Monitorizarea în timp real a umidității solului în culturile de bumbac folosind tehnologia inducției electromagnetice

Monitorizarea umidității solului în timp real (θg) este esențială pentru agricultură, dar metodele tradiționale sunt intensive în muncă și ineficiente.

În prezent, tehnologia de inducție electromagnetică oferă o alternativă nedistructivă, folosind simularea inversă a conductivității electrice aparente a solului (ECa) pentru a construi un model empiric θg, dar acuratețea previziunii modelului construit este pusă la îndoială atunci când se lucrează cu date dinamice sau foarte incerte, rezultând erori mari în rezultatele previziunilor, ceea ce nu poate satisface nevoile aplicațiilor practice.

În această lucrare, câmpul de bumbac sub irigație prin picurare din Parcul Științei și Tehnologiei al Regimentului 12 din zona de reabilitare Alaer a fost utilizat ca zonă de testare.

ECa în moduri verticale și orizontale a fost colectată cu ajutorul EM38-MK2, iar factorul optim de modelare liniară a fost determinat prin combinarea valorilor θg la diferite adâncimi ale solului.

Algoritmul filtrului Kalman a fost folosit pentru a îmbunătăți acuratețea modelului.

Rezultatele sunt următoarele: (1) Filtrarea Kalman îmbunătățește semnificativ acuratețea modelului, cu R2 crescând de la 0.21 la 0.71 (adâncime 0.4–0.6 m), RMSE și MAPE scăzând de la 12.74 % și 48.51 % la 0.71 și 4.34 %, respectiv, iar acuratețea altor modele de straturi de sol este de asemenea îmbunătățită; (2) Metoda de interpolare a vecinilor naturali este folosită pentru a desena harta tridimensională a θg și harta distribuției adâncimii fiecărui strat de sol.

Rezultatele cercetării din această lucrare pot oferi o bază teoretică pentru monitorizarea în timp real a umidității solului în câmpurile de bumbac irigate prin picurare în zone aride, ghidând astfel mai bine irigația agricolă..