【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術涉及水土資源承載力評價領域，具體涉及一種東北黑土區(qū)水土資源承載力評價系統(tǒng)及方法。
技術介紹
1、東北黑土區(qū)是在東北寒冷的氣候條件下，草甸、草原茂盛的植被剝落腐蝕，逐漸積累成一層厚厚的腐殖質(zhì)，從而形成肥沃的黑土層。近年來，由于自然因素制約和人為活動破壞，東北黑土區(qū)水土流失問題日益嚴重，生態(tài)環(huán)境日趨惡化。土壤中有機物質(zhì)含量比開墾前下降近三分之二，板結(jié)和鹽堿化現(xiàn)象嚴重。水土資源承載力評價是指在一定時空條件下，綜合考慮水資源和土地資源的可用量、利用方式、生態(tài)系統(tǒng)健康穩(wěn)定等因素，對人類活動用水用地需求進行評估的過程。在生態(tài)環(huán)境日益惡化的東北黑土區(qū)實施科學有效的水土資源承載力評價具有重要的經(jīng)濟和社會意義，傳統(tǒng)的水土資源承載力評價系統(tǒng)運行時存在一些弊端，其集中體現(xiàn)在：
2、首先，傳統(tǒng)的評價系統(tǒng)采用靜態(tài)分析手段，其整體評價結(jié)果準確度較低，忽視了黑土區(qū)獨特的施控交互影響，無法實現(xiàn)全面的承載力評估，對人力活動和氣候變化等動態(tài)因素缺乏有效綜合評價；其次，傳統(tǒng)的黑土區(qū)水土資源承載力評價缺乏標準化指標，導致結(jié)果差異性大，并且忽視了不同因素之間的關聯(lián)性，評價結(jié)果不全面；再次，東北黑土區(qū)地域遼闊，各種差異性因素較多，傳統(tǒng)的評價系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集不全面，采集手段優(yōu)先，不能進行精準核對校驗，數(shù)據(jù)處理過程中缺乏對異源數(shù)據(jù)的精度計算，導致評價結(jié)果失真。
3、綜上所述，提供一種數(shù)據(jù)采集全面，采集方式多樣化，有助于提高評價結(jié)構(gòu)的精準度，采取動態(tài)實時監(jiān)測的方式，對數(shù)據(jù)實施融合運算，并有效保證異源數(shù)據(jù)尺度的一致性，采取定點數(shù)據(jù)采集結(jié)合移動校驗采集
技術實現(xiàn)思路
1、針對現(xiàn)有技術的不足，本專利技術提供一種數(shù)據(jù)采集全面，采集方式多樣化，有助于提高評價結(jié)構(gòu)的精準度，采取動態(tài)實時監(jiān)測的方式，對數(shù)據(jù)實施融合運算，并有效保證異源數(shù)據(jù)尺度的一致性，采取定點數(shù)據(jù)采集結(jié)合移動校驗采集設備和遙感數(shù)據(jù)為一體，通過動態(tài)監(jiān)測模塊進行高效監(jiān)測，進而得出評價及結(jié)果，并為后期的干預和指導工作提供預警分析的東北黑土區(qū)水土資源承載力評價系統(tǒng)及方法，用于克服現(xiàn)有技術中的缺陷。
2、本專利技術的技術方案是這樣實現(xiàn)的：一種東北黑土區(qū)水土資源承載力評價系統(tǒng)，包括多尺度數(shù)據(jù)采集模塊，所述的多尺度數(shù)據(jù)采集模塊通過有線或者無線連接的方式與綜合數(shù)據(jù)庫相連接，綜合數(shù)據(jù)庫通過數(shù)據(jù)傳輸模塊與動態(tài)監(jiān)測模塊相連接，動態(tài)監(jiān)測模塊與數(shù)據(jù)評價系統(tǒng)相連接，數(shù)據(jù)評價系統(tǒng)與預警分析模塊相連接；多尺度數(shù)據(jù)采集模塊采集的數(shù)據(jù)來源于移動采集設備、固定采集設備以及聯(lián)網(wǎng)采集設備，移動采集設備、固定采集設備以及聯(lián)網(wǎng)采集設備對水資源流域和土