CN211374497U - 一种基于高光谱成像的土壤剖面信息原位采集装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了土壤剖面观测技术领域的一种基于高光谱成像的土壤剖面信息原位采集装置，包括：标尺；成像组件，所述成像组件与所述标尺相对应；供电组件，所述供电组件通过导线与所述成像组件连接，所述标尺包括：标尺本体；两个安装板，两个所述安装板一左一右设置在所述标尺本体的左右两侧，所述安装板与所述标尺本体为一体加工而成；多个安装孔，多个所述安装孔分别纵向均匀开设在两个所述安装板的前表面，两个所述安装板上的所述安装孔的数量相同并且位置相对应，本实用新型能够进行原位土壤剖面采集，操作方便，能够有效保障土壤剖面信息采集的准确性。

Description

一种基于高光谱成像的土壤剖面信息原位采集装置

技术领域

本实用新型涉及土壤剖面观测技术领域，具体为一种基于高光谱成像的土壤剖面信息原位采集装置。

背景技术

土壤剖面指从地面垂直向下的土壤纵剖面，也就是完整的垂直土层序列，是土壤成土过程中物质发生淋溶、淀积、迁移和转化形成的。不同类型的土壤，具有不同形态的土壤剖面。土壤剖面可以表示土壤的外部特征，包括土壤的若干发生层次、颜色、质地、结构、新生体等。在土壤形成过程中，由于物质的迁移和转化，土壤分化成一系列组成、性质和形态各不相同的层次，称为发生层。发生层的顺序及变化情况，反映了土壤的形成过程及土壤性质。

土壤是农业发展的基础，研究土壤剖面信息对于研究土壤发生发育、养分物质迁移等有着极其重要的意义。传统的土壤剖面信息获取通过取样和室内化验分析，通常成本高、过程复杂且耗时耗力，难以快速获取土壤剖面信息。土壤高光谱是土壤理化性质的综合反映，对土壤信息的获取具有无损、快速等优点，已成为土壤属性研究的一个重要手段。但利用高光谱技术通常只能获得点位数据，难以获取土壤剖面的连续信息。高光谱成像技术是二维成像和高光谱技术的有机结合，可获取土壤剖面的连续高光谱图像，具有图谱合一的优势，为土壤剖面信息研究提供了一种新的思路和方法。

目前获取土壤剖面图像信息的装置有国外SisuROCK成像扫描装置、国内的三轴向土壤高光谱成像试验台、土壤剖面全景图像获取装置和土壤剖面观测装置。前两者只能在室内平台使用，需要采集完整的土壤剖面样本并运回室内再扫描分析，信息获取滞后，不能在野外实现对土壤剖面的原位测定，大大限制了高光谱成像仪的应用范围。后两者虽然可以应用于野外土壤剖面图像获取，但土壤剖面全景图像获取装置和土壤剖面观测装置均是使用的单个高光谱成像仪进行土壤剖面信息采集，太阳光线的照射容易对土壤剖面全景图像获取装置和土壤剖面观测装置这两种设备造成影响，无法有效的保障土壤剖面信息采集的准确性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于高光谱成像的土壤剖面信息原位采集装置，以解决上述背景技术中提出的目前获取土壤剖面图像信息的装置有国外SisuROCK成像扫描装置、国内的三轴向土壤高光谱成像试验台、土壤剖面全景图像获取装置和土壤剖面观测装置。前两者只能在室内平台使用，需要采集完整的土壤剖面样本并运回室内再扫描分析，信息获取滞后，不能在野外实现对土壤剖面的原位测定，大大限制了高光谱成像仪的应用范围。后两者虽然可以应用于野外土壤剖面图像获取，但土壤剖面全景图像获取装置和土壤剖面观测装置均是使用的单个高光谱成像仪进行土壤剖面信息采集，太阳光线的照射容易对土壤剖面全景图像获取装置和土壤剖面观测装置这两种设备造成影响，无法有效的保障土壤剖面信息采集的准确性的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种基于高光谱成像的土壤剖面信息原位采集装置，包括：

标尺；

成像组件，所述成像组件与所述标尺相对应；

供电组件，所述供电组件通过导线与所述成像组件连接。

优选的，所述标尺包括：

标尺本体；

两个安装板，两个所述安装板一左一右设置在所述标尺本体的左右两侧，所述安装板与所述标尺本体为一体加工而成；

多个安装孔，多个所述安装孔分别纵向均匀开设在两个所述安装板的前表面，两个所述安装板上的所述安装孔的数量相同并且位置相对应。

优选的，所述成像组件包括：

高光谱成像组件；

升降组件，所述升降组件固定安装在所述高光谱成像组件的底部中端。

优选的，所述高光谱成像组件包括：

安装箱；

第一高光谱成像仪，所述第一高光谱成像仪安装在所述安装箱的左侧顶部凹槽内；

第二高光谱成像仪，所述第二高光谱成像仪安装在所述安装箱的左侧底部凹槽内。

优选的，所述升降组件包括：

底板；

外支撑杆，所述外支撑杆焊接在所述底板的顶部中端，所述外支撑杆的内腔左右两侧均开设有滑槽；

电机，所述电机安装在所述外支撑杆的内腔底部；

丝杠，所述丝杠通过花键连接安装在所述电机的顶部输出轴上，所述丝杠的顶部与所述外支撑杆的顶部平齐；

内支撑杆，所述内支撑杆插接在所述外支撑杆的顶部，所述内支撑杆套接在所述丝杠的外壁上，所述内支撑杆的左右两侧底部设置有滑块，所述滑块与所述内支撑杆为一体加工而成，所述滑块与所述滑槽相匹配，所述滑块卡接在所述滑槽内；

