一種土壤表面粗糙度測(cè)量方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種土壤表面粗糙度測(cè)量方法，通過(guò)對(duì)土壤表面粗糙度測(cè)量板進(jìn)行拍攝，然后對(duì)拍攝的圖片進(jìn)行處理，獲取各個(gè)探針的實(shí)際高度值并計(jì)算出表征土壤表面粗糙度的均方根高度和相關(guān)長(zhǎng)度。本發(fā)明通過(guò)拍攝獲取土壤表面起伏的高度差，采集便利，耗時(shí)短，測(cè)量效率高。
【專利說(shuō)明】一種土壤表面粗糙度測(cè)量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于遙感土壤參數(shù)測(cè)量【技術(shù)領(lǐng)域】，更為具體地講，涉及一種土壤粗糙度測(cè)
量方法。
【背景技術(shù)】
[0002]土壤表面粗糙度是表征土壤水文特性和影響土壤性質(zhì)的一個(gè)重要參量。在微波遙感中，土壤表面粗糙度是影響土壤微波散射特性的重要因素，是土壤微波散射模型中的重要參量，也是土壤參數(shù)反演的主要參量，因此需要準(zhǔn)確評(píng)估和測(cè)量土壤表面粗糙度。土壤表面粗糙度由均方根高度和相關(guān)長(zhǎng)度表示，這兩個(gè)參量分別在垂直方向和水平方向表征了土壤表面的起伏情況，即粗糙度。
[0003]土壤表面粗糙度的測(cè)量方法通常有接觸式和非接觸式兩種方式。非接觸式方法采用激光進(jìn)行測(cè)量，這種測(cè)量方法所用的測(cè)量裝置成本相對(duì)較高。接觸式測(cè)量方法是測(cè)量時(shí)儀器與土壤接觸，接觸式方法主要有測(cè)針?lè)ā㈡湕l法和桿尺法。
[0004]目前，土壤表面粗糙度測(cè)試大多是基于桿尺法的接觸式測(cè)量方式，雖然其所用測(cè)量裝置成本較低，但其測(cè)量時(shí)需要將裝置插入土壤內(nèi)部，這對(duì)土壤表面具有一定破壞性，因此測(cè)量過(guò)程耗時(shí)耗力，而且測(cè)量的精度和速度都難以滿足要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種適用于野外土壤粗糙度測(cè)量，數(shù)據(jù)采集便利，測(cè)量效率較高，耗時(shí)較短的土壤表面粗糙度測(cè)量方法。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明中的土壤表面粗糙度測(cè)量板，包括垂直放置的底板、若干探針；
[0007]所述底板為矩形，長(zhǎng)度為0.8?1.2米、高度為0.4?0.6米，且在四個(gè)角位置分別設(shè)有一個(gè)明顯的十字標(biāo)識(shí)；
[0008]所述的若干探針垂直均勻置于底板前面，在每個(gè)探針底端套有圓帽，且底端與土壤表面接觸，并可根據(jù)土壤表面起伏上下移動(dòng)；探針頂端針尖形狀，探針的上段與底板色彩對(duì)比度明顯，且與底板色彩對(duì)比度明顯的探針上段部分的長(zhǎng)度大于土壤表面起伏的高度差;
[0009]通過(guò)高分辨率的數(shù)碼相機(jī)盡可能地以平視的角度拍攝土壤表面粗糙度測(cè)量板，獲得反映土壤表面粗糙度的照片，然后獲得十字標(biāo)識(shí)的像素點(diǎn)坐標(biāo)，并根據(jù)十字標(biāo)識(shí)實(shí)際的垂直距離，獲得像素點(diǎn)到距離的垂直比例系數(shù)；再厚獲取照片中各個(gè)探針頂端的像素點(diǎn)縱坐標(biāo)并作高度值，依據(jù)垂直比例系數(shù)得到實(shí)際高度值，該高度值反映了各個(gè)探針?biāo)谖恢玫钠鸱闆r；最后根據(jù)各個(gè)探針的實(shí)際高度值計(jì)算出表征土壤表面粗糙度的均方根高度和相關(guān)長(zhǎng)度。
[0010]一種土壤表面粗糙度的測(cè)量方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0011](I)、將土壤表面粗糙度測(cè)量板平穩(wěn)垂直放置在被測(cè)土壤表面；[0012](2)、在距離土壤表面粗糙度測(cè)量板4m_5m處用高分辨率數(shù)碼相機(jī)盡可能以平視的角度拍攝粗糙度測(cè)量板，獲得一張反映土壤表面粗糙度的圖片；
[0013](3)、將土壤表面粗糙度測(cè)量板平穩(wěn)垂直放置到被測(cè)土壤表面的不同位置，放置方向不限，但要求位置之間不存在重疊區(qū)域，用步驟(2)同樣的方法拍攝，這樣重復(fù)，獲得20張大于等于反映土壤表面粗糙度的圖片；
[0014](4)、對(duì)每一張已拍攝粗的土壤表面粗糙度測(cè)量板的圖片，采用以下方式進(jìn)行處理:
