一种多尺度土壤墒情协同观测装置

摘要

一种多尺度土壤墒情协同观测装置，它由多个TDR土壤水传感器组成的无线观测网络WSN、区域土壤水分测量系统CRS1000B、卫星平台、笔记本电脑硬件装置平台和多尺度土壤墒情协同观测控制终端软件组成，在点、区域和卫星像元三种尺度土壤墒情协同观测方案下开展土壤墒情协同观测；本发明集成了现有先进装置和优势技术方法，通过协同观测方案设计，实现了多尺度土壤墒情协同观测，突破了土壤墒情遥感反演结果验证的瓶颈，拓展了应用和研究领域；其推广应用可服务于最严格的水资源管理、农业节水、旱情观测等业务，提高灌溉效益和水资源利用率。

主权项

一种多尺度土壤墒情协同观测装置，其特征在于：它由复数个TDR土壤水传感器组成的无线观测网络WSN、区域土壤水分测量系统CRS1000B、卫星平台、笔记本电脑硬件装置平台和多尺度土壤墒情协同观测控制终端软件组成，在点、区域和卫星像元三种尺度土壤墒情协同观测方案下开展土壤墒情协同观测；复数个TDR土壤水传感器组成无线观测网络WSN，实现点尺度上对一定深度土壤墒情的多点同步观测和无线传输；区域土壤水分测量系统CRS1000B，通过文件配置实现区域尺度平均土壤墒情的实时观测与按时数据传输；卫星平台实现对观测区植被和地表温度的瞬时观测；通过多尺度土壤墒情协同观测控制终端软件，实现对TDR土壤水传感器和区域土壤水分测量系统CRS1000B观测时间、步长间隔和传输时间的设置，通过集成的VTCI模型算法得到条件植被温度指数VTCI，进而通过回归分析，得到卫星像元尺度的土壤墒情；上述三种尺度的土壤墒情观测是在点、区域和卫星像元三种尺度协同观测方案下进行的，保证了观测时间、步长、数据传输的同步协调和装置架设空间关系的合理布置；所述复数个TDR土壤水传感器组成的无线观测网络WSN，是由复数个用于一定深度土壤墒情观测的TDR土壤水传感器构成，在无线观测网络WSN组网下工作，每个TDR土壤水传感器都带有通信模块，将测量结果按时自动发送；所述区域土壤水分测量系统CRS1000B，由中子探测器、数据采集器、气压辅助传感器、太阳能供电系统、安装支架、机箱、GSM无线网络传输模块组成，用来观测区半径300m、从地表到地下一定深度0‑50cm的圆柱形土层的平均土壤含水量；它能得到中小区域平均土壤含水量，且不需要破坏土壤，对于研究土壤水的动态变化具有独特优势；而且该系统预留开放式标准接口，增加传感器能实现生物量观测和冠层截留水观测；该系统解决了传统仪器观测土壤墒情差异大、耗时、费力、破坏大问题；所述卫星平台，是进行卫星通信或获取条件温度植被指数VTCI所需植被指数和地表温度参数遥感空间数据的公共服务平台；所述笔记本电脑，要求内存4G，硬盘320G，采用Win XP操作系统，用于无线观测网络WSN和CRS1000B观测数据的接收和处理，以及运行多尺度土壤墒情协同观测控制终端软件；所述多尺度土壤墒情协同观测控制终端软件，集成了TDR土壤水传感器和区域土壤水分测量系统CRS1000B的控制功能模块和VTCI模型算法，是应用IDL语言自主开发编写的软件程序，能实现观测时间、步长间隔和传输时间的协同设置，并实现了VTCI模型算法中“干边”和“湿边”的程序化自动提取、VTCI计算及像元尺度的土壤墒情反演计算。