人工監(jiān)測(cè)的方法及原理

    土壤含水量垂直測(cè)點(diǎn)分布應(yīng)根據(jù)監(jiān)測(cè)目的、地質(zhì)條件、土層的厚度而確定。監(jiān)測(cè)點(diǎn)人工取樣采用環(huán)刀對(duì)地表表層下10cm、20cm、40cm 三個(gè)土層進(jìn)行垂直取樣，每個(gè)土層取 3 個(gè)土樣，以烘干稱重法計(jì)算其含水量。烘干法是土樣從現(xiàn)場(chǎng)采取后放入鋁盒中，對(duì)其進(jìn)行編號(hào)，天平稱重記錄數(shù)據(jù)。烘箱或微波爐進(jìn)行烘干，烘箱溫度設(shè)制在105℃±2℃，持續(xù)恒溫8h，烘干結(jié)束，冷卻后天平稱重記錄數(shù)據(jù)。土壤含水量可采用以下公式計(jì)算：
    ω=（ω1-ω2）/（ω2-ω0）×100％
    式中：ω——土壤重量含水量；
    ω1——濕土+盒重；
    ω2——干土+盒重；
    ω0——鋁盒的重量。

土壤墑情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的原理

    利用遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集，每隔一段時(shí)間采集一次它所攜帶的各類傳感器的數(shù)值，不同的傳感器提供的數(shù)值不同，將這些數(shù)值打包后，在通過(guò)無(wú)線網(wǎng)提交給數(shù)據(jù)中心服務(wù)器。并利用太陽(yáng)能進(jìn)行充電、實(shí)現(xiàn)墑情信息的遠(yuǎn)程連續(xù)監(jiān)測(cè)，同時(shí)，利用再多個(gè)采集點(diǎn)設(shè)置帶有GPS裝置的固定監(jiān)測(cè)站，并通過(guò)上位機(jī)GIS軟件實(shí)現(xiàn)大面積區(qū)域的土壤墑情實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。土壤墑情檢測(cè)設(shè)備主要是基于時(shí)域反射和頻域反射，這兩種均是通過(guò)測(cè)量土壤介電常數(shù)的變化，間接測(cè)定土壤含水量。介質(zhì)在外加點(diǎn)場(chǎng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電荷而削弱電場(chǎng)，終介質(zhì)中電場(chǎng)與原外加電場(chǎng)比值即為相對(duì)介電常數(shù)，又稱相對(duì)電容率。從人工與自動(dòng)監(jiān)測(cè)資料對(duì)比中發(fā)現(xiàn)，誤差較大的都是自動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)偏小的問(wèn)題。

土壤墑情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)

    土壤墑情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源是通過(guò)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集模塊采集得到的。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸給數(shù)據(jù)中心服務(wù)器，經(jīng)過(guò)解析后在存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中，為用戶界面和統(tǒng)計(jì)分析模塊提供數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)中心包括接受和解析模塊、用戶界面模塊、分析模塊、統(tǒng)計(jì)模塊、數(shù)據(jù)庫(kù)和管理系統(tǒng)。其中數(shù)據(jù)接受和解析模塊用于監(jiān)聽數(shù)據(jù)采集點(diǎn)的連接請(qǐng)求和接受其發(fā)送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)給解析模塊將數(shù)據(jù)包拆解可利用的數(shù)據(jù)并將其存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中。圖形用戶界面模塊用于顯示土壤信息，包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)，顯示形式可以是表格形式或者是圖形形式；對(duì)各個(gè)采集點(diǎn)的信息進(jìn)行查看和管理，在連接狀態(tài)下可以通過(guò)界面發(fā)送命令。
    數(shù)據(jù)的分析和統(tǒng)計(jì)模塊用于對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和比對(duì)。在接收實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)時(shí)就對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了初步的分析，如果土壤參數(shù)出現(xiàn)異常，就會(huì)給用戶發(fā)出警報(bào)。

土壤墑情人工監(jiān)測(cè)與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的對(duì)比

    從自動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)分析：
    1、電信號(hào)測(cè)量的誤差，即由儀器的電磁波在介質(zhì)中傳播得到的介電常數(shù)轉(zhuǎn)化為電壓/電流產(chǎn)生的誤差。
    2、由電信號(hào)轉(zhuǎn)換為土壤含水量的誤差，即由儀器廠家野外采集土樣，在實(shí)驗(yàn)室里率定出來(lái)的系數(shù)，該過(guò)程人為因素影響較大，地區(qū)差異大。
    3、儀器本身的故障誤差，人工置數(shù)器在實(shí)際工作中比較常機(jī)的情況。如果不正常就存在通信問(wèn)題，查看各設(shè)備的連線是否松動(dòng)，設(shè)備采集時(shí)間是否達(dá)到要求。
    自動(dòng)墑情監(jiān)測(cè)設(shè)備應(yīng)定期保養(yǎng)、維護(hù)，發(fā)現(xiàn)有故障及時(shí)維護(hù)。人工烘干法雖然是*的標(biāo)準(zhǔn)方法，但是比較費(fèi)工耗時(shí)，信息的時(shí)效性較差。隨著科技的進(jìn)步，在部分地區(qū)建設(shè)土壤墑情自動(dòng)監(jiān)測(cè)站，提高了土壤墑情監(jiān)測(cè)信息的實(shí)時(shí)性。土壤墑情自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過(guò)傳感器對(duì)土壤進(jìn)行間接測(cè)定，可以使墑情資料連續(xù)性、時(shí)效性，減少人力資源，儀器安裝操作簡(jiǎn)單，為了提高數(shù)據(jù)采集和存儲(chǔ)的一體化。