[發(fā)明專利]一種非接觸式地表粗糙度測(cè)量裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110421735.1
• 申請(qǐng)日: 2021-04-20
• 公開（公告）號(hào): CN113126113B
• 公開（公告）日: 2023-04-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉立超;畢全鵬;陳黎卿;陳狀;畢大偉;王韋韋;張春嶺
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01S17/88
• 分類號(hào): G01S17/88;G01S17/00;G01S7/48;G01S7/481
• 代理公司: 北京保識(shí)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11874
• 代理人: 汪浩

本發(fā)明公開了一種非接觸式地表粗糙度測(cè)量裝置及方法，屬于地表微地貌測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域。非接觸式地表粗糙度測(cè)量裝置與測(cè)量方法相匹配，其方法包括以下步驟：S1、調(diào)整下支架高度；S2、裝置初始化；S3、驅(qū)動(dòng)控制器控制步進(jìn)電機(jī)B按設(shè)定的程序精準(zhǔn)轉(zhuǎn)動(dòng)，激光雷達(dá)以線掃描方式對(duì)待測(cè)土壤采樣，并將數(shù)據(jù)傳給便攜式計(jì)算機(jī)；S4、驅(qū)動(dòng)控制器控制步進(jìn)電機(jī)A按設(shè)定的程序精準(zhǔn)轉(zhuǎn)動(dòng)；S5、重復(fù)S3的工作步驟；S6、數(shù)據(jù)去趨勢(shì)化處理，得到完整的、較符合評(píng)價(jià)地表微地貌的三維高程數(shù)據(jù)；S7、對(duì)地表微地貌進(jìn)行評(píng)價(jià)。本發(fā)明解決了現(xiàn)有的測(cè)量方法在測(cè)量效率低以及數(shù)據(jù)后處理得到的三維數(shù)據(jù)與耕作后形成的不同尺度實(shí)際微地貌相符合程度低的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及地表微地貌測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種非接觸式地表粗糙度測(cè)量裝置及方法。

背景技術(shù)

地表土壤粗糙度反映了土壤表面高程的小尺度變化，是影響地表水文和侵蝕過程的重要因素。目前，對(duì)于耕作后的地表粗糙度大多還局限于接觸式測(cè)量，這種測(cè)量方法雖結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是測(cè)量精度低，容易破壞原有地表。攝像技術(shù)多用于在光照均勻且無陰影環(huán)境下使用，測(cè)量精度較高，但在壟溝高程變化大的環(huán)境下精度較低，應(yīng)用較少。激光測(cè)距的方法在非接觸式測(cè)量中也得到了廣泛的應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)毫米級(jí)或亞毫米級(jí)的測(cè)量精度，但測(cè)量較為耗時(shí)，效率不高。

土壤粗糙度分為兩種，一種是由于壟溝的斜面造成的定向粗糙度，一種是反映土地真實(shí)地貌的隨機(jī)粗糙度。現(xiàn)有的數(shù)據(jù)后處理方法中，往往沒有考慮到定向粗糙度的影響，在評(píng)價(jià)地表微地貌參數(shù)時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致計(jì)算的結(jié)果與實(shí)際微地貌不一致，精度降低。

為解決以上存在的問題，進(jìn)一步提高測(cè)量效率以及數(shù)據(jù)后處理得到的三維數(shù)據(jù)與耕作后形成的不同尺度實(shí)際微地貌相符合程度，本發(fā)明提供了一種非接觸式地表粗糙度測(cè)量裝置及方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種非接觸式地表粗糙度測(cè)量裝置及方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題：

現(xiàn)有的測(cè)量方法在測(cè)量效率低以及數(shù)據(jù)后處理得到的三維數(shù)據(jù)與耕作后形成的不同尺度實(shí)際微地貌相符合程度低的問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

一種非接觸式地表粗糙度測(cè)量裝置，包括有伸縮下支架和上支架，所述伸縮下支架包括有底桿和伸縮桿，所述伸縮桿伸縮連接在底桿上，所述伸縮桿上設(shè)置有刻度尺，所述伸縮桿和底桿的連接處固定安裝有可調(diào)節(jié)裝置，所述伸縮桿的頂端固定連接有步進(jìn)電機(jī)A，所述步進(jìn)電機(jī)A上集成安裝有編碼器A，所述步進(jìn)電機(jī)A的輸出軸上固定安裝有平鍵，所述上支架通過平鍵與步進(jìn)電機(jī)A固定連接，所述上支架上安裝有激光探測(cè)裝置，

優(yōu)選地，所述激光探測(cè)裝置包括有保護(hù)殼、激光雷達(dá)、步進(jìn)電機(jī)B、編碼器B、連接軸和軸承，所述保護(hù)殼通過連接螺栓與上支架固定連接，所述步進(jìn)電機(jī)B固定連接在保護(hù)殼的內(nèi)部，所述編碼器B集成安裝在步進(jìn)電機(jī)B上，所述步進(jìn)電機(jī)B的輸出軸上固定連接有固定板，所述連接軸一端與固定板遠(yuǎn)離步進(jìn)電機(jī)B一側(cè)固定連接，另一端與軸承固定連接，所述連接軸通過軸承與保護(hù)殼轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述激光雷達(dá)通過螺栓固定安裝在固定板上；所述保護(hù)殼的內(nèi)部還固定安裝有電源，所述電源與步進(jìn)電機(jī)A、步進(jìn)電機(jī)B、編碼器A和編碼器B電性連接。

一種非接觸式地表粗糙度測(cè)量方法，包括以下步驟：

S1、調(diào)整下支架高度，使其達(dá)到測(cè)量數(shù)據(jù)的理想高度H；

S2、啟動(dòng)電源，裝置初始化；

S3、驅(qū)動(dòng)控制器獲取編碼器B的信號(hào)，控制步進(jìn)電機(jī)B按設(shè)定的程序精準(zhǔn)轉(zhuǎn)動(dòng)，激光雷達(dá)以線掃描方式對(duì)待測(cè)土壤采樣，并將數(shù)據(jù)傳給便攜式計(jì)算機(jī)；

S4、驅(qū)動(dòng)控制器獲取編碼器A的信號(hào)，控制步進(jìn)電機(jī)A按設(shè)定的程序精準(zhǔn)轉(zhuǎn)動(dòng)；

S5、重復(fù)S3的工作步驟；