[发明专利]基于智能手机北斗导航数据的土壤湿度估计方法及设备

说明书

本发明提供了一种基于智能手机北斗导航数据的土壤湿度估计方法及设备。所述方法包括：步骤1：采用一智能手机，分时获取直达与反射数据；步骤2：对反射数据和直达数据进行滤波和可视化；步骤3：加入手机天线朝向、手机固定方式、地形起伏、土壤粗糙度影响因素，确定正式测量时所要满足的外界条件；步骤4：进行随空间变化实验和随时间变化实验，从实验数据得到信噪比值和原位土壤湿度的线性关系。本发明首次尝试使用智能手机的北斗信号信噪比估计土壤湿度，相比传统的固定式接收机可灵活地选择实验区域，就地获取实时的数据，而且北斗GEO卫星相对于地面静止，反射区域位置固定且容易推算，在日常生活中的泛化性较强。

技术领域

本发明实施例涉及遥感技术领域，尤其涉及一种基于智能手机北斗导航数据的土壤湿度估计方法及设备。

背景技术

土壤湿度即土壤含水量，是土壤的重要物理物质，准确、及时和长期跟踪监测土壤湿度，对于农业、水文、气象、地球物理研究十分重要。相关的土壤湿度测量方法一般是点位的小范围湿度，接触性测量工作量大成本高，而且离散程度大，不能较好地反映一整片区域的土壤湿度特性；遥感卫星飞行高度高，探测范围很大，覆盖的土壤内成分多样复杂，测得的结果通常是平均值，反射过程中损耗模型较难得到精准模拟，精度受到极大的限制。因此，开发一种基于智能手机北斗导航数据的土壤湿度估计方法及设备，可以有效克服上述相关技术中的缺陷，就成为业界亟待解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明实施例提供了一种基于智能手机北斗导航数据的土壤湿度估计方法及设备。

第一方面，本发明的实施例提供了一种基于智能手机北斗导航数据的土壤湿度估计方法，包括：步骤1：采用一智能手机，分时获取直达与反射数据；步骤2：对反射数据和直达数据进行滤波和可视化；步骤3：加入手机天线朝向、手机固定方式、地形起伏、土壤粗糙度影响因素，确定正式测量时所要满足的外界条件；步骤4：进行随空间变化实验和随时间变化实验，从实验数据得到信噪比值和原位土壤湿度的线性关系。

在上述方法实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的基于智能手机北斗导航数据的土壤湿度估计方法，步骤1中的直达与反射数据获取，采用智能手机分时接收北斗GEO信号，编写程序读取NMEA0183格式的txt文件。

在上述方法实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的基于智能手机北斗导航数据的土壤湿度估计方法，步骤2中的对反射数据和直达数据进行滤波，是对一分钟直达数据去除异常时刻后取平均，对三分钟反射数据进行巴特沃斯低通滤波。

在上述方法实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的基于智能手机北斗导航数据的土壤湿度估计方法，步骤4中的线性关系为y＝ax+b，是根据一一对应的多组实验数据最小二乘拟合以及霍夫变换拟合，综合考虑两种拟合结果得到的线性关系。

在上述方法实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的基于智能手机北斗导航数据的土壤湿度估计方法，所述对直达数据进行滤波和可视化，包括：

其中，d_av为直达数据去除无效时刻后的平均值，n为60秒内信噪比为0的时刻数，d(x,5)为直达数据信噪比，x为1至60的整数。

在上述方法实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的基于智能手机北斗导航数据的土壤湿度估计方法，所述正式测量时所要满足的外界条件，包括：将手机头朝向卫星方向放置，手机头朝向卫星和手机侧面朝向卫星相比，内置天线所接收的信号在第一种情况下更稳定；将手机平行于地面放置，手机背部放置一屏蔽板，避免反射信号和直达信号间相互干扰；实验目标区的地形起伏越小，周围地物越简单，信号的波动就越小，周围植被和房屋会反射或散射卫星信号，实验区域土壤的粗糙度和湿度的差异在预定阈值内，以保证均匀性。