一种土地利用监测系统及其方法与流程

本发明涉土地利用领域，具体而言，涉及一种土地利用监测系统及其方法。

背景技术：

20世纪以来，由于人口急剧增长，而可利用的土地资源相对越来越少，因此土地利用问题逐渐引起世界各国的重视。人口向城市集中的趋势和城市占地面积的日益扩大，引起城市用地与国民经济其他部门用地，特别是与农业用地的矛盾。此外，由于技术进步，人类改造、利用自然环境的能力日益提高，如稍处理不当，就会出现污染环境和破坏生态平衡的问题，往往首先表现在土地利用上。土地利用，在广义上说，土地利用是人文地理学，尤其是经济地理学的重要研究内容，对于协调人地关系、发展国民经济有重要的作用。除地理学以外，经济科学、农业科学、城市科学等学科也以不同方式研究土地利用。土地利用既受自然条件制约，又受社会、经济、技术条件影响，是这些因素共同作用的结果。在所有影响土地利用各种因素中，确定土地关系的社会生产方式往往起决定性作用。而从狭义上说，则是能够提高土地利用率，在不损害土地的基础上，在单位面积的土地上得到更多产值和附加价值。因此土地利用包括城市土地利用和农村农业土地利用，本发明针对的是农业土地利用的不足，在现有技术的农业土地利用中，还存在着土地调整性不足，对土地实时监测不足，导致利用率不高，或者对土地超负荷利用，不符合土地的科学使用的问题。因此，针对于现有技术的不足，提出一种实时监测及反馈，土地科学合理使用的土地利用监测系统及方法。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种实时监测及反馈，准确实施农作物的培育，提高土地利用率的土地利用监测系统。

本发明的另一目的在于提供一种土地利用监测方法，其能够使用土地利用监测系统，让土地科学合理使用，及时作出应对措施，确保农作物健康生长。

本发明的实施例是这样实现的：

一种土地利用监测系统，包括检测系统、改造系统、坡度测量模块、监测系统、后台数据系统、中央处理器、供电系统以及终端系统，所述供电系统包括太阳能供电、发电设备、蓄电池以及市电；所述检测系统、改造系统、坡度测量模块、监测系统、后台数据系统、供电系统以及终端系统均与中央处理器通信连接；

检测系统包括第一土壤传感器，所述第一土壤传感器设置数量为多个，所述第一土壤传感器的设置深度为多层次设置，所述土壤传感器的设置层数为2-6层，用以检测不同深度的土壤的情况，反馈给所述中央处理器；

改造系统包括改造设备和养护设备，所述改造设备包括灌溉设备、土壤调整装置、喷药设备以及施肥设备，所述灌溉设备、土壤调整装置、喷药设以及施肥设备均设置有开关阀，所述养护设备为滋养设备和保护设备，所述滋养设备为土壤修整期的土壤改造和耘养的装置；

后台数据系统包含多年该地的农业数据记录，所述农业数据记录包括农作物种类、农作物生产外在条件、农作物适宜土壤环境，农作物不同阶段生长情况、农作物病害情况、农作物病害处理办法以及农作物不同阶段所需营养条件；

监测系统包括第二土壤传感器、视频系统和遥感卫星系统，所述第二土壤传感器是一直设置在土地里，所述视频系统包括摄像设备和支撑装置，所述支撑装置支撑摄像设备。

在本发明的一些实施例中，上述第一传感器能够检测土壤的成分的第一传感器，所述第一传感器在同深度位置设置数量也是多个。

在本发明的一些实施例中，上述土壤调整装置包括调整土壤的盐碱度，ph值，水分值，真菌量以及沙化度。

在本发明的一些实施例中，上述保护设备包括防汛结构和防止土地流失结构。

在本发明的一些实施例中，上述后台数据系统还包括合作机构的数据库，包括大学数据库以及农业研究所。

在本发明的一些实施例中，上述坡度测量模块包括测量装置，所述测量装置包括水准仪和经纬仪。

在本发明的一些实施例中，上述支撑装置包括支撑杆和顶部设置的调整结构，所述调整结构可以调整所述摄像设备的拍摄角度。

一种土地利用监测方法，包括上述的土地利用监测系统，具体步骤如下：

s1，土壤前期检测：利用检测系统，将第一土壤传感器在同一地点土壤中不同深度层次分别设置数量为2个，这里的深度层次设为3层，即在每层中都设置有2个第一土壤传感器，通过3层不同深度的土壤检测值，反馈给中央处理器，并且利用坡度测量装置对整个土地坡度进行测量，同样将测量数据传输给中央处理器，中央处理器将数据继续输送给后台数据系统和终端系统。

