[发明专利]一种农田土壤表层残膜残留量的测量方法及系统

说明书

本发明公开了一种农田土壤表层残膜残留量的测量方法，包括用无人机下端图像传感器对测量区域进行图像拍摄，拍摄后的图像信息由无人机上的图像发射器发射无线图像信号，图像接收器获取图像信号并将图像信号输入至计算机系统，将获取的农田图像变成灰度图像；设置残膜的灰度区分阀值，进行残膜图像分割，将图像进行二值化处理；通过闭合运算与腐蚀运算，将二值化后的残膜形状灰度值进行量化统计相加，最终得出测量区域农田表面的残膜残留量的量化值。结果表明，与人工测量方法相比，图像识别方法的误差度均值为4.82％，测量精度一致性较好，对于农业污染的田间数据，完全满足测量精度。本发明还公开了一种农田土壤表层残膜残留量的测量系统，所述测量系统包括无人机，图像传感器，图像发射器，图像接收器和计算机。

技术领域

本发明属于图像识别与测量技术领域，主要涉及平作区农田残膜污染物在农田中残留量的计算机图像识别测量的方法和系统。

背景技术

随着地膜技术的不断应用与推广，残膜污染问题日益严重，尤其是新疆、东北等主要的覆膜播种区域，残膜污染问题已经影响到了当地农业的可持续发展问题，根据农业部测算，新疆平作区部份地区农田残膜残留量已经达到了250～300kg/hm²，残膜污染问题已经成了一个急需解决的重大难题。

为了解决或降低残膜污染的问题，现有技术中的一种思路是使残膜更容易回收，如文献1公开了一种易回收环保地膜及制备方法，这种思路增加了地膜的制造成本；文献2公开了便于回收的地膜，该地膜使用起来很繁琐。

还有一种思路是用专用工具来清除残膜，如文献3公开了地膜清除工具，文献4公开了一种残留地膜回收机等。但是，不同地膜残留量所需清除方式也不同，特别是较大面积的农田，不同地块的农膜残留情况需要首先预估农膜残留量。

残膜污染问题的解决首先需要进行对当地地块残膜残留量的测算，用测算后的残膜残留量值来衡量当地农田残膜污染情况。目前在测算方法上，主要采用以对角线法、梅花点法、棋盘点法和蛇形线法等田间野外采样法，人工将1m×1m的正方形的田间样块中取出耕层土壤，将土壤中的残膜数量进行人工筛选，最后统计1m×1m样块中的残膜残留量，以此来测算当地区的每公顷残膜残留量。目前，这种人工采样的方法进度较慢，无法进行大面积农田残膜残留量的快速计算；大面积的测算需要大量的人力物力费用，浪费了较多的调研时间；且由于不同地块的种植信息不同，统计后的残膜残留量数据存在一定的误差，影响了计算精度。

文献5公开了一种耕层土壤中地膜残留污染系数监测方法，该本发明涉及一种耕层土壤中地膜残留污染系数监测方法，该具体过程为：步骤a，选取采样点进行采样；步骤b，样品检测与处理；步骤b1，样品粗拣，去除土块、湿土；步骤b2，样品细拣；步骤b3，残膜片数统计；步骤b4，残膜质量统计；步骤b6，残膜漂洗；步骤b7，残膜烘干；步骤b8，再次细拣；步骤b9，残膜恒重；步骤c，地膜残留污染系数的计算；步骤c1，残留量的计算；步骤c2，残留污染系数的计算。该发明通过选择典型的具有代表性覆盖过地膜的农田，对其调查检测，获取土壤地膜残留量，计算地膜残留系数，摸清地膜在土壤中的残留数量，准确评价地膜污染程度。

该方法的操作步骤繁琐，属于人工测算残膜污染数据的范畴，至少有如下问题：

(1)人工测量的工作量过大，仅适用于小区域的实验测定，对于一个省级区域或国家级区域测量，工作量过大。

(2)工作步骤过多，操作细节过多容易产生数据误差，影响测量精度。

(3)对于大面积测量，测量工作量较大，不能实现同一时间段的数据测量，土壤中残膜通过时空迁移产生了变化，因此，测量的数据没有考虑残膜随土壤耕作时间的变化影响。

参考文献

文献1：CN105367887。

文献2：CN102919087。

文献3：CN204681800U。