50000字论文范文基于地理信息系统的土壤水分自动监测系统的研究与应用
论文类型：论文范文
论文字数：50000字
论点：墒情,监测,土壤
论文概述：
本论文为了满足合理利用水资源，有效调度农业用水的需要，设计开发了墒情监测系统。墒情监测系统实现了大面积的墒情数据实时在线采集，并以网站的形式通过 Internet 发布墒情监测结果。
论文正文：
第一章引言
1.1本文的背景和意义
1.1.1研究的意义
2009年春旱影响了3亿多亩良田。干旱的严重程度在历史上是罕见的，估计造成了500亿元的经济损失。面对如此严峻的形势，国家发展改革委等五部委2005年联合发布的《中国节水技术政策纲要》中，农业用水优化配置的技术部分提到了“土壤含水量和干旱预测监测技术的发展”。加强土壤水分时间变异性空的大规模研究和干旱与土壤水分指标体系的研究；积极开发和研制土壤干旱和水分监测设备”，充分表明中国的抗旱工作应该从单一的抗旱向全面的抗旱转变。因此，有必要通过现代信息手段实现对干旱发生发展的全面、准确、及时的掌握。
1.1.2研究目的
农田水分自动信息监测可以为农业抗旱提供可靠的技术支持，是实现节水农业、实现水资源优化配置、提高灌区水资源管理水平的重要技术手段，是实现现代灌溉的基础工作。土壤水分自动监测平台的建立可以使各级用水决策部门及时了解灌区土壤水分状况和发展趋势，为及时有效地采取抗旱抗旱措施提供可靠的数据依据。同时，通过长期监测，可以积累大量的土壤水分数据，为全国各地的灌溉管理、农业生产规划和科学研究提供有价值的信息，意义重大。从长远来看，为了发展节水灌溉，提高水资源利用率，开展土壤水分自动监测具有重要意义。本文将对区域土壤水分数据的采集和管理进行系统研究，建立信息化程度高的土壤水分自动监测系统，为区域土壤水分数据的采集和管理提供有效、开放的平台。通过土壤水分自动监测的应用，为区域水管理和水资源调度提供了可靠的依据，从而达到农业节水和减轻干旱对农业生产影响的目的。
1.2本文的主要研究内容和研究思路
本文的主要研究内容是改进和发展土壤水分监测设备，开发基于地理信息系统的土壤水分自动监测系统，并展示其在新河灌区的应用。通过试验和现场应用，实现了土壤水分的自动监测。本文的主要研究内容如下:
1。土壤水分自动监测站的设计与集成。在完善和改进采集器的基础上，集成相关传感器，构建了一套能够同时采集气象和农田土壤水分信息的自动土壤水分监测站，实现了信息的自动采集、存储和远程传输。
2。系统软件平台的设计与实现。包括基于网络地理信息系统的数据库和地图浏览系统的设计，以及数据统计管理和网络共享功能的实现。
3。系统的总体测试和现场应用演示包括数据准确性、系统稳定性、数据处理和共享功能的测试。同时，选择灌区实施该系统，为该系统的进一步推广奠定了基础。在硬件实现方面，本文主要设计开发了一种适用于土壤水分自动监测的土壤水分自动监测站，重点是完善和改进土壤水分监测站采集器，使系统能够通过无线通信获得广泛的农田天气和土壤水分信息。在软件实现方面，本文试图在实现软件基本功能的基础上，采用一种易于实现的软件编写方法，实现一个快速、简单、易于升级的软件系统。此外，软件设计主要采用模块化方法，每个模块采用相对独立的设计方法，为系统升级提供了便利。
1.3国内外研究现状
土壤水分监测一直是学术界研究的热点。其研究主要分布在土壤水分测量、土壤水分分布规律空、土壤水分预测、土壤水分数据传输和土壤水分数据处理与分布系统等方面。
1.3.1土壤湿度监测和预报系统
经过多年的研究和建设，土壤湿度监测系统已经从原来的手工报告和手工记录发展到自动数据收集、传输和发布。土壤水分监测预报系统已经进入自动化时代，不断集成新的计算机、电子和自动控制技术，体现了更高的智能化。在美国，政府非常重视农业土壤水分信息(气候、土壤和水)的收集和发布，形成了土壤水分信息收集、信息传输和处理、信息发布的层级结构。例如，在俄克拉何马州，由俄克拉何马大学和俄克拉何马州立大学设计和维护的俄克拉何马州气象网络是一个功能强大的农业环境监测网站，由110多个自动监测站组成。每个站可以同时监测海平面压力、太阳辐射、地下水、大气温度、大气湿度、降雨量、风速、土壤温度和湿度等信息。数据可以每5分钟更新一次，并发送到处理中心。然后，俄克拉荷马河马气候调查局进行信息分析和处理，并将数据提供给俄克拉荷马州气象网络。农民可以随时从网络上了解所在地区的环境信息，以指导农业生产。自1982年以来，加州已经建立了162个农业气象站。通过这些气象站，测量不同地区的基本蒸散量。“3S”系统用于建立加州灌溉管理信息系统，该系统通过互联网向公众发布。农民可以随时从互联网上学习如何根据所在地区的基本生态系统实施农田灌溉建议。据了解，中集国际的运营费用为85万美元。加州有147，500 hm2的农业用地使用CIMIS。年生产效益6500万美元，年农业节水1.3亿立方米。