s2，土壤分析阶段：当中央处理器收到了检测系统和坡度测量模块的检测和测量数据，传送给后台数据系统和终端系统，后台数据系统经过对比和分析，遴选出适合本检测土壤生长和种植的农作物品种，并且将分析结果同样传输到终端系统，供专家参考和分析；后台数据系统结合土壤成分和土壤状态，以及外部的坡度数据，综合对比，得出适宜生长和种植的农作物，提高土地利用率。

s3，土地种植阶段：当专家结合后台数据系统的分析和建议结果，以及自身多年的经验确定适宜种植的农作物种类；当种植完成后，利用第二土壤传感器在农作物生长阶段实时监测土壤中的成分变化，配合改造系统，对土壤的水分，肥料，以及虫害等，进行及时的补充和喷洒，并且结合后台数据系统将不同阶段的农作物实际状况与后台数据系统存储的数据记录进行对比，及时发现问题并采取措施，用以保证土壤中的成分适宜农作物健康生长。

s4，收获阶段后的修整：当农作物收获后，一年会预留出1-3个月的修整期，以保持土壤的持续发展使用性，在这个阶段，暂时不在土壤中进行农作物的种植，一方面对土壤进行恢复性的调整，也为下一次需要种植的品种可以进行前期的土壤中适宜性改造，通过养护系统，以及改造系统结合后台数据系统，对土壤中营养物质进行补充以及改造。

s5，下一次种植前期检测：再一次通过检测系统，检测土壤的成分和适宜度，判断适宜的种植农作物，循环到s1。对土壤进行利用率的提高，提高土地使用效果，建立起健康农业土地利用系统。

在本发明的一些实施例中，上述s4步骤中的养护系统，包括建立修整期的防汛和放置土壤流失的措施，如建立排水沟渠或者蓄养沟渠，所述排水沟渠或者蓄养沟渠设置在土地周围，形成相对封闭的修养循环，所述养护系统还包括在土地周围建立防止流失网，所述防止流失网可拆卸的网状结构。

在本发明的一些实施例中，上述养护系统还包括泥土回收结构，所述泥土回收结构可以将流失到排水沟渠或者蓄养沟渠的泥土重新填充到土壤中，继续循环利用。

本发明至少具有如下优点或有益效果：本发明通过设置检测系统、改造系统、坡度测量模块、监测系统、后台数据系统、中央处理器、供电系统以及终端系统，将检测系统、坡度测量模块、监测系统以监测和检测得到的土壤成分数据和土壤的外部状况，传输给中央处理器，利用后台数据系统进行分析和对比，选出适合本检测土壤生长和种植的农作物品种，并且将分析结果同样传输到终端系统，供专家参考和分析；后台数据系统结合土壤成分和土壤状态，以及外部的坡度数据，综合对比，得出适宜生长和种植的农作物，准确实施农作物的培育。并且在后期生长过程中，及时监测和检测土壤的成分变化，及时采取补救和应对措施，确保农作物健康成长，监测反馈及时。还通过最后的土地修整阶段，设置相应的保护和修整结构，建立土地的养护措施，以及对下次的需要种植或者适宜的种植品种，进行土地土壤一定范围内的改造，土地利用高，也更加合理，可持续化使用土地，避免土地的超负荷运转，得不偿失，对土地利用进行环保合理化的再实施，确保土地长久使用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例整体结构示意图；

