专利名称：便携式撂荒地野外监测仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及到了电子、资源调查、遥感技术等领域，特别是一种耕地撂荒状况 监测的野外综合采样分析仪器，该监测仪作为一种专用仪器，用于撂荒耕地监测数据的识 别、时间确认、处理和记录。
背景技术：
撂荒地现象在我国日趋严重，据不完全统计，我国撂荒地以基本农田为主，坡耕地 较少，已经成为威胁粮食安全的又一重要因素，也是保障我国18亿亩耕地红线迫切需要解 决的国家问题。目前，撂荒地监测以乡镇或县为主，利用纸质耕地分布图为本底数据开展空 间定位，按照国家规定，耕地闲置1年以上，则可以认定为耕地撂荒，闲置时间通过对土地 承包者访谈确定，监测结果记录在纸质图和表格上，通过人工汇总和数字化形成以行政单 元的统计数据。在这种情况下，开展监测的地区较少，监测区以点带面，数据的科学性和持 续性受到一定程度的影响，难以实现大范围乃至全国撂荒地动态监测。主要原因是受人力 和物力的制约，持续对同一宗地的闲置时间全年开展月度或更精确时间的统计难以实施， 另外由于涉及个人利益，访谈土地承包者难以获取真实信息。撂荒地监测需要解决两个问 题，一是耕地是否闲置，二是闲置时间。利用高分辨率光学遥感数据开展撂荒地遥感监测， 由于空间分辨率的优势，采用人机交互判读耕地是否闲置已是众所周知的成熟技术，但高 分辨率遥感数据由于时间分辨率的制约难以计算闲置时间，闲置时间是否超过1年仍需通 过实地对每个宗地的访谈得到。针对撂荒地遥感监测中的瓶颈问题，面向高分辨率光学遥感图像，将现有的高分 辨率遥感图象判读技术、高时间分辨率遥感数据的时序分析技术、3G无线网络技术、全球定 位系统(GPQ技术进行有机集成，研制便携式撂荒地野外监测仪是解决问题的有效途径。 通过将定位监测分析模块、多媒体获取模块、无线数据获取模块、撂荒地监测分析模块、数 据管理模块等功能模块进行有机组合，完成便携式撂荒地野外监测仪的功能实现，将会有 效提高大范围全覆盖的撂荒地动态监测效率，降低监测成本，提高撂荒耕地定位精确性，为 国家农业生产规划提供科学数据，促进国家基本农田的复垦和流转。
实用新型内容本实用新型针对现有方法流程中存在的问题和不足，提出针对耕地撂荒监测的便 携式野外监测仪器，大幅提高了撂荒地监测范围、工作效率和实时性。本实用新型的设计构思为将现有技术中的3G无线网络技术、全球定位系统 (GPS)技术，光学遥感图像判读技术、地理信息系统(GIQ技术通过数据接口与便携式计算 机整合成专用仪器，配合移动定位监测分析模块、多媒体获取模块、无线数据获取模块、撂 荒地监测分析模块、数据管理模块，共同实现撂荒地的识别、时间确认、动态分析、记录及关 联数据存储。本实用新型的技术方案如下[0007]—种便携式撂荒地野外监测仪，其特征在于包括了以下实体模块3G无线网络 仪、PDA、数码相机及便携式PC机，以及包括以下功能模块定位监测分析模块、多媒体获取 模块、无线数据获取模块、撂荒地监测分析模块、数据管理模块。所述3G无线网络仪是利用现有3G无线网络技术，实现野外动态监测时便携式PC 机与互联网之间的高速数据交换，为实时或准实时地获取、补充所需遥感数据提供必要的 技术保障，所述3G无线网络仪通过USB通讯接口与便携式PC机的连接，并实现数据传递。所述PDA，内置GPS芯片，装有全国导航数据，实现撂荒地监测的移动导航、实时定 位以及地块范围信息提取等功能，通过蓝牙数据接口实现与便携式PC机无限制、实时的数 据交互。所述数码相机，实现宗地级撂荒地野外监测的照片、动态视频的实时获取与记录 功能，为撂荒地内业判读与验证提供必要的辅助信息，通过USB通讯接口与便携式PC机的 连接，并实现数据传递。