本發(fā)明涉及墑情監(jiān)測，具體涉及一種高標準農(nóng)田土壤墑情監(jiān)測方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
1、高標準農(nóng)田以“旱澇保收、穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)”為目標，而土壤墑情作為作物水分供給的直接指標，直接決定灌溉效率與產(chǎn)量穩(wěn)定性。土壤墑情專指耕作層土壤的水分狀態(tài)，其量化指標包括絕對含水量（如水分重量占烘干土重的百分比）和相對含水量（如田間持水量或飽和水量的百分比），影響土壤微生物活性、養(yǎng)分遷移及碳循環(huán)過程，是生態(tài)系統(tǒng)健康的重要參數(shù)。
2、在現(xiàn)有土壤墑情監(jiān)測技術(shù)中，難以捕捉土壤中水分蒸發(fā)滲透等動態(tài)遷移過程，水分遷移會導致獲取的監(jiān)測點土壤水分數(shù)據(jù)受土壤鹽分干擾，導致讀數(shù)虛高，鹽分影響電導率進而改變介電常數(shù)，扭曲水分物理存在量的測量結(jié)果，并且鹽分產(chǎn)生的滲透壓會阻礙根系吸水，改變水分遷移路徑，使得水分狀態(tài)的監(jiān)測結(jié)果無法準確反映土壤真實墑情。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、為了解決現(xiàn)有技術(shù)中水分遷移會導致獲取的監(jiān)測點土壤水分數(shù)據(jù)受土壤鹽分干擾，導致讀數(shù)虛高，鹽分影響電導率進而改變介電常數(shù)，扭曲水分物理存在量測量結(jié)果的技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種高標準農(nóng)田土壤墑情監(jiān)測方法及系統(tǒng)，所采用的技術(shù)方案具體如下：
2、本發(fā)明提供了一種高標準農(nóng)田土壤墑情監(jiān)測方法，所述方法包括：
3、在高標準農(nóng)田土壤的不同深度層的監(jiān)測點處，獲取每個采樣時刻的體積含水量、基質(zhì)勢和ec值；
4、根據(jù)當前時刻下相鄰監(jiān)測點間的體積含水量偏差，以及體積含水量與土壤深度的變化關(guān)系，獲得當前時刻的水分指標；根據(jù)每個監(jiān)測點在當前時刻前的ec值波動分布情況，結(jié)合水分指標確定每個監(jiān)測點當前的鹽分異常指標；
5、依據(jù)每個監(jiān)測點與相鄰淺層監(jiān)測點間的基質(zhì)勢偏差，結(jié)合鹽分異常指標確定監(jiān)測點的水分遷移指標；基于水分遷移指標篩選水分上移監(jiān)測點；分析每個水分上移監(jiān)測點局部水分遷移指標分布，結(jié)合當前的鹽分異常指標獲得水分上移監(jiān)測點的深度干擾系數(shù)；
6、依據(jù)水分上移監(jiān)測點的深度干擾系數(shù)對體積含水量進行修正，獲得修正體積含水量；基于當前時刻修正后的體積含水量獲取土地墑情。
7、進一步地，所述水分指標的獲取方法包括：
8、在當前時刻下，計算每相鄰兩個深度層自檢監(jiān)測點的差異后，將所有差異的均值，作為當前時刻的鄰間偏差度；
9、建立二維空間坐標系，以監(jiān)測點對應(yīng)深度層深度為橫軸，體積含水量為縱軸，將當前時刻所有監(jiān)測點的體積含水量映射至二維空間坐標系中，獲得數(shù)據(jù)點；獲取所有數(shù)據(jù)點進行擬合直線后的斜率，將斜率通過負指數(shù)冪映射的值作為當前時刻的分布趨勢度；
10、結(jié)合當前時刻的鄰間偏差度和分布趨勢度，獲得當前時刻的水分指標。
11、進一步地，所述鹽分異常指標的獲取方法包括：
12、對于任意一個監(jiān)測點，將該監(jiān)測點當前時刻前預(yù)設(shè)范圍內(nèi)所有采樣時刻的ec值大小和波動情況，獲得該監(jiān)測點的鹽分異常波動度；
13、將該監(jiān)測點的鹽分異常波動度與當前時刻的水分指標的乘積，作為該監(jiān)測點當前的鹽分異常指標。
14、進一步地，所述鹽分異常波動度的獲取方法包括：
15、將該監(jiān)測點當前時刻前預(yù)設(shè)范圍內(nèi)所有采樣時刻的ec值均值，作為該監(jiān)測點的鹽分分布顯著度；將該監(jiān)測點當前時刻前預(yù)設(shè)范圍內(nèi)所有采樣時刻的ec值標準差，作為該監(jiān)測點的鹽分變化顯著度；
16、結(jié)合該監(jiān)測點的鹽分分布顯著度和鹽分變化顯著度，獲得該監(jiān)測點的鹽分異常波動度。
17、進一步地，所述水分遷移指標的獲取方法包括：
18、對于任意一個存在上方深度層的監(jiān)測點，將該監(jiān)測點在相鄰上方深度層的監(jiān)測點作為相鄰淺層監(jiān)測點；
19、計算該監(jiān)測點和相鄰淺層監(jiān)測點之間基質(zhì)勢的差值，作為該監(jiān)測點的水勢梯度值；將該監(jiān)測點與相鄰淺層監(jiān)測點之間的深度層深度差異，作為深度差值；將該監(jiān)測點的水勢梯度值與深度差值的比值，作為該監(jiān)測點的遷移顯著度；
20、將該監(jiān)測點與相鄰淺層監(jiān)測點之間的鹽分異常指標均值，作為該監(jiān)測點的局部差異度；