目前，我国许多省市已经建立了土壤水分监测系统。这些系统在一定程度上依靠自动传感器技术实现土壤水分的自动采集。据文献报道，贵阳、辽宁、黑龙江、河南、南京等地已经利用自动传感器技术建立了土壤水分监测网络。目前，我国土壤水分监测预报系统大多采用在线TDR和FDR传感器进行测量，利用本地存储数据和远程数据传输进行数据传输，并使用具有数据处理功能的计算机软件对数据进行分析、处理和预报。目前，我国许多气象水文站都建立了土壤水分监测系统。例如，隋东等开发的土壤水分监测预报系统发布并统计分析了沈阳地区的土壤水分信息，具有图形显示和预报功能。贺新林等人讨论的土壤水分自动监测系统已应用于绿洲农业。杨邵会和邹春辉等。分别利用地理信息系统技术实现了土壤水分的监测和分析。杨邵会等建立的土壤水分监测系统。已经在北京地区得到应用。此外，高颖娟还开发了土壤水分跟踪和分析系统，以区分作物的不同生长阶段。
第二章土壤水分自动监测系统总体设计................19-24
2.1系统关键技术介绍................19-20
2.1.1土壤水分数据收集技术简介................19
2.1.2网络地理信息系统技术简介................19-20
2.2系统的总体设计和实施................20-22
2.3系统应用简介................22-23
2.3.1选择................22-23 [/BR/] 2.3.2系统在应用灌区的预期应用效果................23[/比尔/] 2.4本章概述................23-24[/溴/]第三章土壤水分自动监测系统的设计与集成................24-40
3.1土壤水分自动监测系统的结构................24
3.2气象监测点设计................24-31[/溴/] 3.3土壤水分监测点设计................31-33
3.4通信系统的设计和实现................33-36
3.5数据采集测试................36-39[/溴/] 3.6本章概述................39-40
基于网络地理信息系统的第四章土壤水分分布系统................40-51
4.1土壤水分分布系统概述................40[/溴/] 4.2土壤水分释放系统的结构................40-41
4.3数据库的综合设计................41-43
4.4通信服务器的实施................43-44[/ Br/] 4.5土壤水分信息发布平台的设计与实现................44-47
4.6基于网络地理信息系统的地图旅游功能实现................47-49
4.7本章总结了以下方面的性能分析................49-51
第五章系统及性能分析................51-56
5.1系统................51
5.2土壤水分收集站的选择................51-53
5.3土壤水分收集站的安装................53-54
5.4实施效果................54-56
[/ Br/]摘要
[/ Br/]为了满足水资源合理利用和农业用水有效调度的需要，设计开发了土壤水分监测系统。本发明实现了大面积土壤水分数据的实时在线采集，并通过互联网以网站的形式发布土壤水分监测结果。该信息发布系统使用简单的网络地理信息系统平台谷歌地图(谷歌地图)，实现数据的地图显示。本文描述的土壤水分监测系统具有以下三个主要特点:
1。土壤湿度监测系统的硬件由气象监测点和土壤温湿度采集点两部分组成。气象监测点主要收集空温度湿度、风速风向、降雨量和辐射等气象信息，土壤温度湿度采集器主要收集土壤湿度信息。土壤温湿度采集器通过无线数据传输模块将土壤温湿度信息发送到气象站，在一个区域可以设置多组，减少了传感器设置位置带来的监测数据的机会。
2。土壤水分监测系统软件具有列表显示、地图浏览和数据分析功能。此外，用户被分为不同级别(省、县和乡镇级别)，以确保数据的安全。
3。在实施土壤水分监测系统时，考虑了特殊区域作物和灌溉的具体情况，在整个区域选取了23个代表点，有效地反映了整个灌区的土壤水分状况。
通过现场测试和应用示范，本文设计的土壤水分监测系统达到了预定的目标。与现有的土壤水分自动监测系统相比，它具有以下优点:
1。农田土壤水分监测采用单点农田气象和多点土壤水分监测相结合的方法。与传统的单点土壤水分监测相比，它能更准确地反映小区的实际土壤水分状况，有利于土壤水分状况的进一步分析和管理决策。
2。农田水分监测点采用太阳能供电，可以通过短信/GPRS等方式定期远程传输，避免了外部供电的需要，大大减少了系统安装、布局和维护的工作量，有利于系统的推广。
参考
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