[发明专利]利用全景环带摄影法快速预判土壤类型的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种土壤类型的装置和方法，尤其是涉及一种利用全景环带摄影法快速预判土壤类型的装置和方法。

背景技术

土壤是指能够产生植物收获的地球陆地表面的疏松层次，是农业生产的基地，是地球表层系统自然地理环境的重要组成部分。由于成土因素的差异，陆地表面分布着不同类型的土壤，正确进行土壤分类和制图是认识土壤的基础，更是进行土地评价、土地利用规划和因地制宜推广农业技术的依据。

常规的野外土壤类型预判方法通常是通过挖掘土壤剖面，对比观察其性状特征和地学背景条件进行综合判断。野外工作条件下，自然裸露剖面可现成利用且挖掘较深、延伸面广、连续性好。但是，人工剖面挖掘过程费时费力，不同情况下对主要剖面的宽度、深度等要求各异，还需要另外设置检查剖面与大量的定界剖面。为保证土壤类型调查成果的质量，必须在一定范围内设置一定数量的土壤剖面，这也直接决定了土壤剖面野外采集必定是一项非常繁重的工作。

最新发展的土壤类型或特性的判别方法主要是利用数字图像处理技术，目前主要是利用土壤切片和CT（计算机X线断层扫描技术）、SEM（扫描电子显微镜）等数字图像进行土壤孔隙分形特征（何娟,刘建立,吕菲.基于CT数字图像的土壤孔隙分形特征研究.土壤，2008，(04):662-666）、土壤微观特征（张瑞,张小珑,汤辉,黄英.土体SEM图像定量分析系统及应用.江西师范大学学报(自然科学版),2011，5(2):165-169.）。中国科学院南京土壤研究所李德成等利用挖掘的土壤切片和数字图像方法研究土壤孔隙度在剖面垂直方向上的变异（李德成，VELDE B，DELERUE J F，张桃林.利用土壤切片和数字图像方法研究土壤孔隙的垂直空间变异性.土壤与环境，2000，9（2）：135-138.）。但是，在这些研究中，土壤的切片必须首先要挖掘取样，然后要进行固化等二次处理，研究过程较为复杂，所用图像成像设备昂贵、研究周期较长。利用的环带摄影方法是基于360°视角凝视全景成像系统的、应用新型柱面/平面投影成像原理获得的、能够实现360°环带空间成像的方法，其视场为半球甚至超过半球，该方法目前在航空、国防、医学、地质勘探等领域有着广泛的应用前景。

在上述研究中，对利用全景环带摄影法快速预判土壤类型的方法及装置的研究尚未见报道。

发明内容

为了克服现有土壤类型判别费时、费力、周期长的缺陷，本发明的目的在于提供一种利用全景环带摄影法快速预判土壤类型的装置和方法。

本发明采用的技术方案是：

一、一种利用全景环带摄影法快速预判土壤类型的装置：

在圆形的底座上开有中心孔，支柱垂直固定在底座上，底座下面安装固定螺钉和调节螺钉并为等边三角形布置，玻璃水平泡固定在底座上面，第一横梁和第二横梁的一端孔从下至上分别固定在支柱上，第一横梁和第二横梁的另一端分别开有孔，两孔与底座中心孔同轴，环带相机连接杆穿过第一横梁和第二横梁的另一端孔，环带相机连接杆下端安装全景环带相机，全景环带相机外装有朝下的微型激光测距仪探头，微型激光测距仪探头通过电缆与带显示屏微型激光测距仪主机连接，环带相机连接杆上端开有安装延长杆的凹槽，带显示屏微型激光测距仪主机和传动系统分别装在第二横梁上面，传动系统中的齿轮与环带相机连接杆侧面齿条的相啮合，使环带相机连接杆带动全景环带相机在底座中心孔中作垂直方向的上、下移动，全景环带相机通过电缆与计算机相联。

所述的延长杆侧面有齿条，延长杆的一端凸起插入安装延长杆的凹槽内锁紧成一体。

所述的传动系统由步进电机、安装在步进电机轴上的齿轮和棘轮棘爪机构组成。

二、一种利用全景环带摄影法快速预判土壤类型的方法，该方法的步骤如下：

1.1）装置定位：将装置移动到待测土壤的垂直圆形土洞上方，将装置底座中心孔与土洞顶端完全对准，调节装置底座的调节螺钉，使装置底座水平；

1.2）全景环带相机定位：微型激光测距仪读数清零；施放棘轮棘爪制动装置，步进电机通过齿轮齿条传动装置，驱动环带相机连接杆带动全景环带相机作垂直向下移动，当微型激光测距仪主机显示的距离读数比全景环带相机机身长度和镜头长度之和刚好大1cm时，关闭步进电机电源，此时全景环带相机所处位置为拍照起始位置；从此处开始，全景环带相机每垂直上移5cm为一个拍照位置，通过施加在步进电机上的脉冲信号自动控制全景环带相机的垂直上移到待拍照位置。

1.3）拍摄图像：在每个拍照位置，通过计算机控制全景环带相机拍摄全景环带图像，以BMP格式存储在计算机硬盘中。

其数据处理的步骤如下：