所述便携式PC机是基于光学遥感图像判读技术、地理信息系统(GIQ技术，集成 定位监测分析模块、多媒体获取模块、无线数据获取模块、撂荒地监测分析模块以及数据管 理模块，是开展撂荒地野外监测的大脑。它通过USB数据接口标准实现与3G无线网络仪和 数码相机的数据传递，通过内置蓝牙数据接口实现与PDA的数据交互。所述实体模块涉及通讯接口包括蓝牙数据接口和USB数据接口。本实用新型技术效果如下通过利用便携式PC终端整合定位监测分析模块、多媒体获取模块、无线数据获取 模块、撂荒地监测分析模块以及数据管理模块，配合3G无线网络仪、PDA以及数码相机，可 以实现大范围，特别是全国范围宗地级撂荒地监测，实现了耕地利用有效性监测，提高了撂 荒地监测结果精度，增加了撂荒地监测周期，保障了撂荒地监测的时效性。
图1是实施本实用新型的模块结构图。图2是实施本实用新型的硬件结构图。附图中本领域通用的外文缩写解释如下3G 第三代移动通信技术。GPS:全球定位系统。GIS:地理信息系统。PC 个人电 脑设备。PDA:掌上电脑。CPU:中央处理器。RAM:随机存储器。USB:通用串行总线。
具体实施方式
以下将结合附图(图1、图2)进一步对本实用新型进行详细介绍。图1是实施本实用新型的模块结构图。本实用新型包括了 3G无线网络仪、PDA、数 码相机及便携式PC机等实体模块，以及定位监测分析模块、多媒体获取模块、无线数据获 取模块、撂荒地监测分析模块、数据管理模块等功能模块。所述3G无线网络仪利用现有3G无线网络技术，实现野外动态监测时便携式PC机 与互联网之间的高速数据交换。在大范围撂荒地动态监测野外功能工作中，由于空间范围 大、持续时间长等原因，通常需要不断补充更新基础遥感时序数据，而野外工作难以便捷地 获取稳定有线网络连接。因此3G无线网络仪通过网络天线与无线网络服务器之间的信号交换，实现互联网的数据连接，为实时或准实时地获取、补充所需遥感时序数据提供必要的 技术保障。所述3G无线网络仪通过USB通讯接口与便携式PC机的连接，并实现数据传递。所述PDA，内置GPS芯片，装有全国导航数据，实现撂荒地监测的移动导航、实时定 位以及地块范围信息提取等功能，通过蓝牙数据接口实现与便携式PC机无限制、实时的数 据交互。所述数码相机，实现宗地级撂荒地野外监测的照片、动态视频的实时获取与记录 功能，为撂荒地内业判读与验证提供必要的辅助信息，通过USB通讯接口与便携式PC机的 连接，并实现数据传递。所述便携式PC机是基于光学遥感图像判读技术、地理信息系统(GIQ技术，集成 定位监测分析模块、多媒体获取模块、无线数据获取模块、撂荒地监测分析模块以及数据管 理模块，是开展撂荒地野外监测的大脑。它通过USB数据接口标准实现与3G无线网络仪和 数码相机的数据传递，通过内置蓝牙数据接口实现与PDA的数据交互。所述定位监测分析模块是通过蓝牙数据接口实现与PDA中导航、定位及范围信息 数据的实时获取，并将数据传递给撂荒地监测分析模块，用于撂荒地监测路线、几何中心定 位、范围信息获取等属性记录与数据关联分析。所述多媒体获取模块通过USB数据接口获取数据相机所记录的撂荒地典型相片、 视频以及野外监测相关多媒体信息，通过撂荒地监测分析模块的数据关联、记录等操作，保 存至存储设备，为撂荒地内业判读与验证提供必要的辅助信息。所述无线数据获取模块是在野外监测工作需要实时或准实时获取基础遥感时序 数据时，通过启动3G无线网络仪接入互联网，快速下载所需数据，保障撂荒野外监测分析 工作的顺利开展。所述撂荒地监测分析模块是撂荒地野外监测分析的核心模块，通过定位监测分析 模块、多媒体获取模块、无线数据获取模块所获取的数据，结合数据管理模块存储的基础遥 感时序数据，实现撂荒地地块边界勾画、范围信息提取、NDVI时序分析、撂荒地分类、撂荒地 编码、多媒体信息管理等工作，完成撂荒地野外监测的主要数据分析工作。