2021年3月,在对车载式实时分析决策系统、仪器设备、差分GPS系统进行改进后,史舟教授团队赴项目新疆维吾尔自治区阿克苏地区阿拉尔市进行野外试验,完成对土壤样品的采集和光谱的测量,其中重点完成车载式on thego设备的光谱测定与示范。参与此项工作的人员有:浙江大学周炼清副教授、王楠、薛杰、张祥林、徐翰懿、谢铁藜,塔里木大学彭杰教授、柳维扬教授、蒋青松教授、冯春晖等7人。
1、 示范区样点布设与测定
本次采样地点在新疆维吾尔自治区阿克苏地区阿拉尔市试验田,区域面积约为240亩,试验区按照田埂划分的网格(10*12的均匀网格)进行田块间隔采样,样点设置在所在小田块的中心区域,共60个样点。当前正处于春灌前期,示范区未种植棉花等作物,为裸土。
采样前先记录样点的GPS坐标,同时进行EM38测定,在挖开的土壤剖面上,距地面5、15、25cm处用ASD分别测定土壤原位光谱,最后充分混匀,密封袋取土。
图1 核心示范区采样点分布示意(左),原位光谱测量(右)
图2 外业工作合照
2、车载式on the go设备光谱测量
车载式on the go设备包括拖拉机、车载平台、光谱仪、差分GPS、光谱探头部分。该设备行进间实时定位精度较高,可达到厘米级,且行进间设备振动较小,同时,光谱探头在设计时,克服了土壤光谱测量过程中外界杂散光进入的问题,可以提升光谱预测精度。
本次示范工作选取了两个田块进行肥力测量,根据时间间隔均匀采集36个样点,目前已经实现野外光谱行进间采集、实时GPS定位、土壤肥力指标预测等模块的功能,性能较为稳定。同时,本次实验在车载式on the go设备采样处测量原位光谱,进行精度验证等后续分析。
图3 车载式on the go设备主体结构
车载式on the go设备工作流程如图4所示。首先,需要将各个部件组装、搭载到农用拖拉机上,以满足野外行进式实时土壤检测的需求。在设备启动前,需要对探头进行白板校正,为后期实验过程中所采集信息的精准性提供保证。工作过程中,铧犁会犁出10cm左右深的泥沟,犁底表面基本平整。固定的铧犁后部的探头直接与犁底土壤表面接触进行土壤光谱的采集。光谱预处理模块以及光谱模型集成在“可见-近红外土壤监测分析平台”系统中,用户只需要按实际使用场景设置采集参数即可开始检测,直接显示土壤属性的实时检测结果。