螺母，所述螺母镶嵌在所述内支撑杆的底部中端，所述螺母的底部与所述内支撑杆的底部平齐，所述螺母套接在所述丝杠的外壁上；

顶板，所述顶板焊接在所述内支撑杆的顶部。

优选的，所述供电组件包括：

柴油发电机；

太阳能光伏组件，所述太阳能光伏组件通过支杆安装在所述柴油发电机的顶部。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型能够进行原位土壤剖面采集，操作方便，能够有效保障土壤剖面信息采集的准确性，第二高光谱成像仪通过数据线与计算机连接，太阳光线照射到土坑内的一侧壁上，土坑内的一侧壁上对光线进行漫反射，第二高光谱成像仪对漫反射的光线进行采集并传递到计算机上，计算机将记录剖面的连续一维图像及实时的高光谱数据，最终得到包含二维图像和一维高光谱数据的三维剖面高光谱图像，第一高光谱成像仪用于采集太阳光光线并传递到计算机上，对第二高光谱成像仪采集数据进行数据补偿，能够有效保障土壤剖面信息采集的准确性，电机通电启动带动丝杠旋转，通过丝杠的旋转带动螺母在丝杠上移动，通过螺母带动内支撑杆上下移动，顶板通过螺栓与安装箱的底部连接在一起，通过内支撑杆带动顶板上下移动，通过顶板带动安装箱上下移动，通过安装箱带动第一高光谱成像仪和第二高光谱成像仪上下移动，通过丝杠传动调整第一高光谱成像仪和第二高光谱成像仪的高度。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型标尺结构示意图；

图3为本实用新型成像组件结构示意图；

图4为本实用新型高光谱成像组件结构示意图；

图5为本实用新型升降组件结构示意图；

图6为本实用新型供电组件结构示意图。

图中：100标尺、110标尺本体、120安装板、130安装孔、200成像组件、210高光谱成像组件、211安装箱、212第一高光谱成像仪、213第二高光谱成像仪、220升降组件、221底板、222外支撑杆、223电机、224丝杠、225内支撑杆、226螺母、227顶板、300供电组件、310柴油发电机、320太阳能光伏组件。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型提供一种基于高光谱成像的土壤剖面信息原位采集装置，能够进行原位土壤剖面采集，操作方便，能够有效保障土壤剖面信息采集的准确性，请参阅图1，标尺100、成像组件200和供电组件300；

请参阅图1和图2，标尺100包括：

标尺本体110放置挖好的土坑内，标尺本体110固定在土坑内的一侧壁上；

两个安装板120一左一右设置在标尺本体110的左右两侧，安装板120与标尺本体110为一体加工而成；

多个安装孔130分别纵向均匀开设在两个安装板120的前表面，两个安装板120上的安装孔130的数量相同并且位置相对应，将固定钎贯穿安装孔130，通过固定钎和安装孔130的配合将安装板120固定在土坑内的一侧壁上，通过安装板120将标尺本体110纵向固定在土坑内的一侧壁上；

请参阅图1、图3、图4和图5，成像组件200与标尺100相对应，成像组件200包括：

高光谱成像组件210包括：

安装箱211；

第一高光谱成像仪212安装在安装箱211的左侧顶部凹槽内，第一高光谱成像仪212通过数据线与计算机连接，第一高光谱成像仪212用于采集太阳光光线并传递到计算机上，对第二高光谱成像仪213采集数据进行数据补偿，能够有效保障土壤剖面信息采集的准确性；

第二高光谱成像仪213安装在安装箱211的左侧底部凹槽内，第二高光谱成像仪213通过数据线与计算机连接，太阳光线照射到土坑内的一侧壁上，土坑内的一侧壁上对光线进行漫反射，第二高光谱成像仪213对漫反射的光线进行采集并传递到计算机上，计算机将记录剖面的连续一维图像及实时的高光谱数据，最终得到包含二维图像和一维高光谱数据的三维剖面高光谱图像；

升降组件220固定安装在高光谱成像组件210的底部中端，升降组件220包括：

底板221的顶部四角开设有固定孔，底板221通过固定钎固定在土坑的内腔底部；

外支撑杆222焊接在底板221的顶部中端，外支撑杆222的内腔左右两侧均开设有滑槽；

电机223安装在外支撑杆222的内腔底部；

丝杠224通过花键连接安装在电机223的顶部输出轴上，丝杠224的顶部与外支撑杆222的顶部平齐，电机223通电启动带动丝杠224旋转；

内支撑杆225插接在外支撑杆222的顶部，内支撑杆225套接在丝杠224的外壁上，内支撑杆225的左右两侧底部设置有滑块，滑块与内支撑杆225为一体加工而成，滑块与滑槽相匹配，滑块卡接在滑槽内；