地資源區(qū)域?qū)嵤┒喑叨葦?shù)據(jù)采集；動態(tài)監(jiān)測模塊包括水資源動態(tài)監(jiān)測模塊和土地資源動態(tài)監(jiān)測模塊，水資源動態(tài)監(jiān)測模塊根據(jù)綜合數(shù)據(jù)庫提供的數(shù)據(jù)信息對水資源總量、水資源水質(zhì)以及生物多樣性實施動態(tài)監(jiān)測；土地資源動態(tài)監(jiān)測模塊根據(jù)綜合數(shù)據(jù)庫提供的數(shù)據(jù)信息對土地利用面積、土地土壤肥力以及生態(tài)穩(wěn)定性實施動態(tài)監(jiān)測；數(shù)據(jù)評價系統(tǒng)內(nèi)嵌有與水資源動態(tài)監(jiān)測模塊和土地資源動態(tài)監(jiān)測模塊相配合的監(jiān)測指標，該監(jiān)測指標包含數(shù)量指標、質(zhì)量指標和環(huán)境指標。
3、進一步的，所述的移動采集設備包括帶有行進輪的移動采集車，移動采集車的頂部安裝有盛水箱、盛土箱以及旋轉(zhuǎn)盤，盛水箱通過安裝有液體流量儀的進液管道與抽吸泵相連通，在盛水箱內(nèi)安裝有液體成分分析探頭，盛土箱的頂部為開口結(jié)構(gòu)，在盛土箱的內(nèi)部安裝有土壤成分分析探針，旋轉(zhuǎn)盤的頂部固定安裝有支架，支架的一側(cè)活動安裝有升降平臺，升降平臺的頂部安裝有土壤采樣旋轉(zhuǎn)電機，土壤采樣旋轉(zhuǎn)電機的輸出端與安裝在升降平臺下部的外螺旋取料管的頂部相連接。
4、進一步的，所述的綜合數(shù)據(jù)庫通過數(shù)據(jù)融合算法和數(shù)據(jù)融合處理的方式對多尺度數(shù)據(jù)采集模塊采集的數(shù)據(jù)進行運算和處理。
5、進一步的，所述的多尺度數(shù)據(jù)采集模塊采集的數(shù)據(jù)包括遙感影像、氣象數(shù)據(jù)、土壤水分、蒸散數(shù)據(jù)、徑流數(shù)據(jù)、水文數(shù)據(jù)以及移動采集設備采集的現(xiàn)場校驗數(shù)據(jù)。
6、進一步的，所述的盛水箱的頂部安裝有控制器和水質(zhì)分析儀器，控制器內(nèi)安裝有聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸模塊，水質(zhì)分析儀器通過導線與液體成分分析探頭相連接，土壤成分分析探針的頂部與安裝在盛土箱上部的土壤分析儀器相連接，水質(zhì)分析儀器和土壤分析儀器通過導線與控制器相連接，控制器通過聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸模塊與綜合數(shù)據(jù)庫相連接。
7、進一步的，所述的盛水箱的底部一側(cè)設置有帶有閥門的排污口，抽吸泵上安裝有外接抽水口，液體成分分析探頭設置在盛水箱內(nèi)壁以及底壁，移動采集車內(nèi)設置有可充電蓄電池組。
8、進一步的，所述的盛土箱的內(nèi)腔設置有落料斜坡，落料斜坡的坡頂朝向旋轉(zhuǎn)盤的設置方向，土壤成分分析探針垂直縱向安裝在落料斜坡的坡底一側(cè)，盛土箱的一側(cè)設置有卸料開合門，外螺旋取料管頂部內(nèi)側(cè)的升降平臺下方固定安裝有偏心震動電機。
9、進一步的，所述的支架為兩根，兩根支架對稱固定安裝在旋轉(zhuǎn)盤的頂部，兩根支架之間的頂部和底部分別安裝有從動軸和主動軸，主動軸與安裝在支架外側(cè)的帶有鎖死機構(gòu)的步進電機輸出端相連接，從動軸和主動軸外側(cè)分別固定安裝有從動嚙合鏈輪和主動嚙合鏈輪，從動嚙合鏈輪和主動嚙合鏈輪的外側(cè)套裝有內(nèi)表面帶有嚙合齒槽的旋轉(zhuǎn)帶，升降平臺的內(nèi)側(cè)與旋轉(zhuǎn)帶的外壁固定連接，在支架內(nèi)側(cè)面設置有與升降平臺邊緣相配合的滑動限位槽。