所述数据管理模块用于实现撂荒地数据的浏览、查询、统计、存储等功能，实现多 元、多媒体撂荒地监测数据的关联存储。所述实体模块涉及通讯接口包括蓝牙数据接口和USB数据接口。图2是实施本实用新型的硬件结构图。实现本实用新型在硬件上包括了四大部 分，即便携式PC机部分、3G无线网络仪部分、PDA部分和数码相机部分。所述便携式PC机是定位监测分析模块、多媒体获取模块、无线数据获取模块、撂 荒地监测分析模块、数据管理模块的载体，是开展撂荒地野外监测的大脑。所述便携式PC 机部分包括了主板、CPU、RAM、硬盘、电池、键盘。液晶显示器及数据接口等部分。定位监测 分析模块、多媒体获取模块、无线数据获取模块、撂荒地监测分析模块、数据管理模块存储 于硬盘上，使用时通过CPU指令将功能模块调入RAM中；通过液晶显示器，实现功能模块的 显示；利用键盘和鼠标操作，来完成功能模块的人机交互；同时，通过USB数据接口实现与 3G无线网络仪和数码相机之间的数据通讯，通过蓝牙接口实现与PDA之间的无线、安全的 数据交互；由便携式PC机部分内部电池保障该部分硬件的用电需求。所述3G无线网络仪是利用现有3G无线网络技术，实现野外动态监测时便携式PC机与互联网之间的高速数据交换，为实时或准实时地获取、补充所需遥感数据提供必要的 技术保障，通过USB通讯接口与便携式PC机的连接，并实现数据传递，包括网络天线、数据 控制器和USB接口三部分。操作时，由便携式PC机通过USB接口发出数据连接信号；数据 控制器将其解译为无线网络专用信号，并通过网络天线发送信号，实现与互联网的连接。所述PDA部分实现撂荒地监测的移动导航、实时定位以及地块范围信息提取等功 能，包括数据控制器、GPS芯片、简易键盘、数据存储器、显示屏、电池仓和蓝牙数据接口部 分。操作时，通过简易键盘可设置不同定位信息获取模式以及数据传输模式；GPS芯片可获 取卫星定位信号，从而实现监测导航、实时定位工作；获取的导航、定位等数据可保存至数 据存储器中保存，也可通过蓝牙数据接口传输至便携式PC机；通过PDA显示屏可浏览数据 存储器中记录的导航定位数据；PDA由其内部电池仓保障其用电需求。所述数码相机部分实现宗地级撂荒地野外监测的照片、动态视频的实时获取与记 录功能，包括数据控制器、光学镜头、操作控制器、数据存储器、显示屏、电池仓和USB数据 接口部分。操作时，通过操作控制器获取照片、视频等多媒体信息，并记录至数据存储器中； 待与便携式PC机通过USB接口连接后，可将多媒体数据传输至便携式PC机中；其显示屏可 简单浏览记录的多媒体信息。在所述四个硬件部分的接口间由特定通讯数据接口实现数据传递。利用本实用新型进行撂荒地野外监测流程如下1)、野外数据准备。为保障野外监测工作的顺利开展，在野外计划制定后，需要积 极地准备所需的基础数据，包括>监测区高分辨率遥感图像，撂荒地监测基础影像；>监测区历史1 10万耕地分布图数据，用于耕地分布显示，辅助野外监测方案制 定；>监测区基础遥感时序数据，长时间序列的NDVI图像，为宗地级撂荒时间分析提 供必要的植被时序数据；>监测区行政区划边界、交通、地名等基础地理数据，满足监测工作中对基础地理 信息数据的需求。2)、监测硬件准备。在野外采样中，工作开展前应完成硬件设备的连接调试工作， 如仪器的开机、连接和调试等工作，使仪器处于良好的工作状态，以便于采样工作的开展。>首先，启动便携式PC机、PDA以及数码相机，保证其运行良好；>其次，通过蓝牙数据接口连接便携式PC机和PDA，通过定位监测分析模块实现数 据的实时交互；>在需要获取多媒体信息时，利用USB通讯电缆将便携式PC机与数据相机连接，传 输多媒体信息；>在需要通过互联网获取基础遥感时序数据时，将便携式PC机与3G无线网络仪通 过USB接口进行连接。3)、调入监测基础数据。启动撂荒地监测分析模块，通过与数据管理模块的数据交 互，实现野外监测数据的准备工作。>高分辨率遥感图像，数据格式为GeoTifT ；>历史1 10万耕地分布图数据，矢量数据，数据格式为Sip ；