[0015]4.1)、在電腦上用任意一款圖像處理軟件,如Windows自帶的畫圖軟件、A⑶See或Adobe Photoshop，將已拍攝粗的土壤表面粗糙度測(cè)量板的圖片的分辨率修改到合適大小，修改后的圖片像素最好為1280*768，先依次記錄土壤表面粗糙度測(cè)量板四個(gè)角上十字標(biāo)識(shí)的像素點(diǎn)坐標(biāo)依次記錄；然后利用圖像處理軟件的“裁剪”工具截取包含所有探針完整上段部分的圖片；
[0016]4.2)、利用圖像處理程序?qū)厝“刑结樛暾隙尾糠值膱D片首先進(jìn)行灰度和亮度濾波，并將圖片進(jìn)行二值化處理；然后處理可能出現(xiàn)的同值現(xiàn)象；其中，同值是指不同探針頂端連在一起成為一個(gè)點(diǎn)，或異值是同一探針頂端分成了兩個(gè)點(diǎn)；
[0017]4.3)、提取處理后的包含所有探針完整上段部分圖片中每個(gè)頂端的縱坐標(biāo)，并確保每個(gè)探針頂端提取一個(gè)縱坐標(biāo)，依次存入探針高度的數(shù)組；
[0018]4.4)、根據(jù)土壤表面粗糙度測(cè)量板四個(gè)角上十字標(biāo)識(shí)之間的實(shí)際距離，計(jì)算垂直比例系數(shù)，完成像素點(diǎn)到實(shí)際距離的換算；
[0019]
【權(quán)利要求】
1.一種土壤表面粗糙度的測(cè)量方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)、將土壤表面粗糙度測(cè)量板平穩(wěn)垂直放置在被測(cè)土壤表面； (2)、在距離土壤表面粗糙度測(cè)量板4m-5m處用高分辨率數(shù)碼相機(jī)盡可能以平視的角度拍攝粗糙度測(cè)量板，獲得一張反映土壤表面粗糙度的圖片； (3)、將土壤表面粗糙度測(cè)量板平穩(wěn)垂直放置到被測(cè)土壤表面的不同位置，放置方向不限，但要求位置之間不存在重疊區(qū)域，用步驟(2)同樣的方法拍攝，這樣重復(fù)，獲得20張大于等于反映土壤表面粗糙度的圖片； (4)、對(duì)每一張已拍攝粗的土壤表面粗糙度測(cè)量板的圖片，采用以下方式進(jìn)行處理: . 4.1)、在電腦上用任意一款圖像處理軟件，如Windows自帶的畫圖軟件、A⑶See或Adobe Photoshop，將已拍攝粗的土壤表面粗糙度測(cè)量板的圖片的分辨率修改到合適大小，修改后的圖片像素最好為1280*768，先依次記錄土壤表面粗糙度測(cè)量板四個(gè)角上十字標(biāo)識(shí)的像素點(diǎn)坐標(biāo)依次記錄；然后利用圖像處理軟件的“裁剪”工具截取包含所有探針完整上段部分的圖片； . 4.2)、利用圖像處理程序?qū)厝“刑结樛暾隙尾糠值膱D片首先進(jìn)行灰度和亮度濾波，并將圖片進(jìn)行二值化處理；然后處理可能出現(xiàn)的同值現(xiàn)象；其中，同值是指不同探針頂端連在一起成為一個(gè)點(diǎn)，或異值是同一探針頂端分成了兩個(gè)點(diǎn)； . 4.3)、提取處理后的包含所有探針完整上段部分圖片中每個(gè)頂端的縱坐標(biāo)，并確保每個(gè)探針頂端提取一個(gè)縱坐標(biāo)，依次存入探針高度的數(shù)組； .4.4)、根據(jù)土壤表面粗糙度測(cè)量板四個(gè)角上十字標(biāo)識(shí)之間的實(shí)際距離，計(jì)算垂直比例系數(shù)，完成像素點(diǎn)到實(shí)際距離的換算；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的土壤表面粗糙度的測(cè)量方法，其特征在于，還包括定標(biāo)步驟，將土壤表面粗糙度測(cè)量板垂直放置在水平光滑的表面上，按照上述方法提取出探針頂端各點(diǎn)的坐標(biāo)，按步驟I到步驟4.3的方法獲得一組探針高度數(shù)組作為定標(biāo)探針高度數(shù)組，進(jìn)行測(cè)量時(shí)，步驟4.3得到的探針高度數(shù)組中各探針的高度還要減去定標(biāo)探針高度數(shù)組對(duì)應(yīng)的探針聞度。
【文檔編號(hào)】G01B11/30GK103940381SQ201410140284
【公開日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2012年9月3日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月3日
【發(fā)明者】陳彥, 童玲, 賈明權(quán), 龐少峰 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)