10、進一步的，所述的升降平臺為方向塊狀結(jié)構(gòu)，外螺旋取料管為中空型管狀結(jié)構(gòu)，在外螺旋取料管的外壁設置有下鉆螺旋片，外螺旋取料管的內(nèi)沿與支架一側(cè)外壁之間的長度不小于支架另一側(cè)外壁與盛土箱外沿之間的長度，支架的長度不小于外螺旋取料管的長度，盛土箱頂面至支架頂面之間的長度不小于外螺旋取料管的長度，外螺旋取料管的內(nèi)沿與支架一側(cè)外壁之間的長度不小于支架一側(cè)外壁與移動采集車外沿之間的長度。
11、一種東北黑土區(qū)水土資源承載力評價系統(tǒng)的評價方法，其方法為：
12、1)數(shù)據(jù)采集
13、利用多尺度數(shù)據(jù)采集模塊對水資源流域和土地資源區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)實施采集，該數(shù)據(jù)是由移動采集車、固定采集設備以及聯(lián)網(wǎng)采集設備采集，其數(shù)據(jù)包括遙感影像、氣象數(shù)據(jù)、土壤水分、蒸散數(shù)據(jù)、徑流數(shù)據(jù)、水文數(shù)據(jù)、液體成分分析探頭采集的液體成分數(shù)據(jù)以及土壤成分分析探針采集的土壤成分數(shù)據(jù)；
14、2)構(gòu)建綜合數(shù)據(jù)庫
15、將步驟1)中采集的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)融合算法進行去差異化運算，并進行數(shù)據(jù)清洗、變換和標準化存儲處理，構(gòu)建綜合數(shù)據(jù)庫；
16、3)動態(tài)監(jiān)測
17、水資源動態(tài)監(jiān)測模塊根據(jù)綜合數(shù)據(jù)庫提供的數(shù)據(jù)信息對水資源總量、水資源水質(zhì)以及生物多樣性實施動態(tài)監(jiān)測，土地資源動態(tài)監(jiān)測模塊根據(jù)綜合數(shù)據(jù)庫提供的數(shù)據(jù)信息對土地利用面積、土地土壤肥力以及生態(tài)穩(wěn)定性實施動態(tài)監(jiān)測，監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)評價系統(tǒng)；
18、4)數(shù)據(jù)評價
19、數(shù)據(jù)評價系本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術保護點】
1.一種東北黑土區(qū)水土資源承載力評價系統(tǒng)，包括多尺度數(shù)據(jù)采集模塊，其特征在于：所述的多尺度數(shù)據(jù)采集模塊通過有線或者無線連接的方式與綜合數(shù)據(jù)庫相連接，綜合數(shù)據(jù)庫通過數(shù)據(jù)傳輸模塊與動態(tài)監(jiān)測模塊相連接，動態(tài)監(jiān)測模塊與數(shù)據(jù)評價系統(tǒng)相連接，數(shù)據(jù)評價系統(tǒng)與預警分析模塊相連接；
2.根據(jù)權利要求1所述的東北黑土區(qū)水土資源承載力評價系統(tǒng)，其特征在于：所述的移動采集設備包括帶有行進輪(2)的移動采集車(1)，移動采集車(1)的頂部安裝有盛水箱(4)、盛土箱(5)以及旋轉(zhuǎn)盤(3)，盛水箱(4)通過安裝有液體流量儀(10)的進液管道(9)與抽吸泵(11)相連通，在盛水箱(4)內(nèi)安裝有液體成分分析探頭(29)，盛土箱(5)的頂部為開口結(jié)構(gòu)，在盛土箱(5)的內(nèi)部安裝有土壤成分分析探針(26)，旋轉(zhuǎn)盤(3)的頂部固定安裝有支架(15)，支架(15)的一側(cè)活動安裝有升降平臺(18)，升降平臺(18)的頂部安裝有土壤采樣旋轉(zhuǎn)電機(19)，土壤采樣旋轉(zhuǎn)電機(19)的輸出端與安裝在升降平臺(18)下部的外螺旋取料管(21)的頂部相連接。