6[0051]>基础遥感时序数据，2000年以来NDVI图像，数据格式为GeoTiff ；>行政区划边界、交通、地名等基础地理数据，矢量数据，数据格式为Sip。4)、宗地边界勾画。通过综合PDA获取的定位信息，结合高分辨率遥感图像的图像 判读技术，基于撂荒地野外监测分析模块，实现对撂荒地的宗地级边界勾画。>利用PDA获取宗地的几何中心定位信息及边界范围信息；>通过定位监测分析模块将PDA获取数据传输至便携式PC机；>启动撂荒地野外监测分析模块边界勾画工具，结合高分辨遥感影像和耕地分布 适量数据，通过图像判读、整理和编辑，完成宗地边界数据勾画；>保存编辑结果。5)、NDVI时序曲线绘制。>通过宗地的定位数据，调入同区域基础遥感时序数据(NDVI图像)；>绘制2000年以来到监测时间的NDVI数据曲线；>判定宗地的撂荒时间；>如果缺少该区域完整的时序数据，则利用无线数据获取模块通过互联网实时获 取基础遥感时序数据。6)、多媒体信息采集。>利用数码相机进行相关信息的采集，包括照片、视频等；>采集后，先保存至数码相机的数据存储器中；>将数码相机与便携式PC机利用USB通讯电缆进行连接；>启动多媒体获取模块，将采集的多媒体信息传输至便携式PC机，用于撂荒地属 性编辑和数据关联。7)、撂荒地数据综合。通过撂荒时间与基础数据的结合，判定宗地的撂荒属性，并 将其相关的其他属性和多媒体信息，进行关联处理。8)、数据存储。对监测数据包括经纬度、撂荒地边界、属性、照片、描述等电子表格 和监测数据，利用数据管理模块，存入本地数据库中进行存储管理，提高安全性。9)、设备关闭，对监测仪器进行必要的维护和准备，以备后续监测工作使用。
权利要求1.一种便携式撂荒地野外监测仪，其特征在于包括了以下实体模块3G无线网络仪、 PDA、数码相机及便携式PC机，以及包括以下功能模块定位监测分析模块、多媒体获取模 块、无线数据获取模块、撂荒地监测分析模块、数据管理模块；所述3G无线网络仪通过USB 通讯接口与便携式PC机的连接，并实现数据传递；所述PDA通过蓝牙数据接口实现与便携 式PC机无限制、安全的数据交互；所述数码相机通过USB通讯接口与便携式PC机的连接， 并实现数据传递；所述便携式PC机是定位监测分析模块、多媒体获取模块、无线数据获取 模块、撂荒地监测分析模块、数据管理模块的载体，通过蓝牙实现与PDA的数据交互，通过 USB数据接口实现与3G无线网络仪和数码相机的数据传递。
2.如权利要求1所述的监测仪，其中所述实体模块涉及通讯接口包括蓝牙数据接口和 USB数据接口。
专利摘要便携式撂荒地野外监测仪涉及到了电子、资源调查、遥感技术等领域，提供了一种耕地撂荒状况监测的野外综合采样分析仪器，其特征在于包括了以下实体模块3G无线网络仪、PDA、数码相机及便携式PC机，以及包括以下功能模块定位监测分析模块、多媒体获取模块、无线数据获取模块、撂荒地监测分析模块、数据管理模块。通过利用便携式PC终端整合定位监测分析模块、多媒体获取模块、无线数据获取模块、撂荒地监测分析模块、数据管理模块，可以实现大范围，特别是全国范围宗地级撂荒地监测，实现了耕地利用有效性监测，提高了撂荒地监测结果精度，增加了撂荒地监测周期，保障了撂荒地监测的时效性。
文档编号H04L29/08GK201844845SQ201020586819
公开日2011年5月25日 申请日期2010年11月2日 优先权日2010年11月2日
发明者周艺, 浦青阳, 王世新, 王丽涛, 王福涛 申请人:中国科学院遥感应用研究所