[發(fā)明專利]一種農(nóng)田土壤表層殘膜殘留量的測量方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611122214.1
• 申請日: 2016-12-08
• 公開（公告）號: CN106644939B
• 公開（公告）日: 2019-03-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 胡燦;王旭峰;魯兵;張攀峰;劉超吉;王龍
• 申請（專利權(quán)）人: 塔里木大學(xué)
• 主分類號: G01N21/01
• 分類號: G01N21/01
• 代理公司: 北京輕創(chuàng)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11212
• 代理人: 談杰

本發(fā)明公開了一種農(nóng)田土壤表層殘膜殘留量的測量方法，包括用無人機下端圖像傳感器對測量區(qū)域進(jìn)行圖像拍攝，拍攝后的圖像信息由無人機上的圖像發(fā)射器發(fā)射無線圖像信號，圖像接收器獲取圖像信號并將圖像信號輸入至計算機系統(tǒng)，將獲取的農(nóng)田圖像變成灰度圖像；設(shè)置殘膜的灰度區(qū)分閥值，進(jìn)行殘膜圖像分割，將圖像進(jìn)行二值化處理；通過閉合運算與腐蝕運算，將二值化后的殘膜形狀灰度值進(jìn)行量化統(tǒng)計相加，最終得出測量區(qū)域農(nóng)田表面的殘膜殘留量的量化值。結(jié)果表明，與人工測量方法相比，圖像識別方法的誤差度均值為4.82％，測量精度一致性較好，對于農(nóng)業(yè)污染的田間數(shù)據(jù)，完全滿足測量精度。本發(fā)明還公開了一種農(nóng)田土壤表層殘膜殘留量的測量系統(tǒng)，所述測量系統(tǒng)包括無人機，圖像傳感器，圖像發(fā)射器，圖像接收器和計算機。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于圖像識別與測量技術(shù)領(lǐng)域，主要涉及平作區(qū)農(nóng)田殘膜污染物在農(nóng)田中殘留量的計算機圖像識別測量的方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著地膜技術(shù)的不斷應(yīng)用與推廣，殘膜污染問題日益嚴(yán)重，尤其是新疆、東北等主要的覆膜播種區(qū)域，殘膜污染問題已經(jīng)影響到了當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展問題，根據(jù)農(nóng)業(yè)部測算，新疆平作區(qū)部份地區(qū)農(nóng)田殘膜殘留量已經(jīng)達(dá)到了250～300kg/hm²，殘膜污染問題已經(jīng)成了一個急需解決的重大難題。

為了解決或降低殘膜污染的問題，現(xiàn)有技術(shù)中的一種思路是使殘膜更容易回收，如文獻(xiàn)1公開了一種易回收環(huán)保地膜及制備方法，這種思路增加了地膜的制造成本；文獻(xiàn)2公開了便于回收的地膜，該地膜使用起來很繁瑣。

還有一種思路是用專用工具來清除殘膜，如文獻(xiàn)3公開了地膜清除工具，文獻(xiàn)4公開了一種殘留地膜回收機等。但是，不同地膜殘留量所需清除方式也不同，特別是較大面積的農(nóng)田，不同地塊的農(nóng)膜殘留情況需要首先預(yù)估農(nóng)膜殘留量。

殘膜污染問題的解決首先需要進(jìn)行對當(dāng)?shù)氐貕K殘膜殘留量的測算，用測算后的殘膜殘留量值來衡量當(dāng)?shù)剞r(nóng)田殘膜污染情況。目前在測算方法上，主要采用以對角線法、梅花點法、棋盤點法和蛇形線法等田間野外采樣法，人工將1m×1m的正方形的田間樣塊中取出耕層土壤，將土壤中的殘膜數(shù)量進(jìn)行人工篩選，最后統(tǒng)計1m×1m樣塊中的殘膜殘留量，以此來測算當(dāng)?shù)貐^(qū)的每公頃殘膜殘留量。目前，這種人工采樣的方法進(jìn)度較慢，無法進(jìn)行大面積農(nóng)田殘膜殘留量的快速計算；大面積的測算需要大量的人力物力費用，浪費了較多的調(diào)研時間；且由于不同地塊的種植信息不同，統(tǒng)計后的殘膜殘留量數(shù)據(jù)存在一定的誤差，影響了計算精度。

文獻(xiàn)5公開了一種耕層土壤中地膜殘留污染系數(shù)監(jiān)測方法，該本發(fā)明涉及一種耕層土壤中地膜殘留污染系數(shù)監(jiān)測方法，該具體過程為：步驟a，選取采樣點進(jìn)行采樣；步驟b，樣品檢測與處理；步驟b1，樣品粗揀，去除土塊、濕土；步驟b2，樣品細(xì)揀；步驟b3，殘膜片數(shù)統(tǒng)計；步驟b4，殘膜質(zhì)量統(tǒng)計；步驟b6，殘膜漂洗；步驟b7，殘膜烘干；步驟b8，再次細(xì)揀；步驟b9，殘膜恒重；步驟c，地膜殘留污染系數(shù)的計算；步驟c1，殘留量的計算；步驟c2，殘留污染系數(shù)的計算。該發(fā)明通過選擇典型的具有代表性覆蓋過地膜的農(nóng)田，對其調(diào)查檢測，獲取土壤地膜殘留量，計算地膜殘留系數(shù)，摸清地膜在土壤中的殘留數(shù)量，準(zhǔn)確評價地膜污染程度。

該方法的操作步驟繁瑣，屬于人工測算殘膜污染數(shù)據(jù)的范疇，至少有如下問題：

(1)人工測量的工作量過大，僅適用于小區(qū)域的實驗測定，對于一個省級區(qū)域或國家級區(qū)域測量，工作量過大。

(2)工作步驟過多，操作細(xì)節(jié)過多容易產(chǎn)生數(shù)據(jù)誤差，影響測量精度。

(3)對于大面積測量，測量工作量較大，不能實現(xiàn)同一時間段的數(shù)據(jù)測量，土壤中殘膜通過時空遷移產(chǎn)生了變化，因此，測量的數(shù)據(jù)沒有考慮殘膜隨土壤耕作時間的變化影響。

參考文獻(xiàn)

文獻(xiàn)1：CN105367887。

文獻(xiàn)2：CN102919087。

文獻(xiàn)3：CN204681800U。