土壤饱和导水率测量系统、方法、电子设备及存储介质技术方案

本发明专利技术公开了土壤饱和导水率测量系统、方法、电子设备及存储介质，包括：恒流供水模块、线性源分布模块、土壤存储模块、图像获取模块以及数据处理模块；恒流供水模块与线性源分布模块连接，用于以恒定的流量向线性源分布模块供水并监测当前时刻输出的水流流量；线性源分布模块位于土壤存储模块的上方，用于使来自恒流供水模块的水流以线性源的方式流入土壤存储模块中的土壤；图像获取模块用于获取多个时刻土壤湿润锋图像；数据处理模块用于根据多个时刻土壤湿润锋图像确定土壤饱和导水率。本发明专利技术在线性分布水流作用下，拍摄完湿润锋的照片得到多个时刻土壤湿润锋图像之后即可得到土壤饱和导水率，实现了简单、准确的土壤饱和导水率的测量。水率的测量。水率的测量。

【技术实现步骤摘要】
土壤饱和导水率测量系统、方法、电子设备及存储介质


[0001]本专利技术涉及土壤检测
，具体涉及土壤饱和导水率测量系统、方法、电子设备及存储介质。

技术介绍

[0002]土壤饱和导水率是水文模型和土壤
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植被
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大气过程模拟中的重要参数，是指土壤所有孔隙充满水时，单位土水势梯度下土壤水通量或渗流系数。土壤饱和导水率是土壤重要的物理性质之一，是土壤水分运动研究时不可缺少的参数之一，也是研究生态系统水分平衡的重要数，对水分入渗、径流比例及蒸散三者间的分配关系有着重要的影响。它能反映土壤的入渗性能和渗透性质，对非饱和导水率的获取起决定性因素，它的准确与否在很大程度上影响着水文模型的精度，在林业生产、资源利用以及水土保持工程中也有重要意义。
[0003]目前，获取土壤饱和导水率的方法有以下几种：经验计算法和双环法，具体如下：
[0004]1、利用经验计算：饱和导水率通过经验、反复实验得出，因为影响饱和导水率的因素很复杂，所以不可单单依靠公式和经验就计算出来，且这些公式只能在特定条件下并且极少数情况下才能使用。
[0005]2、双环法：使用两个高30cm左右、直径不同的玻璃制圆环，组成一个同心环，插入10cm深，用马里奥特瓶保持一定高度水层，经过一段时间土壤水分入渗稳定，通过同心环在一定时段内水位变化求得饱和导水率。此方法实验用水较多、实验时间较长且实际工艺繁琐。以上方法测定土壤的饱和导水率耗时费力。
[0006]目前亟需一种土壤饱和导水率测量的方法，用于解决上述现有技术存在的问题。

