[发明专利]一种树木根系立体扫描系统及方法

说明书

本发明涉及一种树木根系立体扫描系统及方法，无人树根探测车包括车体、驱动轮、自主导航模块、RTK—GPS模块、数传模块、中控系统和供能系统；所述车体底部安装有驱动轮，驱动轮与车体之间通过可伸缩的轴连接，每个驱动轮配有单独电机；所述无人树根探测车上装载有用于控制运动轨迹的自主导航模块、用于无人树根探测车林间定位的RTK—GPS模块和用于无人树根探测车与地面站通信的数传模块。树根立体扫描模块包括探地雷达、云台，树木定位模块包括二维激光测距仪和图像传感器。本发明可及时、简单、有效地探测林间树木根系，不会损伤树木根系，且设置的多个灵活安置的雷达装置，保证了探测结果的准确性，同时减少人工、提高效率。

技术领域

本发明涉及植保技术领域，具体涉及一种树木根系立体扫描系统及方法。

背景技术

根系作为树木的重要器官，从土壤中吸收水分和养分，供树木地上部分健康生长，对于维持生态系统的能量流动和物质循环意义重大。近年来，对植物根系在全球气候变化中的作用研究表明：粗根(直径>2mm)生物量会随着二氧化碳浓度的升高而增加，这说明粗根可以长期吸收和存储树根周围环境中过量的二氧化碳，这对于生态系统中的碳循环是极为重要的。探地雷达是一种利用电磁波对地下目标进行无损探测的技术，作为一种无损性探测工具，在直接进行无损探测根的分布形态和根系生物量方面表现出了巨大的潜力，可对大型树场、珍稀古木、城市绿化、公园和果园果树等的生长情况进行检测，使树根不被破坏就能探明树木的生长情况，实现在林业领域的无损检测。

树木根系是以树干为圆心像四周延申开来的一个圆形，直根系和须根系错综复杂，目前探测树木根系的方法很难探测到全部树根形态，而且由于树根环形构造的特点，使得探地雷达等探测工具在树木根系探测中使用不便。

针对上述问题，亟需一种全新合理的系统和方法，使探地雷达能够适用于树木根系复杂的环境，提高树木根系探测作业的效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于无人树根探测车的树木根系立体扫描系统与方法，通过无人树根探测车及其附属结构，根据规划的适合进行树木根系扫描的趋近式螺旋线型的线路，通过探地雷达设备发射超声波信号，扫描植物根系以获取植物根系立体分布图。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：

一种树木根系立体扫描系统，包括无人树根探测车、树根立体扫描模块、树木定位模块；

所述的无人树根探测车包括车体、驱动轮、自主导航模块、RTK—GPS模块、数传模块、中控系统和供能系统；所述车体底部安装有驱动轮，所述驱动轮与车体之间通过可伸缩的轴连接，每个驱动轮配有单独电机，以实现每个驱动轮的原地旋转和车体的升降从而实时调整行进路线；所述无人树根探测车上装载有用于控制运动轨迹的自主导航模块、用于无人树根探测车林间定位的RTK—GPS模块和用于无人树根探测车与地面站通信的数传模块，所述自主导航模块、RTK—GPS模块、数传模块连接中控系统；

所述树根立体扫描模块包括探地雷达、云台，所述探地雷达及云台安装在车体下部，用于扫描下方的树木根系；所述树根立体扫描模块连接中控系统，通过中控系统所连的数传模块将探地信号发送至地面站；

所述树木定位模块包括二维激光测距仪和图像传感器，所述图像传感器安装在激光测距仪上部，所述树木定位模块连接中控系统。

进一步的，所述供能系统包括太阳能板和蓄电池，所述太阳能板安装在无人树根探测车上部，所述蓄电池安装在车体内部并连接太阳能板。

进一步的，所述无人树根探测车的车体四周安装有超声波避障模块。

进一步的，所述探地雷达数目为3～6个。

进一步的，所述自主导航模块包括自主导航和手控两种模式。

进一步的，所述二维激光测距仪为可伸缩旋转式激光测距仪。