螺母226镶嵌在内支撑杆225的底部中端，螺母226的底部与内支撑杆225的底部平齐，螺母226套接在丝杠224的外壁上，通过丝杠224的旋转带动螺母226在丝杠224上移动，通过螺母226带动内支撑杆225上下移动；

顶板227焊接在内支撑杆225的顶部，顶板227通过螺栓与安装箱211的底部连接在一起，通过内支撑杆225带动顶板227上下移动，通过顶板227带动安装箱211上下移动，通过安装箱211带动第一高光谱成像仪212和第二高光谱成像仪213上下移动，通过丝杠传动调整第一高光谱成像仪212和第二高光谱成像仪213的高度；

请参阅图1和图6，供电组件300通过导线与成像组件200连接，供电组件300包括：

柴油发电机310通过导线与蓄电池连接，蓄电池通过导线与第一高光谱成像仪212、第二高光谱成像仪213和电机223连接，柴油发电机310为辅助电源；

太阳能光伏组件320通过支杆安装在柴油发电机310的顶部，太阳能光伏组件320通过导线与蓄电池，蓄电池通过导线第一高光谱成像仪212、第二高光谱成像仪213和电机223连接，太阳能光伏组件320为主要电源，通过太阳能光伏组件320将光能转换为电能存储在在蓄电池内，当太阳能光伏组件320无法将蓄电池内的电能充满时启动柴油发电机310对蓄电池进行充能，通过太阳能光伏组件320与柴油发电机310的配合使用能够有效的节约能源的前提下保障电能的充足。

虽然在上文中已经参考实施例对本实用新型进行了描述，然而在不脱离本实用新型的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，本实用新型所披露的实施例中的各项特征均可通过任意方式相互结合起来使用，在本说明书中未对这些组合的情况进行穷举性的描述仅仅是出于省略篇幅和节约资源的考虑。因此，本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (4)

1.一种基于高光谱成像的土壤剖面信息原位采集装置，其特征在于：包括：

标尺（100）；

成像组件（200），所述成像组件（200）与所述标尺（100）相对应，所述成像组件（200）包括：

高光谱成像组件（210）；

升降组件（220），所述升降组件（220）固定安装在所述高光谱成像组件（210）的底部中端，所述升降组件（220）包括：

底板（221），所述底板（221）的顶部四角开设有固定孔；

外支撑杆（222），所述外支撑杆（222）焊接在所述底板（221）的顶部中端，所述外支撑杆（222）的内腔左右两侧均开设有滑槽；

电机（223），所述电机（223）安装在所述外支撑杆（222）的内腔底部；

丝杠（224），所述丝杠（224）通过花键连接安装在所述电机（223）的顶部输出轴上，所述丝杠（224）的顶部与所述外支撑杆（222）的顶部平齐；

内支撑杆（225），所述内支撑杆（225）插接在所述外支撑杆（222）的顶部，所述内支撑杆（225）套接在所述丝杠（224）的外壁上，所述内支撑杆（225）的左右两侧底部设置有滑块，所述滑块与所述内支撑杆（225）为一体加工而成，所述滑块与所述滑槽相匹配，所述滑块卡接在所述滑槽内；

螺母（226），所述螺母（226）镶嵌在所述内支撑杆（225）的底部中端，所述螺母（226）的底部与所述内支撑杆（225）的底部平齐，所述螺母（226）套接在所述丝杠（224）的外壁上；

顶板（227），所述顶板（227）焊接在所述内支撑杆（225）的顶部；

供电组件（300），所述供电组件（300）通过导线与所述成像组件（200）连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于高光谱成像的土壤剖面信息原位采集装置，其特征在于：所述标尺（100）包括：

标尺本体（110）；

两个安装板（120），两个所述安装板（120）一左一右设置在所述标尺本体（110）的左右两侧，所述安装板（120）与所述标尺本体（110）为一体加工而成；

多个安装孔（130），多个所述安装孔（130）分别纵向均匀开设在两个所述安装板（120）的前表面，两个所述安装板（120）上的所述安装孔（130）的数量相同并且位置相对应。

3.根据权利要求1所述的一种基于高光谱成像的土壤剖面信息原位采集装置，其特征在于：所述高光谱成像组件（210）包括：

安装箱（211）；

第一高光谱成像仪（212），所述第一高光谱成像仪（212）安装在所述安装箱（211）的左侧顶部凹槽内；

第二高光谱成像仪（213），所述第二高光谱成像仪（213）安装在所述安装箱（211）的左侧底部凹槽内。

4.根据权利要求1所述的一种基于高光谱成像的土壤剖面信息原位采集装置，其特征在于：所述供电组件（300）包括：

柴油发电机（310）；

太阳能光伏组件（320），所述太阳能光伏组件（320）通过支杆安装在所述柴油发电机（310）的顶部。

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