一种盐碱地水盐运移监测系统及方法

本发明属于水盐监测，具体涉及一种盐碱地水盐运移监测系统及方法。

背景技术：

1、盐碱地水盐运移是指在盐碱地土壤中，水分和盐分通过各种物理过程(如扩散、对流等)发生迁移和重新分布的现象。这一过程对于盐碱地的治理和改良至关重要，因为它直接关系到土壤盐分的积累和分布，进而影响作物的生长和土地的生产力。盐碱地水盐运移的监测方法主要为田间实地观测方式，通过直接测量土壤水分和盐分的变化来获取数据，但这种方法难度较大、耗时费力且成本高。

2、在遥感技术应用于盐碱地水盐运移监测的过程中，一个核心的技术挑战是如何从遥感影像中准确提取土壤的水分和盐分信息。盐碱地的表面常常被各种类型的植被所覆盖，这些植被的生长状况和类型差异显著，导致遥感影像中包含了植被和土壤的混合光谱信息。这种混合光谱的存在，使得土壤水分和盐分信息的提取变得复杂，因为植被的光谱特征可能会干扰和影响土壤信息的准确识别，从而降低监测的准确性。此外，不同植被类型和生长阶段对光谱的贡献度不同，这进一步增加了光谱混合的复杂性，使得从这些混合光谱中分离出土壤的水分和盐分信息变得更加困难。除了植被的影响，盐碱地土壤本身的复杂性也是一个不容忽视的因素。土壤类型、盐分的组成和含量、土壤的水分状况以及土壤表面的结皮情况等，都会对遥感反射光谱特征产生影响。因此，还需要研究不同盐碱地土壤背景下水盐信息的光谱响应特征，建立针对性的遥感解译模型，提高水盐运移监测的精度和可靠性。

技术实现思路

1、本发明旨在解决现有技术的不足，提供了如下方案：

2、一种盐碱地水盐运移监测系统，包括：遥感数据收集模块、模型构建模块和水盐运移监测模块；

3、所述遥感数据收集模块用于获取待监测盐碱地的高光谱影像数据，并对所述高光谱影像数据进行分解，得到土壤光谱数据；

4、所述模型构建模块用于收集历史土壤数据和历史土壤光谱数据，并基于所述历史土壤数据和所述历史土壤光谱数据构建反演模型；

5、所述水盐运移监测模块基于所述土壤光谱数据和所述反演模型完成水盐运移监测。

6、优选的，所述遥感数据收集模块包括：数据收集单元、第一数据处理单元和数据分解单元；

7、所述数据收集单元用于收集待监测盐碱地的所述高光谱影像数据；

8、所述第一数据处理单元用于对所述高光谱影像数据进行处理，得到处理后光谱数据；

9、所述数据分解单元用于对所述处理后光谱数据进行分解，得到土壤光谱数据。

10、优选的，所述模型构建模块包括：历史数据收集单元、第二数据处理单元和模型构建单元；

11、所述历史数据收集单元用于收集所述历史土壤数据和所述历史土壤光谱数据；

12、所述第二数据处理单元用于对收集到的历史数据进行处理，得到处理后数据；

13、所述模型构建单元基于处理后的历史土壤数据和所述历史土壤光谱构建并训练所述反演模型。

14、优选的，所述水盐运移监测模块包括：土壤数据监测单元和运移计算单元；

15、所述土壤数据监测单元用于基于所述土壤光谱数据和所述反演模型获取所述待监测盐碱地的土壤水分数据和土壤盐分数据；

16、所述运移计算单元基于所述土壤水分数据和所述土壤盐分数据计算水盐运移数据，完成水盐运移监测。

17、本发明还提供了一种盐碱地水盐运移监测方法，所述监测方法应用于上述任一项所述的监测系统，包括以下步骤：

18、获取待监测盐碱地的高光谱影像数据，并对所述高光谱影像数据进行分解，得到土壤光谱数据；

19、收集历史土壤数据和历史土壤光谱数据，并基于所述历史土壤数据和所述历史土壤光谱数据构建反演模型；

20、基于所述土壤光谱数据和所述反演模型完成水盐运移监测。

21、优选的，得到所述土壤光谱数据的方法包括：

22、收集待监测盐碱地的所述高光谱影像数据；

23、对所述高光谱影像数据进行处理，得到处理后光谱数据；

24、对所述处理后光谱数据进行分解，得到土壤光谱数据。

25、优选的，构建所述反演模型的方法包括：

26、收集所述历史土壤数据和所述历史土壤光谱数据；

27、对收集到的历史数据进行处理，得到处理后数据；

28、基于处理后的历史土壤数据和所述历史土壤光谱构建并训练所述反演模型。

29、优选的，所述水盐运移监测的方法包括：

30、基于所述土壤光谱数据和所述反演模型获取所述待监测盐碱地的土壤水分数据和土壤盐分数据；

31、基于所述土壤水分数据和所述土壤盐分数据计算水盐运移数据，完成水盐运移监测。

32、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

33、本发明该利用遥感技术获取高光谱影像数据，通过数据分解得到土壤光谱数据，这一过程相较于传统的取样分析方法，大幅度提高了数据获取的效率和覆盖范围，同时降低了成本和对环境的干扰；在模型构建方面，系统通过收集历史土壤数据和光谱数据，构建反演模型，这一模型能够更准确地预测和模拟水盐运移过程。这种模型的建立，不仅提高了预测的准确性，而且通过历史数据的积累和分析，能够更好地理解土壤水盐运移的长期趋势和动态变化，为盐碱地的治理和改良提供了更为科学的决策支持；此外，系统的水盐运移监测模块能够实时监测土壤水分和盐分数据，通过运移计算单元计算水盐运移数据，实现了对盐碱地水盐状况的动态监控，这种实时监测能力，使得管理部门能够及时调整灌溉、排水等农业措施，有效控制土壤盐渍化进程，提高土地利用率和农业生产效率。

1.一种盐碱地水盐运移监测系统，其特征在于，包括：遥感数据收集模块、模型构建模块和水盐运移监测模块；

2.根据权利要求1所述一种盐碱地水盐运移监测系统，其特征在于，所述遥感数据收集模块包括：数据收集单元、第一数据处理单元和数据分解单元；

3.根据权利要求1所述一种盐碱地水盐运移监测系统，其特征在于，所述模型构建模块包括：历史数据收集单元、第二数据处理单元和模型构建单元；

4.根据权利要求1所述一种盐碱地水盐运移监测系统，其特征在于，所述水盐运移监测模块包括：土壤数据监测单元和运移计算单元；

5.一种盐碱地水盐运移监测方法，所述监测方法应用于权利要求1-4任一项所述的监测系统，其特征在于，包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述一种盐碱地水盐运移监测方法，其特征在于，得到所述土壤光谱数据的方法包括：

7.根据权利要求5所述一种盐碱地水盐运移监测方法，其特征在于，构建所述反演模型的方法包括：

8.根据权利要求5所述一种盐碱地水盐运移监测方法，其特征在于，所述水盐运移监测的方法包括：