[发明专利]一种采用太阳有效辐射值对果树定位的方法

说明书

技术领域

本发明属于果树定位的方法领域，尤其涉及一种采用太阳有效辐射值进行果树定位的方法。

背景技术

太阳辐射是驱动地球五大圈层运作的重要能源，所有生物的生命活动都有赖于直接或间接通过各种形式获得太阳辐射能。在太阳光谱中，400～700nm波段称为光合有效辐射，是植物进行光合作用形成初级生物量的重要能源，是气候生产潜力的重要因素。

光合有效辐射是指太阳辐射中能被绿色植物的叶绿体吸收来用于光合作用，从而实现物质积累的这部分辐射。植物的冠层结构即是植物群体地上部分总的绿色覆盖层，它影响着植物对太阳有效辐射的截获。

作物的生长离不开光合作用的影响，其中作物冠层的结构影响着作物对光的截获以及光在果园中的分布情况，因此直接影响着果实的产量高低。果实每单位面积的产量已被证明与作物对光的截获存在着正相关，光截获以及光分布的不均匀，均会减小果实的大小、降低果实的产量和质量。提高光截获量的方法有高密度种植，保持合适大小和形状的树冠结构，以及提高叶面积指数等，其中对作物冠层结构的合理优化已成为果园管理的一项重要技术指标。目前还没有报导关于采用光合有效辐射值进行果树定位的研究。

公开号为101266657的专利文献公开了一种果树的定位方法，该方法以选取标志树作为定点树，在距标志树干1-10米线范围内确立定位点，给定点做出标识，并用GPS接收机采集定位点的信息，实现对各区域内果树的定位。

上述的专利中，采用传统的果树定位方法——GPS定位法，但是该方法的可行性与测量精度等容易受天气，树冠大小等影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种采用太阳有效辐射值进行果树定位的方法，解决了传统的GPS方法受天气、树冠大小等影响。

一种采用太阳有效辐射值对果树定位的方法，包括以下步骤：

1）利用传感器采集果树树阴各个位置在当前太阳角度下的太阳有效辐射值；

2）根据当前太阳角度，将采集到的各太阳有效辐射值分为若干组，同属一组的太阳有效辐射值所对应的地理位置沿与太阳角度相应的方向依次排列；

3）对同属一组的太阳有效辐射值求平均值，得到各组数据的平均值，对这些平均值进行一阶求导，在求导结果为0的平均值所对应的那组数据中，获得各数据点地理位置的连线；

4）在不同太阳角度下，重复步骤1）～步骤3）得到另一连线，确定两条连线的交点即为树根的位置点。

本发明中的各果树树阴没有重叠，树冠相对规整，树冠顶端的位置与树根位置大致处在同一垂线，采集太阳有效辐射值时采集范围大致覆盖整个树阴，数据间隔点越密越准确。

传感器为PAR传感器，用于采集果树树阴各个位置的太阳有效辐射值，为提高采集效率，传感器一般为并排布置的18个，均安装在一采集车上，且间隔最大的两个传感器之间的长度与果树树阴的长度相适应，通过控制采集车在果树树阴范围内移动，可一次性完成对果树树阴各个位置的采集。

在步骤1）中，采集太阳有效辐射值时，同时记录传感器的实时地理位置，该实时地理位置即为步骤2）中太阳有效辐射值所对应的地理位置。

优选的，采用GPS定位仪记录传感器的实时地理位置，同时记录数据采集时的时间，通过经纬度等运算获取当时当地的太阳角度值，还可以根据GPS定位仪和各PAR传感器的位置关系计算出每个采集的点的地理位置信息。

在步骤2）中，各太阳有效辐射值分为若干组后，对每组太阳有效辐射值进行插值处理。PAR传感器采集的点是不规则的，将PAR传感器采集的太阳有效辐射值分组后，有些地理位置的数据会有缺失，为补充缺失数据，需对每组太阳有效辐射值进行插值处理，该插值处理的方法优选为三角插值法，通过在数据点之间连线以建立起若干个三角形来进行插值运算。

在步骤3）中，对一阶求导的结果连线，并对连线进行平滑处理。经过平滑处理的数据可以精确地将一阶导数为0的点对应到原始的PAR采集数据中，并获得各数据点地理位置的连线；

其中的平滑处理采用Savitzky-Golay平滑，平滑窗口设为5，它是一种直接处理时间域内数据平滑问题的方法，主要是采用最小二乘法对窗口内的多个点进行多项式的拟合。

本发明采用太阳有效辐射值对果树的位置信息进行定位研究，经过数据差值、一阶求导、数据平滑等算法，实现对果树的位置信息进行准确的定位，同时为实现果实剪枝的自动化操作提供了前提条件，可降低劳动力成本，具有极强的适用性、经济性和应用价值。

附图说明