3.根據(jù)權利要求1所述的東北黑土區(qū)水土資源承載力評價系
4.根據(jù)權利要求1所述的東北黑土區(qū)水土資源承載力評價系統(tǒng)，其特征在于：所述的多尺度數(shù)據(jù)采集模塊采集的數(shù)據(jù)包括遙感影像、氣象數(shù)據(jù)、土壤水分、蒸散數(shù)據(jù)、徑流數(shù)據(jù)、水文數(shù)據(jù)以及移動采集設備采集的現(xiàn)場校驗數(shù)據(jù)。
5.根據(jù)權利要求2所述的東北黑土區(qū)水土資源承載力評價系統(tǒng)，其特征在于：所述的盛水箱(4)的頂部安裝有控制器(7)和水質(zhì)分析儀器(8)，控制器(7)內(nèi)安裝有聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸模塊，水質(zhì)分析儀器(8)通過導線與液體成分分析探頭(29)相連接，土壤成分分析探針(26)的頂部與安裝在盛土箱(5)上部的土壤分析儀器(6)相連接，水質(zhì)分析儀器(8)和土壤分析儀器(6)通過導線與控制器(7)相連接，控制器(7)通過聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸模塊與綜合數(shù)據(jù)庫相連接。
6.根據(jù)權利要求2所述的東北黑土區(qū)水土資源承載力評價系統(tǒng)，其特征在于：所述的盛水箱(4)的底部一側(cè)設置有帶有閥門的排污口(13)，抽吸泵(11)上安裝有外接抽水口(12)，液體成分分析探頭(29)設置在盛水箱(4)內(nèi)壁以及底壁，移動采集車(1)內(nèi)設置有可充電蓄電池組(28)。
7.根據(jù)權利要求2所述的東北黑土區(qū)水土資源承載力評價系統(tǒng)，其特征在于：所述的盛土箱(5)的內(nèi)腔設置有落料斜坡(27)，落料斜坡(27)的坡頂朝向旋轉(zhuǎn)盤(3)的設置方向，土壤成分分析探針(26)垂直縱向安裝在落料斜坡(27)的坡底一側(cè)，盛土箱(5)的一側(cè)設置有卸料開合門(14)，外螺旋取料管(21)頂部內(nèi)側(cè)的升降平臺(18)下方固定安裝有偏心震動電機(20)。
8.根據(jù)權利要求2所述的東北黑土區(qū)水土資源承載力評價系統(tǒng)，其特征在于：所述的支架(15)為兩根，兩根支架對稱固定安裝在旋轉(zhuǎn)盤(3)的頂部，兩根支架(15)之間的頂部和底部分別安裝有從動軸(17)和主動軸(23)，主動軸(23)與安裝在支架(15)外側(cè)的帶有鎖死機構(gòu)的步進電機(16)輸出端相連接，從動軸(17)和主動軸(23)外側(cè)分別固定安裝有從動嚙合鏈輪(24)和主動嚙合鏈輪(25)，從動嚙合鏈輪(24)和主動嚙合鏈輪(25)的外側(cè)套裝有內(nèi)表面帶有嚙合齒槽的旋轉(zhuǎn)帶(22)，升降平臺(18)的內(nèi)側(cè)與旋轉(zhuǎn)帶(22)的外壁固定連接，在支架(15)內(nèi)側(cè)面設置有與升降平臺(18)邊緣相配合的滑動限位槽。
9.根據(jù)權利要求2所述的東北黑土區(qū)水土資源承載力評價系統(tǒng)，其特征在于：所述的升降平臺(18)為方向塊狀結(jié)構(gòu)，外螺旋取料管(21)為中空型管狀結(jié)構(gòu)，在外螺旋取料管(21)的外壁設置有下鉆螺旋片，外螺旋取料管(21)的內(nèi)沿與支架(15)一側(cè)外壁之間的長度不小于支架(15)另一側(cè)外壁與盛土箱(5)外沿之間的長度，支架(15)的長度不小于外螺旋取料管(21)的長度，盛土箱(5)頂面至支架(15)頂面之間的長度不小于外螺旋取料管(21)的長度，外螺旋取料管(21)的內(nèi)沿與支架(15)一側(cè)外壁之間的長度不小于支架(15)一側(cè)外壁與移動采集車(1)外沿之間的長度。