图2为本发明基本流程示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，“多个”代表至少2个。

在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例

如图1-图2所示，一种土地利用监测系统，包括检测系统、改造系统、坡度测量模块、监测系统、后台数据系统、中央处理器、供电系统以及终端系统，所述供电系统包括太阳能供电、发电设备、蓄电池以及市电；所述检测系统、改造系统、坡度测量模块、监测系统、后台数据系统、供电系统以及终端系统均与中央处理器通信连接；终端系统为pc端，手持智能设备端，终端系统也可发布操作指令。

检测系统包括第一土壤传感器，所述第一土壤传感器设置数量为多个，根据实际情况进行设置，本实施例中一处的第一设置数量为6个，分3层设置，每层2个第一土壤传感器，第一土壤传感器的设置深度为3层次设置，用以检测不同深度的土壤的情况，反馈给所述中央处理器；通过3层次的土壤检测，确保数据的准确性和全面性，对于不同农作物金科实施，本实施例中3层深度分别采取土壤下5cm，20cm，45cm的检测数据，将这3个深度的土壤深度的数据传输给中央处理器，中央处理器进行记录和与后台数据系统进行分析和对比。

改造系统包括改造设备和养护设备，所述改造设备包括灌溉设备、土壤调整装置、喷药设备以及施肥设备，所述灌溉设备、土壤调整装置、喷药设以及施肥设备均设置有开关阀，所述养护设备为滋养设备和保护设备，所述滋养设备为土壤修整期的土壤改造和耘养的装置；养护设备是为了修整期的土地进行养护，滋养设备包括但不限于，营养液的配置输送，土壤的滋养改造，利用土壤调整装置配合保护设备，综合养护和改造。

后台数据系统包含多年该地的农业数据记录，所述农业数据记录包括农作物种类、农作物生产外在条件、农作物适宜土壤环境，农作物不同阶段生长情况、农作物病害情况、农作物病害处理办法以及农作物不同阶段所需营养条件；确保后台数据多而全，遇到绝大部分问题都能找到解决办法和应对措施，给出一个初步方案，提供给终端的专家进行参考，由专家进行最终方案的实时。

监测系统包括第二土壤传感器、视频系统和遥感卫星系统，遥感卫星主要观测该片土地整体变化，而摄像系统则是观测，土地局部外在情况观测。所述第二土壤传感器是一直设置在土地里，所述视频系统包括摄像设备和支撑装置，所述支撑装置支撑摄像设备，第二土壤传感器与第一土壤传感器设置数量与位置可相同，也可不同，但是必须同一地点附近，在通过前期检测阶段后，第一土壤传感器便停止工作，并被收回，后续生长阶段土壤成分检测和监测均通过第二土壤传感器进行工作，收集数据并实时传送给中央处理器，同样和后台数据系统进行对比和分析，及时给出治疗和解决方案。

上述第一传感器能够检测土壤的成分的第一传感器，所述第一传感器在同深度位置设置数量也是多个，本实施例中同深度位置设置数量为2个。

上述土壤调整装置包括调整土壤的盐碱度，ph值，水分值，真菌量以及沙化度，若是土壤条件较为困难，可通过土壤调整装置对土壤进行改造，便于实施农作物的种植或者后期健康的生长。

上述保护设备包括防汛结构和防止土地流失结构，在修整阶段，如遇到汛期可能造成土地流失，利用防汛结构能够在一定范围内对土地进行保护。

上述后台数据系统还包括合作机构的数据库，包括大学数据库以及农业研究所。

上述坡度测量模块包括测量装置，所述测量装置包括水准仪和经纬仪，利用水准仪和经纬仪测量数据，从而得出该土地的坡度数据，利用坡度数据结合后台数据系统，遴选出合适坡度的农作物进行种植，若是一些坡度或者土壤实在不适合种植，可以修建其他装置或者结构，如防汛结构及防止土壤流失结构，又或者是工具屋，仓库等。

