[發明專利]基于微環境信息的旱地農田水勢軟測量方法及軟測量網絡

無效

• 申請號: 201010119253.2
• 申請日: 2010-03-08
• 公開（公告）號: CN101799465A
• 公開（公告）日: 2010-08-11
• 發明（設計）人: 盧勝利;李輝;儲健;劉玉亮;代方遠;田立國;劉媛;王菁華
• 申請（專利權）人: 天津工程師范學院
• 主分類號: G01N33/18
• 分類號: G01N33/18
• 代理公司: 天津才智專利商標代理有限公司 12108
• 代理人: 杜文茹

1.一種基于微環境信息的旱地農田水勢軟測量方法，其特征在于，包 括如下階段：

1)選擇確定農田水勢軟測量中的輔助變量，這些輔助變量均是可測的 作物微環境變量；

2)按照所確定的輔助變量，選擇獲取相應微環境信息的傳感器及其布 設位置；

3)對所采集的微環境數據進行數據預處理，生成農田水勢軟測量模型 的輸入數據，

所述的對所采集的微環境數據進行數據預處理，生成農田水勢軟測量 模型的輸入數據，是采用基于MMD的異常值偵測算法、滑動均值濾波和最 小二乘平滑濾波疊加的隨機噪聲濾除方法、基于鄰域均值算法的時間數據 融合方法和基于加權平均算法的葉層溫濕度空間融合方法進行的，其中，

所述的葉層溫濕度空間融合方法，包括如下步驟：

1)首先采用基于聚類分析的異常數據偵測算法對所采集的微環境數據 中的異常值進行偵測并加以剔除；

2)順序采用滑動均值濾波和最小二乘平滑濾波兩種方法進行隨機噪聲 濾除；再采用鄰域均值算法，對所采集的微環境數據進行時間融合處理；

3)采用加權平均算法，對多個葉層的溫度T_Li和多個葉層的濕度RH_Li(i＝1，２，３，……n)，進行空間融合處理；

4)依據各葉層溫濕度信息受干擾的程度，權值排列順序為：中間層＞ 下層＞上層；

4)構建農田水勢軟測量模型，并采用由試驗獲得的樣本數據對該軟測 量模型進行訓練和檢驗；

5)將經過數據預處理的微環境數據送入農田水勢軟測量模型，得到農 田水勢估計值{ψ_s^*，ψ_L^*，ψ_a^*}，其中，ψ_s^*是土壤水勢估計值，ψ_L^*是作物葉水 勢估計值，ψ_a^*是大氣水勢估計值。

2.根據權利要求1所述的基于微環境信息的旱地農田水勢軟測量方法， 其特征在于，階段1所述的輔助變量包括如下四組共12種農田水勢軟測量 中的輔助變量：

第一組2種：與大氣水勢ψ_a緊密關聯的大氣溫度T_a和大氣濕度RH_a；

第二組4種：與土壤水勢ψ_s緊密關聯，反映土壤水分及其它特性的土 壤水分W_s和土壤溫度T_s，反映土壤蒸發狀態的地表溫度T_sf和地表濕度RH_sf；

第三組4種：與作物葉水勢ψ_L緊密關聯，反映葉片蒸騰的葉片溫度T_L、 葉片濕度RH_L，反映作物水分脅迫的冠層溫度T_C以及影響作物蒸騰的冠層風 速WS；

第四組2種：與葉水勢ψ_L緊密關聯，反映作物光合作用的光輻射強度 R和葉層與大氣CO₂濃度差值ΔCO₂。

3.根據權利要求1所述的基于微環境信息的旱地農田水勢軟測量方法， 其特征在于，所述的按照階段2所確定的輔助變量，選擇獲取相應微環境 信息的傳感器及其布設位置，是針對步驟1所確定的12種輔助變量確定作 物微環境信息采集器中的傳感器種類及設置位置。

4.根據權利要求1所述的基于微環境信息的旱地農田水勢軟測量方法， 其特征在于，階段4所述的農田水勢軟測量模型包括有：大氣水勢、土壤 水勢和作物葉水勢三個軟測量模塊，并嵌入在農田水勢軟測量站中運行。