要】
一种土壤物理结构和化学构成的监测系统及方法


[0001]本专利技术涉及土壤监测
，尤其涉及一种土壤物理结构和化学构成的监测系统及方法。

技术介绍

[0002]土壤作为重要的农业资源和生态资源，其质量直接决定着作物产量、影响着生态环境安全。检测、展示、分析和评价土壤质量是土壤管理的先决条件，也是数字土壤的数据基础。目前，土壤监测普遍通过破坏性采样，然后利用实验室仪器对田间土壤进行检测。这种采样和检测方法费时费力，时效性差，且破坏性采样无法准确追踪土壤性质的动态变化、也忽视了土壤性状的空间分布异质性，导致获取的数据存在较大偏差。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种土壤物理结构和化学构成的监测系统及方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0004]一种土壤物理结构和化学构成的监测系统，包括：
[0005]信息采集单元，其包括用于采集土壤信息并传输的传感终端和用于搭载所述传感终端的移动采样平台；所述传感终端包括用于采集土壤图像的多光谱镜头和用于采集土壤中伽马量子信息的伽马量子接收端；
[0006]信息处理单元，其包括用于处理分析土壤图像以获取土壤物理结构数据的图像处理模块和用于处理分析伽马量子信息以获取土壤化学构成数据的伽马能谱仪；
[0007]数据展示单元，其用于展示所获取的土壤物理结构和化学构成数据。
[0008]进一步地，所述多光谱镜头设置有标准比色卡，以对比识别土壤图像的颜色。
[0009]一种土壤物理结构和化学构成的监测方法，包括以下步骤：
[0010](A)信息采集：所述移动采样平台搭载所述传感终端移动至采样区，所述多光谱镜头采集土壤图像，所述伽马量子接收端采集土壤中的伽马量子信息，所述传感终端并将所采集的土壤信息同步传输至所述信息处理单元；
[0011](B)信息处理：所述图像处理模块对土壤图像进行处理分析以获取所述土壤物理结构数据，所述伽马能谱仪处理分析伽马量子信息以获取土壤化学构成数据；
[0012](C)数据展示：所述数据展示单元展示所获取的土壤物理结构和化学构成数据，以进行监测。
[0013]进一步地，所述步骤(A)中，所述多光谱镜头在采集土壤图像之前先预设采集次数和采集间隔时间。
[0014]进一步地，所述步骤(B)中所述图像处理模块对土壤图像的处理分析包括以下步骤：
[0015](B1)图像预处理，以增强图像识别度；
[0016](B2)图像分割，以确定分析对象；
[0017](B3)图像识别分析，对所述图像分割结果进行识别分析，以获取土壤物理结构数据。
[0018]进一步地，所述步骤(B1)包括图像除噪、图像灰度变换、图像对比度调节和图像滤波。
[0019]进一步地，所述步骤(B3)中获取的土壤物理结构数据包括土壤质地、土壤结构稳定性、含水量、有机质含量、土壤水分含量动态变化特征、土壤生物学特征和土壤中微生物活性。
[0020]进一步地，所述步骤(B)中所获取的土壤化学构成数据包括基本化学性质、营养元素含量和重金属元素含量。
[0021]进一步地，所述步骤(C)中，所述数据展示单元将土壤的物理结构和化学构成数据以多图层的数字地图形式进行展示。
[0022]本专利技术的有益效果在于：本专利技术综合检测土壤的物理结构和化学构成的性质，提高监测效率和数据准确度，便于追踪土壤性质的动态变化。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]图1为本专利技术中土壤物理结构和化学构成的监测系统的结构示意图。
[0025]图2为本专利技术中土壤物理结构和化学构成的监测方法的流程示意图。
[0026]图3为本专利技术中土壤物理结构和化学构成的监测方法的步骤(B)中图像处理模块对土壤图像处理分析的流程示意图。
[0027]需要说明的是，附图并不一定按比例来绘制，而是仅以不影响读者理解的示意性方式示出。
具体实施方式
[0028]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0029]在本专利技术中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本专利技术及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。
[0030]并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本专利技术中的具体含义。
[0031]此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”应做广义理解。例如，可以是固
定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0032]此外，术语“第一”、“第二”等主要是用于区分不同的装置、元件或组成部分(具体的种类和构造可能相同也可能不同)，并非用于表明或暗示所指示装置、元件或组成部分的相对重要性和数量。除非另有说明，“多个”的含义为两个或两个以上。
[0033]还应当理解，在本专利技术说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本专利技术。如在本专利技术说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
[0034]还应当进一步理解，在本专利技术说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
[0035]如图1所示，一种土壤物理结构和化学构成的监测系统，包括：
[0036]信息采集单元，其包括用于采集土壤信息并传输的传感终端和用于搭载传感终端的移动采样平台；传感终端包括用于采集土壤图像的多光谱镜头和用于采集土壤中伽马量子信息的伽马量子接收端；
[0037]信息处理单元，其包括用于处理分析土壤图像以获取土壤物理结构数据的图像处理模块和用于处理分析伽马量子信息以获取土壤化学构成数据的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种土壤物理结构和化学构成的监测系统，其特征在于，包括：信息采集单元，其包括用于采集土壤信息并传输的传感终端和用于搭载所述传感终端的移动采样平台；所述传感终端包括用于采集土壤图像的多光谱镜头和用于采集土壤中伽马量子信息的伽马量子接收端；信息处理单元，其包括用于处理分析土壤图像以获取土壤物理结构数据的图像处理模块和用于处理分析伽马量子信息以获取土壤化学构成数据的伽马能谱仪；数据展示单元，其用于展示所获取的土壤物理结构和化学构成数据。2.根据权利要求1所述的土壤物理结构和化学构成的监测系统，其特征在于，所述多光谱镜头设置有标准比色卡，以对比识别土壤图像的颜色。3.一种土壤物理结构和化学构成的监测方法，其特征在于，包括以下步骤：(A)信息采集：所述移动采样平台搭载所述传感终端移动至采样区，所述多光谱镜头采集土壤图像，所述伽马量子接收端采集土壤中的伽马量子信息，所述传感终端并将所采集的土壤信息同步传输至所述信息处理单元；(B)信息处理：所述图像处理模块对土壤图像进行处理分析以获取所述土壤物理结构数据，所述伽马能谱仪处理分析伽马量子信息以获取土壤化学构成数据；(C)数据展示：所述数据展示单元展示所获取的土壤物理结构和化学构成数据，以进行监测。4.根据权利要求3所述的土壤物理结构和化...

【专利技术属性】
技术研发人员：田恬，熊征，孟祥宝，潘明，杨飞宏，莫志鹏，胥艾萍，
申请(专利权)人：深圳市现代农业装备研究院，
类型：发明
国别省市：