上述支撑装置包括支撑杆和顶部设置的调整结构，所述调整结构可以调整所述摄像设备的拍摄角度，确保摄像设备可以多角度，全方位对该片土地进行监测。

一种土地利用监测方法，包括上述的土地利用监测系统，具体步骤如下：

s1，土壤前期检测：利用检测系统，将第一土壤传感器在同一地点土壤中不同深度层次分别设置数量为2个，这里的深度层次设为3层，即在每层中都设置有2个第一土壤传感器，通过3层不同深度的土壤检测值，反馈给中央处理器，并且利用坡度测量装置对整个土地坡度进行测量，同样将测量数据传输给中央处理器，中央处理器将数据继续输送给后台数据系统和终端系统。

s2，土壤分析阶段：当中央处理器收到了检测系统和坡度测量模块的检测和测量数据，传送给后台数据系统和终端系统，后台数据系统经过对比和分析，遴选出适合本检测土壤生长和种植的农作物品种，并且将分析结果同样传输到终端系统，供专家参考和分析；后台数据系统结合土壤成分和土壤状态，以及外部的坡度数据，综合对比，得出适宜生长和种植的农作物，提高土地利用率。

s3，土地种植阶段：当专家结合后台数据系统的分析和建议结果，以及自身多年的经验确定适宜种植的农作物种类；当种植完成后，利用第二土壤传感器在农作物生长阶段实时监测土壤中的成分变化，配合改造系统，对土壤的水分，肥料，以及虫害等，进行及时的补充和喷洒，并且结合后台数据系统将不同阶段的农作物实际状况与后台数据系统存储的数据记录进行对比，及时发现问题并采取措施，用以保证土壤中的成分适宜农作物健康生长。

s4，收获阶段后的修整：当农作物收获后，一年会预留出1-3个月的修整期，以保持土壤的持续发展使用性，在这个阶段，暂时不在土壤中进行农作物的种植，一方面对土壤进行恢复性的调整，也为下一次需要种植的品种可以进行前期的土壤中适宜性改造，通过养护系统，以及改造系统结合后台数据系统，对土壤中营养物质进行补充以及改造。

s5，下一次种植前期检测：再一次通过检测系统，检测土壤的成分和适宜度，判断适宜的种植农作物，循环到s1。对土壤进行利用率的提高，提高土地使用效果，建立起健康农业土地利用系统。

上述s4步骤中的养护系统，还包括建立修整期的防汛和放置土壤流失的措施，配合建立的防汛结构和放置土壤流失结构，如建立排水沟渠或者蓄养沟渠，所述排水沟渠或者蓄养沟渠设置在土地周围，形成相对封闭的修养循环，所述养护系统还包括在土地周围建立防止流失网，所述防止流失网可拆卸的网状结构。

上述养护系统还包括泥土回收结构，所述泥土回收结构可以将流失到排水沟渠或者蓄养沟渠的泥土重新填充到土壤中，继续循环利用。

本发明具体实施时：

第一土壤传感器和第二土壤传感器均为hqtc土壤传感器；

检测系统、改造系统、坡度测量模块、监测系统、后台数据系统、供电系统以及终端系统均与中央处理器通信连接的连接方式为无线通信连接和有线通信连接的结合。

坡度测量方式：

测量装置包括：

(1)经纬仪：精度±2

(2)水准仪：精度±1mm

测量步骤

(1)以田地的最高点处，各个方向沿直线设置测量点，设置距离5m，每道设置点数本实施例为18个，方向为顺时针设置8个方向，依次为第1道-第8道。

(2)水准仪测量每点的标高，并计算每组挨着两点的高差和相邻两道的相邻两点的高差。

结果计算：

横向坡度

p1＝h1/t1

式中：p1——横向坡度

h1——每组两点的高差

t1——每组两点间距离

纵向坡度

p2＝h2/t2

式中：p2——纵向坡度

h2——同道上相邻两点的高差

t2——同道上相邻两点间距离

横向坡度及纵向坡度结果取各测量结果的绝对平均值。每批测量不少于10组。

坡度(slope)是地表单元陡缓的程度，通常把坡面的垂直高度h和水平距离l的比叫做坡度(或叫做坡比)用字母i表示。即坡角的正切值(可写作：i＝tan坡角)；计算值送入后台数据库中，进行分析和对比判断，遴选出合适在此坡度的农作物，再结合检测系统数据，最终决定农作物的种类。