技术实现思路

[0007]由于现有方法存在上述问题，本专利技术提出土壤饱和导水率测量系统、方法、电子设备及存储介质。
[0008]第一方面，本专利技术提供了土壤饱和导水率测量系统，包括：恒流供水模块、线性源分布模块、土壤存储模块、图像获取模块以及数据处理模块；
[0009]所述恒流供水模块与所述线性源分布模块连接，用于以恒定的流量向所述线性源分布模块供水并监测当前时刻输出的水流流量；
[0010]所述线性源分布模块位于所述土壤存储模块的上方，用于使来自所述恒流供水模块的水流以线性源的方式流入所述土壤存储模块中的土壤；
[0011]所述土壤存储模块用于存储土壤；
[0012]所述图像获取模块用于获取多个时刻土壤湿润锋图像；
[0013]所述数据处理模块用于根据所述多个时刻土壤湿润锋图像确定土壤饱和导水率。
[0014]进一步地，所述恒流供水模块为马利奥特瓶。
[0015]进一步地，所述土壤存储模块呈长方体结构，所述土壤存储模块的顶端开口、底端封闭；所述土壤存储模块中不同位置的土壤具有相同的容重。
[0016]第二方面，本专利技术提供了一种基于上述第一方面的土壤饱和导水率测量的方法，包括：
[0017]获取多个时刻土壤湿润锋图像以及对应的水流流量；所述多个时刻各时刻间的时间间隔相同；
[0018]根据所述多个时刻土壤湿润锋图像确定多个时刻土壤湿润面积；
[0019]根据所述水流流量以及所述多个时刻土壤湿润面积确定土壤饱和导水率。
[0020]进一步地，所述根据所述多个时刻土壤湿润锋图像确定多个时刻土壤湿润面积，包括：
[0021]将所述多个时刻土壤湿润锋图像二值化，得到二值化图像；
[0022]统计所述二值化图像中湿润面积对应的像素点个数；
[0023]根据所述像素点个数和土壤实际湿润面积的对应关系得到所述多个时刻土壤湿润面积。
[0024]进一步地，所述根据所述水流流量以及所述多个时刻土壤湿润面积确定土壤饱和导水率，包括：
[0025]根据所述多个时刻土壤湿润面积确定多个时刻土壤湿润面积的增量；
[0026]根据所述水流流量以及所述多个时刻土壤湿润面积的增量确定土壤饱和导水率。
[0027]进一步地，所述根据所述水流流量以及所述多个时刻土壤湿润面积的增量确定土壤饱和导水率，包括：
[0028]根据所述水流流量以及所述多个时刻土壤湿润面积的增量确定土壤入渗率；
[0029]根据所述土壤入渗率确定土壤饱和导水率。
[0030]第三方面，本专利技术还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如第二方面所述的土壤饱和导水率测量的方法。
[0031]第四方面，本专利技术还提供了一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如第二方面所述的土壤饱和导水率测量的方法。
[0032]由上述技术方案可知，本专利技术提供的土壤饱和导水率测量系统、方法、电子设备及存储介质，在线性分布水流作用下，通过湿润锋扩散过程估测，拍摄完湿润锋的照片得到多个时刻土壤湿润锋图像之后即可得到土壤饱和导水率，提高了测量土壤饱和导水率的效率，实现了快速、简单、准确的土壤饱和导水率的测量。
附图说明
[0033]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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，还可以根据这些图获得其他的附图。
[0034]图1为本专利技术提供的土壤饱和导水率测量系统的结构框图；
[0035]图2为本专利技术提供的土壤饱和导水率测量系统的结构示意图；
[0036]图3为本专利技术提供的土壤饱和导水率测量方法的流程示意图；
[0037]图4为本专利技术提供的土壤湿润面积计算方法的流程示意图；
[0038]图5为本专利技术提供的土壤饱和导水率测量的方法的流程示意图；
[0039]图6为本专利技术提供的土壤入渗率、土壤湿润面积与时间的关系示意图；
[0040]图7为本专利技术提供的不同位置的土壤入渗随时间变化的示意图；
[0041]图8为本专利技术提供的土壤湿润半径随时间变化曲线的示意图；
[0042]图9为本专利技术提供的土壤入渗率随时间变化的关系曲线的示意图；
[0043]图10为本专利技术提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
[0044]下面结合附图，对本专利技术的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。
[0045]图1为本专利技术实施例提供的一种土壤饱和导水率测量系统的示意图，该系统包括：恒流供水模块100、线性源分布模块200、土壤存储模块300、图像获取模块400以及数据处理模块500；
[0046]恒流供水模块100与线性源分布模块200连接，用于以恒定的流量向线性源分布模块200供水并监测当前时刻输出的水流流量。
[0047]进一步地，恒流供水模块包括水存储单元以及水流输出单元；
[0048]具体的，水存储单元用于存储水；水流本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种土壤饱和导水率测量系统，其特征在于，包括：恒流供水模块、线性源分布模块、土壤存储模块、图像获取模块以及数据处理模块；所述恒流供水模块与所述线性源分布模块连接，用于以恒定的流量向所述线性源分布模块供水并监测当前时刻输出的水流流量；所述线性源分布模块位于所述土壤存储模块的上方，用于使来自所述恒流供水模块的水流以线性源的方式流入所述土壤存储模块中的土壤；所述土壤存储模块用于存储土壤；所述图像获取模块用于获取多个时刻土壤湿润锋图像；所述数据处理模块用于根据所述多个时刻土壤湿润锋图像确定土壤饱和导水率。2.根据权利要求1所述的土壤饱和导水率测量系统，其特征在于，所述恒流供水模块为马利奥特瓶。3.根据权利要求1所述的土壤饱和导水率测量系统，其特征在于，所述土壤存储模块呈长方体结构，所述土壤存储模块的顶端开口、底端封闭；所述土壤存储模块中不同位置的土壤具有相同的容重。4.一种基于权利要求1至3任一项所述土壤饱和导水率测量系统的土壤饱和导水率测量的方法，其特征在于，包括：获取多个时刻土壤湿润锋图像以及对应的水流流量；所述多个时刻各时刻间的时间间隔相同；根据所述多个时刻土壤湿润锋图像确定多个时刻土壤湿润面积；根据所述水流流量以及所述多个时刻土壤湿润面积确定土壤饱和导水率。5.根据权利要求4所述的土壤饱和导水率测量的方法，其特征在于，所述根据所述多个时刻土壤湿润锋图像确...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜小飞，左冲，
申请(专利权)人：北京林业大学，
类型：发明
国别省市：