Способ профилирования дневной поверхности почвы на элементарной площадке в полевых условиях
Владельцы патента RU 2680608:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Чувашская государственная сельскохозяйственная академия" (RU)
Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к способам изучения водной эрозии, и может быть использовано в почвоведении, мелиорации и гидрологии. Техническим результатом является повышение точности определения и оцифровки профиля дневной поверхности почвы элементарной площадки в полевых условиях. В способе профилирования дневной поверхности почвы на элементарной площадке в полевых условиях, включающем применение технического средства измерения, определяют профиль дневной поверхности почвы полевым профилографом по кривой - спирали Архимеда, ограничивающей элементарную площадку, измеряя одновременно угол положения луча от нулевой отметки в градусах и высоту неровностей дневной поверхности почвы на заданной точке, причем информация представляется в полярной системе координат при известном шаге спирали, а для перевода в декартовую систему координат используют уравнения. 3 ил.
Изобретение относится к сельскому хозяйству в частности к способам изучения водной эрозии и может быть использовано в почвоведении, мелиорации и гидрологии.
Известен способ определения среднего уклона элементарной площадки в полевых условиях [1], включающий измерение профиля поверхности с помощью профилографа, в котором определяют профиль поверхности профилографом по окружности, ограничивающей элементарную площадку, строят развертку этого профиля и полиномиальную линию тренда четвертой степени под эту развертку, определяют величину верхней точки полинома, которая условно соответствует 180 градусам положения ролика относительно нулевой отметки, по которой можно аналитически рассчитать средний уклон элементарной площадки в полевых условиях.
Недостатком известного способа является измерение профиля поверхности почвы только по окружности заданного радиуса, и исследуемое пространство в такой модели будет являться двумерным - 2D, что не позволяет установить профиль всей дневной поверхности почвы элементарной площадки, например, получить пространство представляемое трехмерным - 3D.
Цель изобретения - повышение точности определения и оцифровки профиля дневной поверхности почвы элементарной площадки в полевых условиях.
Цель достигается тем, что в способе профилирования дневной поверхности почвы на элементарной площадке в полевых условиях, включающем применение технического средства измерения, определяют профиль дневной поверхности почвы полевым профилографом по кривой - спирали Архимеда, ограничивающей элементарную площадку, измеряя одновременно угол положения луча от нулевой отметки у в градусах и высоту неровностей дневной поверхности почвы z на заданной точке, причем информация представляется в полярной системе координат при известном шаге спирали b, а для перевода в декартовую систему координат, используют уравнения
где х - продольная координата, м; у - поперечная координата, м; z - вертикальная координата - высота неровностей дневной поверхности почвы, м; b -шаг спирали, м; у - угол положения луча от нулевой отметки в градусах.
Схема профилирования дневной поверхности почвы по спирали Архимеда, которая представляет собой плоскую кривую - траекторию точки, равномерно движущейся вдоль луча с началом в О, в то время как сам луч равномерно вращается вокруг О, изображена на фиг. 1.
На фиг. 2 приведена принципиальная схема полевого профилографа.
Устройство состоит из массивного основания со стержнями 1 для фиксации на поверхности почвы, на которое с помощью подшипника устанавливается ось 2 в нижней части которой крепится угловой датчик 3, а в верхней части перпендикулярно закреплено подвижное плечо 4 с противовесом 5 с одной стороны и лазерным датчиком положения 6 с другой стороны, установленного с помощью подвижного стержня 7, что позволяет изменять начальное положение лазерного датчика 6. В верхней части оси 2 установлен электронный блок обработки сигналов 8, который подсоединен с помощью USB-кабеля к ноутбуку 9. На оси 2 также крепится уровень 10. Радиус профилирования меняется по спирали Архимеда с помощью неподвижной катушки 11 и гибкой нерастяжимой нити 12.
Компьютерная программа позволяет представить информацию в полярных координатах по 2-м параметрам для установленного шага спирали b согласно размерам неподвижной катушкой: расстояние между датчиком положения и поверхностью почвы, а также соответствующий этому положению угол поворота от нулевой отметки (фиг. 3). Для определения высоты неровностей дневной поверхности почвы на заданной точке используют выражение
z = zmax - z',
где zmax - максимальное расстояние между датчиком положения и поверхностью почвы; г - действительное расстояние между датчиком положения и поверхностью почвы на заданной точке.
Источники информации
1. Патент РФ №2560752. Способ определения среднего уклона элементарной площадки в полевых условиях и профилограф для его осуществления / И.И. Максимов, С.А. Васильев, В.И. Максимов, А.А. Васильев, Е.П. Алексеев, В.В. Алексеев, М.А. Васильев - опубл. 20.08.2015., Бюл. №23.
Способ профилирования дневной поверхности почвы на элементарной площадке в полевых условиях, включающий применение технического средства измерения, отличающийся тем, что определяют профиль дневной поверхности почвы полевым профилографом по кривой - спирали Архимеда, ограничивающей элементарную площадку, измеряя одновременно угол положения луча от нулевой отметки γ в градусах и высоту неровностей дневной поверхности почвы z на заданной точке, причем информация представляется в полярной системе координат при известном шаге спирали b, а для перевода в декартовую систему координат используют уравнения