10.一種如權利要求1-9任意一項所述的東北黑土區(qū)水土資源承載力評價系統(tǒng)的評價方法，其特征在于，其方法為：
...【技術特征摘要】
1.一種東北黑土區(qū)水土資源承載力評價系統(tǒng)，包括多尺度數(shù)據(jù)采集模塊，其特征在于：所述的多尺度數(shù)據(jù)采集模塊通過有線或者無線連接的方式與綜合數(shù)據(jù)庫相連接，綜合數(shù)據(jù)庫通過數(shù)據(jù)傳輸模塊與動態(tài)監(jiān)測模塊相連接，動態(tài)監(jiān)測模塊與數(shù)據(jù)評價系統(tǒng)相連接，數(shù)據(jù)評價系統(tǒng)與預警分析模塊相連接；
2.根據(jù)權利要求1所述的東北黑土區(qū)水土資源承載力評價系統(tǒng)，其特征在于：所述的移動采集設備包括帶有行進輪(2)的移動采集車(1)，移動采集車(1)的頂部安裝有盛水箱(4)、盛土箱(5)以及旋轉(zhuǎn)盤(3)，盛水箱(4)通過安裝有液體流量儀(10)的進液管道(9)與抽吸泵(11)相連通，在盛水箱(4)內(nèi)安裝有液體成分分析探頭(29)，盛土箱(5)的頂部為開口結(jié)構(gòu)，在盛土箱(5)的內(nèi)部安裝有土壤成分分析探針(26)，旋轉(zhuǎn)盤(3)的頂部固定安裝有支架(15)，支架(15)的一側(cè)活動安裝有升降平臺(18)，升降平臺(18)的頂部安裝有土壤采樣旋轉(zhuǎn)電機(19)，土壤采樣旋轉(zhuǎn)電機(19)的輸出端與安裝在升降平臺(18)下部的外螺旋取料管(21)的頂部相連接。
3.根據(jù)權利要求1所述的東北黑土區(qū)水土資源承載力評價系統(tǒng)，其特征在于：所述的綜合數(shù)據(jù)庫通過數(shù)據(jù)融合算法和數(shù)據(jù)融合處理的方式對多尺度數(shù)據(jù)采集模塊采集的數(shù)據(jù)進行運算和處理。
4.根據(jù)權利要求1所述的東北黑土區(qū)水土資源承載力評價系統(tǒng)，其特征在于：所述的多尺度數(shù)據(jù)采集模塊采集的數(shù)據(jù)包括遙感影像、氣象數(shù)據(jù)、土壤水分、蒸散數(shù)據(jù)、徑流數(shù)據(jù)、水文數(shù)據(jù)以及移動采集設備采集的現(xiàn)場校驗數(shù)據(jù)。
5.根據(jù)權利要求2所述的東北黑土區(qū)水土資源承載力評價系統(tǒng)，其特征在于：所述的盛水箱(4)的頂部安裝有控制器(7)和水質(zhì)分析儀器(8)，控制器(7)內(nèi)安裝有聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸模塊，水質(zhì)分析儀器(8)通過導線與液體成分分析探頭(29)相連接，土壤成分分析探針(26)的頂部與安裝在盛土箱(5)上部的土壤分析儀器(6)相連接，水質(zhì)分析儀器(8)和土壤分析儀器(6)通過導線與控制器(7)相連接，控制器(7)通過聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸模塊與綜合數(shù)據(jù)庫相連接。
6.根據(jù)權利要求2所述的東北黑土區(qū)水土資源承載力評價系統(tǒng)，其特征在于：所述的盛水箱(...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：馬守田，高陽，李森，孟熠黎，周統(tǒng)，劉天宇，劉予徽，
申請(專利權)人：中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)田灌溉研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：
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