[发明专利]一种测量稻田持水层水位深度的方法

说明书

技术领域

本发明属于农田信息采集领域，尤其涉及一种测量稻田持水层水位深度的方法。

背景技术

水稻在生长过程中，若水层管理不当，可导致植株生长发育不良，极易诱发病虫草的危害，造成减产等严重后果。因此，管好稻田水层，对减轻病虫草害和增产、增效、节水都十分重要。

为了保证水稻的良好的生长，育秧期持水层保持在10～35mm范围内；插秧时要求持水层在10mm左右，插秧后田面持水层保持在20mm左右；分蘖前期持水层最好控制在20mm以内；水稻拔节孕穗到抽穗扬花阶段，田面持水层应保持20～40mm。由此可见，适宜水稻生长的持水层水位较低，通常低于50mm。

目前稻田持水层水位的控制操作都是由农民凭经验判定的，由于持水层水位较低，判定结果误差大，受主观因素影响严重，从而影响了水稻的良好生长。在水稻精准作业体系中，精准灌溉的决策要求一种科学的测量仪器自动完成田间持水量的检测，寻求能够实现仪器测量的测量方法具有重要的意义。

传统的土壤水分检测依靠土壤介电特性、土壤电导率、电磁波、中子法等，但这些方法易受土壤容重、土壤质地、土壤结构、土壤化学组成以及含盐量等物理化学特性的影响而产生局限性。而且传统的土壤水分传感器测试范围有限，当稻田的水完全浸没土壤时，就已达到传统土壤水分传感器测量极大值，水层深度增加后传感器无反应。但水稻种植过程中有一段时间必须保持水层深度在一定范围内。要实现水稻种植的智能化灌溉必须要实现水稻田的持水层水位。须寻求一种适合农田水稻种植的田间水层深度检测传感器。

公开号为“CN101281183A”的发明专利申请公开了一种稻田水分传感器，其包括外壳，设置于外壳底部的土壤含水率探针，贴于外壳两侧的水层探针，及设于外壳内部的检测电路，此发明利用水层探针对稻田水层深度进行测量，检测电路向水层探针发出脉冲方波激励信号，再通过接收并计算分析水层探针两端的充电电压的峰值信号，从而得出稻田水层的深度，但此方法受水中含盐量及杂质等影响较大，不同土壤介质将会产生不同的峰值响应，从而影响其测量精度。

发明内容

本发明提供了一种测量稻田持水层水位深度的方法，解决了稻田持水层水位深度测量过程中精度低的问题。

一种测量稻田持水层水位深度的方法，包括以下步骤：

（1）选取多个稻田样本位点以及对应的近红外光发射点，且每个近红外光发射点距离对应稻田样本位点的深度相同；

（2）在各个近红外光发射点上分别向对应稻田样本位点发射950～1000nm的近红外光，并获取近红外光反射率；

（3）以各个稻田样本位点的近红外光反射率为输入，以对应的实测稻田样本位点持水层深度为输出，建立模型；

（4）选取距离稻田持水层水平面预定深度的实测近红外光发射点，通过该实测近红外光发射点向稻田待测位点发射950～1000nm的近红外光，并获取近红外光反射率，将所述稻田待测位点的近红外光反射率代入步骤（3）中的模型，即得稻田待测位点持水层深度。

水分对近红外光在特定的波长下有较强的吸收，其吸收强度受持水层高低的影响，因此经稻田持水层反射后得到的光谱反射率也与持水层高低有密切的联系；通过采集大量的样本数据，建立近红外光反射率与持水层深度之间的模型，根据获取的稻田待测位点的近红外光反射率，代入建立的模型，即可得出稻田待测位点持水层深度。

步骤（1）中，所述深度表示各个近红外光发射点距离对应的稻田样本位点的高度均相同，即各个近红外光发射点距离土壤表层的距离均相同，且至少保证各个近红外光发射点处在水面以上，以保证获取的不同稻田样本位点间的反射率具有可比性和相关性。

为了更好的获取田样本位点的近红外光反射率，步骤（1）中所述深度为为10～50mm，优选为20mm。

步骤（2）中，大量试验表明，水对波长为950～1000nm的近红外光具有明显的吸收，同时吸收强度受持水层深度的影响显著，受水中杂质影响较小，因此选择波长为950～1000nm的近红外光作为特征光谱，用于建模及稻田待测位点持水层深度的检测。

作为优选的，近红外光的波长为980nm，在此波长下，近红外光的吸收程度受持水层深度影响最显著，测得的稻田待测位点深度更为精确。

稻田样本位点个数的选择对于模型的精确性及建模过程的复杂性有重要影响，所述稻田样本位点的个数为70～100个，同时各稻田样本位点持水层深度不同。