21、結(jié)合該監(jiān)測點的遷移顯著度和局部差異度，獲得該監(jiān)測點的水分遷移指標。
22、進一步地，所述水分上移監(jiān)測點的獲取方法包括：
23、當監(jiān)測點的水分遷移指標為負數(shù)時，將對應(yīng)監(jiān)測點作為水分上移監(jiān)測點。
24、進一步地，所述深度干擾系數(shù)的獲取方法包括：
25、對于任意一個水分上移監(jiān)測點，將該水分上移監(jiān)測點在相鄰上方深度層的監(jiān)測點的水分遷移指標絕對值與該水分上移監(jiān)測點的水分遷移指標絕對值求平均值，獲得該水分上移監(jiān)測點的遷移度；
26、將該水分上移監(jiān)測點的遷移度與所有監(jiān)測點的水分遷移指標絕對值的和值之間的比值，作為該水分上移監(jiān)測點的相對遷移指標；
27、將該水分上移監(jiān)測點的相對遷移指標和當前的鹽分異常指標之間的乘積，作為該水分上移監(jiān)測點的深度干擾系數(shù)。
28、進一步地，所述修正體積含水量的獲取方法包括：
29、對于任意一個該水分上移監(jiān)測點，將該水分上移監(jiān)測點的深度干擾系數(shù)與對應(yīng)深度層的深度之間的比值進行負相關(guān)映射，作為該水分上移監(jiān)測點的修正系數(shù)；
30、將該水分上移監(jiān)測點的體積含水量與修正系數(shù)的乘積，作為該水分上移監(jiān)測點的修正體積含水量。
31、進一步地，所述當前時刻前預(yù)設(shè)范圍為當前時刻前10分鐘內(nèi)時間范圍。
32、本發(fā)明還提供了一種高標準農(nóng)田土壤墑情監(jiān)測系統(tǒng)，包括存儲器、處理器以及存儲在所述存儲器中并可在所述處理器上運行的計算機程序，所述處理器執(zhí)行所述計算機程序時實現(xiàn)如上述任意一項方法的步驟。
33、本發(fā)明具有如下有益效果：
34、本發(fā)明通過對高標準農(nóng)田土壤不同深度的水分情況分析，結(jié)合深度與體積含水量的整體分布關(guān)系，更全面表征時刻下土壤水分情況，進而結(jié)合時序上ec值波動更精準識別鹽分異常情況。分析土壤中存在的水分遷移現(xiàn)象，由于當前位置的水分蒸發(fā)情況越強烈，相應(yīng)的水分遷移帶動鹽分離子產(chǎn)生的對水分情況產(chǎn)生的鹽分干擾就越顯著，因此基于獲取的水分遷移指標從監(jiān)測點中篩選處于水分上移監(jiān)測點進行修正。結(jié)合水分上移監(jiān)測點的水分遷移和鹽分異常，分析鹽分對不同監(jiān)測點體積含水量數(shù)據(jù)的干擾程度，獲取深度干擾系數(shù)，并據(jù)此修正體積含水量得到更準確的土壤墑情數(shù)據(jù)。本發(fā)明對土壤整體水分的動態(tài)變化進行分析，通過垂直深度上水分遷移及鹽分影響修正土壤墑情數(shù)據(jù)，提高監(jiān)測的準確可靠性，為后續(xù)高標準農(nóng)田的科學管理提供可靠的數(shù)據(jù)支撐。
1.一種高標準農(nóng)田土壤墑情監(jiān)測方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種高標準農(nóng)田土壤墑情監(jiān)測方法，其特征在于，所述水分指標的獲取方法包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種高標準農(nóng)田土壤墑情監(jiān)測方法，其特征在于，所述鹽分異常指標的獲取方法包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種高標準農(nóng)田土壤墑情監(jiān)測方法，其特征在于，所述鹽分異常波動度的獲取方法包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種高標準農(nóng)田土壤墑情監(jiān)測方法，其特征在于，所述水分遷移指標的獲取方法包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種高標準農(nóng)田土壤墑情監(jiān)測方法，其特征在于，所述水分上移監(jiān)測點的獲取方法包括：
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種高標準農(nóng)田土壤墑情監(jiān)測方法，其特征在于，所述深度干擾系數(shù)的獲取方法包括：
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種高標準農(nóng)田土壤墑情監(jiān)測方法，其特征在于，所述修正體積含水量的獲取方法包括：
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種高標準農(nóng)田土壤墑情監(jiān)測方法，其特征在于，所述當前時刻前預(yù)設(shè)范圍為當前時刻前10分鐘內(nèi)時間范圍。
10.一種高標準農(nóng)田土壤墑情監(jiān)測系統(tǒng)，包括存儲器、處理器以及存儲在所述存儲器中并可在所述處理器上運行的計算機程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述計算機程序時實現(xiàn)如權(quán)利要求1~9任意一項所述一種高標準農(nóng)田土壤墑情監(jiān)測方法的步驟。