本发明的实施原理及方法：

首先，将测系统、改造系统、坡度测量模块、监测系统、后台数据系统、中央处理器、供电系统以及终端系统按照需求安装完毕，后期进行安全测试后，即可投入使用。现将检测系统，将第一土壤传感器在同一地点土壤中不同深度层次分别设置数量为2个，这里的深度层次设为3层，即在每层中都设置有2个第一土壤传感器，通过3层不同深度的土壤检测值，反馈给中央处理器，并且利用坡度测量装置对整个土地坡度进行测量，同样将测量数据传输给中央处理器，中央处理器将数据继续输送给后台数据系统和终端系统。当中央处理器收到了检测系统和坡度测量模块的检测和测量数据，传送给后台数据系统和终端系统，后台数据系统经过对比和分析，遴选出适合本检测土壤生长和种植的农作物品种，并且将分析结果同样传输到终端系统，供专家参考和分析；后台数据系统结合土壤成分和土壤状态，以及外部的坡度数据，综合对比，得出适宜生长和种植的农作物，提高土地利用率。专家结合后台数据系统的分析和建议结果，以及自身多年的经验确定适宜种植的农作物种类；当种植完成后，利用第二土壤传感器在农作物生长阶段实时监测土壤中的成分变化，配合改造系统，对土壤的水分，肥料，以及虫害等，进行及时的补充和喷洒，并且结合后台数据系统将不同阶段的农作物实际状况与后台数据系统存储的数据记录进行对比，及时发现问题并采取措施，用以保证土壤中的成分适宜农作物健康生长。当农作物收获后，一年会预留出1-3个月的修整期，以保持土壤的持续发展使用性，在这个阶段，暂时不在土壤中进行农作物的种植，一方面对土壤进行恢复性的调整，也为下一次需要种植的品种可以进行前期的土壤中适宜性改造，通过养护系统，以及改造系统结合后台数据系统，对土壤中营养物质进行补充以及改造。而修整期时，需要养护设备和改造设备对土壤进行改造和养护，养护设备为滋养设备和保护设备，滋养设备为土壤修整期的土壤改造和耘养的装置；养护设备是为了修整期的土地进行养护，滋养设备包括但不限于，营养液的配置输送，土壤的滋养改造，利用土壤调整装置配合保护设备，综合养护和改造。养护还包括建立修整期的防汛和防止土壤流失的措施，配合建立的防汛结构和放置土壤流失结构，如建立排水沟渠或者蓄养沟渠，排水沟渠或者蓄养沟渠设置在土地周围，形成相对封闭的修养循环，养护系统还包括在土地周围建立防止流失网，防止流失网可拆卸的网状结构，防止流失网可以在汛期来临前，及时进行安装，配合防汛措施以及防止土壤流失的措施，能够在一定范围内进行防护，后期还可以结合泥土回收结构，可以将流失到排水沟渠或者蓄养沟渠的泥土重新填充到土壤中，继续循环利用。

综上，本发明通过设置检测系统、改造系统、坡度测量模块、监测系统、后台数据系统、中央处理器、供电系统以及终端系统，将检测系统、坡度测量模块、监测系统以监测和检测得到的土壤成分数据和土壤的外部状况，传输给中央处理器，利用后台数据系统进行分析和对比，选出适合本检测土壤生长和种植的农作物品种，并且将分析结果同样传输到终端系统，供专家参考和分析；后台数据系统结合土壤成分和土壤状态，以及外部的坡度数据，综合对比，得出适宜生长和种植的农作物，准确实施农作物的培育。并且在后期生长过程中，及时监测和检测土壤的成分变化，及时采取补救和应对措施，确保农作物健康成长，监测反馈及时。还通过最后的土地修整阶段，设置相应的保护和修整结构，建立土地的养护措施，以及对下次的需要种植或者适宜的种植品种，进行土地土壤一定范围内的改造，土地利用高，也更加合理，可持续化使用土地，避免土地的超负荷运转，得不偿失，对土地利用进行环保合理化的再实施，确保土地长久使用。因此，本发明是一种实时监测及反馈，准确实施农作物的培育，提高土地利用率的土地利用监测系统；一种土地利用监测方法，其能够使用土地利用监测系统，让土地科学合理使用，及时作出应对措施，确保农作物健康生长，适合在农业土地利用中推广使用。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。