[发明专利]一种基于机载土壤水分传感器的无人机旱情检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种旱情检测方法，特别是涉及了一种基于机载土壤水分传感 器的无人机旱情检测方法。

背景技术

旱灾是指因气候严酷或不正常的干旱而形成的气象灾害。一般指因土壤水 分不足，农作物水分平衡遭到破坏而减产或歉收从而带来粮食问题，甚至引发 饥荒。同时，旱灾亦可令人类及动物因缺乏足够的饮用水而致死。此外，旱灾 后则容易发生蝗灾，进而引发更严重的饥荒，导致社会动荡。

20世纪以来，我国已经遭遇过多次重大旱灾，每一次都对我国的农业、工 业、经济等方面造成巨大的损失。全世界本世纪内发生的“十大灾害”中旱灾 高居首位总计有5次，且在这5次世界性特大旱灾中，我国就占有其中的3次， 分别是1920年，中国北方大旱，山东、河南、山西、陕西、河北等省遭受了40 多年未遇的大旱灾，灾民2000万，死亡50万人；1928—1929年，中国陕西大 旱，陕西全境共940万人受灾，死者达250万人，逃难者40余万人，被卖妇女 竟达30多万人；1943年，中国广东大旱，许多地方年初至谷雨没有下雨，造成 严重粮荒，仅台山县饥民就死亡15万人，有些灾情严重的村子，人口损失过半。 由此可见我国是旱灾经常“光顾”的国家。

目前旱情的预测主要是通过综合气象干旱指数CI来进行判断的，CI是利用 近30天和近90天降水量标准化降水指数，以及近30天相对湿润指数进行综合 而得，其值具有相当高的代表性，但是仅仅依靠这些数据只能够了解CI指数对 应的区域的大致旱情，要了解到具体旱情需要对该区域进行进一步具体的调查 和检测。

目前对于旱情的监测许多时候都通过卫星采集到的MODIS数据结合土壤 实测数据进行，这种方法对于区域监测具有很大的意义，但是卫星监测所得到 的数据最大分辨率为250米，所以在对于子区域监测方面未必能够做到准确判 断。

发明内容

本发明的目的是针对在区域中更加细致的旱情检测，提出一种基于机载土 壤水分传感器的无人机旱情检测方法。

本发明的技术方案是包括如下步骤：

1)采用主要由无人机及其配套的遥控器与上位机组成的监测装置，上位机 与无人机之间通过无线传输模块连接；无人机上装载有GPS定位模块、气压计、 陀螺仪、土壤水分传感器以及带有摄像头的云台机构，土壤水分传感器用于测 量采样点土壤的含水量以及土壤温度；

2)根据所要监测旱情区域的实际情况将监测旱情区域划分成多个子区域， 每个子区域内设置多个土壤水分含量采样点；

3)将土壤水分含量采样点的位置坐标输入上位机，通过无线传输模块发送 至无人机，无人机接收到土壤水分含量采样点的位置坐标后起飞进入自动巡航 模式对所有土壤水分含量采样点进行依次采样；

4)对于每个土壤水分含量采样点，无人机在自动巡航模式下起飞到该土壤 水分含量采样点所在位置坐标的上空悬停后，将无人机切换至遥控器控制模式， 操控无人机降落至地面，通过机载的土壤水分传感器测量该土壤水分含量采样 点的土壤水分含量和土壤温度，并通过机载的PCMS收发模组传送至上位机；

5)上位机接收到无人机上传的所有土壤水分含量采样点数据后，对每个子 区域所有采样点的土壤水分含量进行数据处理，并结合电子地图进行标记完成 检测。

所述的步骤5)中，所述上位机将接收到的子区域各个采样点的土壤水分含 量与重大旱情临界值进行比较，若土壤水分含量大于该临界值，则将该采样点 的土壤水分含量标注在电子地图的对应坐标位置，再将接收到的每个子区域下 所有采样点的土壤水分含量取平均值，根据旱情等级判断该子区域的旱情等级， 旱情等级在电子地图对应的该子区域标记颜色，不同的旱情等级标记不同的颜 色。

所述的旱情等级按照以下方式划分：土壤中水分含量大于30％的不进行旱 情等级划分，将土壤中水分含量在0～30％之间的划分成四个等级，20％～30％为 第一级，10％～15％为第二级，5％～10％为第三级，0～5％为第四级。

所述的每个子区域内的多个土壤水分含量采样点至少包含每个子区域内农 田、草地的土壤水分含量采样点。

所述的监测旱情区域按照行政区域划分成多个子区域。

本发明的有益效果是：