[0001] 本发明涉及水土资源承载力评价领域，具体涉及一种东北黑土区水土资源承载力评价系统及方法。

[0002] 东北黑土区是在东北寒冷的气候条件下，草甸、草原茂盛的植被剥落腐蚀，逐渐积累成一层厚厚的腐殖质，从而形成肥沃的黑土层。近年来，由于自然因素制约和人为活动破坏，东北黑土区水土流失问题日益严重，生态环境日趋恶化。土壤中有机物质含量比开垦前下降近三分之二，板结和盐碱化现象严重。水土资源承载力评价是指在一定时空条件下，综合考虑水资源和土地资源的可用量、利用方式、生态系统健康稳定等因素，对人类活动用水用地需求进行评估的过程。在生态环境日益恶化的东北黑土区实施科学有效的水土资源承载力评价具有重要的经济和社会意义，传统的水土资源承载力评价系统运行时存在一些弊端，其集中体现在：

[0003] 首先，传统的评价系统采用静态分析手段，其整体评价结果准确度较低，忽视了黑土区独特的施控交互影响，无法实现全面的承载力评估，对人力活动和气候变化等动态因素缺乏有效综合评价；其次，传统的黑土区水土资源承载力评价缺乏标准化指标，导致结果差异性大，并且忽视了不同因素之间的关联性，评价结果不全面；再次，东北黑土区地域辽阔，各种差异性因素较多，传统的评价系统数据采集不全面，采集手段优先，不能进行精准核对校验，数据处理过程中缺乏对异源数据的精度计算，导致评价结果失真。

[0004] 综上所述，提供一种数据采集全面，采集方式多样化，有助于提高评价结构的精准度，采取动态实时监测的方式，对数据实施融合运算，并有效保证异源数据尺度的一致性，采取定点数据采集结合移动校验采集设备和遥感数据为一体，通过动态监测模块进行高效监测，进而得出评价及结果，并为后期的干预和指导工作提供预警分析的东北黑土区水土资源承载力评价系统及方法，具有广泛的市场前景。

[0037] 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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

[0038] 在以下发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“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，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或者以特定的方位构造和操作。术语“连接”仅表示装置之间的连接，并没有什么特殊含义。

[0039] 具体实施例参照图1、2、3、4、5所示，一种东北黑土区水土资源承载力评价系统，包括多尺度数据采集模块，所述的多尺度数据采集模块通过有线或者无线连接的方式与综合数据库相连接，综合数据库通过数据传输模块与动态监测模块相连接，动态监测模块与数据评价系统相连接，数据评价系统与预警分析模块相连接；多尺度数据采集模块采集的数据来源于移动采集设备、固定采集设备以及联网采集设备，移动采集设备、固定采集设备以及联网采集设备对水资源流域和土地资源区域实施多尺度数据采集；动态监测模块包括水资源动态监测模块和土地资源动态监测模块，水资源动态监测模块根据综合数据库提供的数据信息对水资源总量、水资源水质以及生物多样性实施动态监测；土地资源动态监测模块根据综合数据库提供的数据信息对土地利用面积、土地土壤肥力以及生态稳定性实施动态监测；数据评价系统内嵌有与水资源动态监测模块和土地资源动态监测模块相配合的监测指标，该监测指标包含数量指标、质量指标和环境指标。所述的综合数据库通过数据融合算法和数据融合处理的方式对多尺度数据采集模块采集的数据进行运算和处理。所述的多尺度数据采集模块采集的数据包括遥感影像、气象数据、土壤水分、蒸散数据、径流数据、水文数据以及移动采集设备采集的现场校验数据。

[0040] 所述的移动采集设备包括带有行进轮2的移动采集车1，移动采集车1的顶部安装有盛水箱4、盛土箱5以及旋转盘3，盛水箱4通过安装有液体流量仪10的进液管道9与抽吸泵11相连通，在盛水箱4内安装有液体成分分析探头29，盛土箱5的顶部为开口结构，在盛土箱
5的内部安装有土壤成分分析探针26，旋转盘3的顶部固定安装有支架15，支架15的一侧活动安装有升降平台18，升降平台18的顶部安装有土壤采样旋转电机19，土壤采样旋转电机
19的输出端与安装在升降平台18下部的外螺旋取料管21的顶部相连接。

[0041] 根据权利要求2所述的东北黑土区水土资源承载力评价系统，其特征在于：所述的盛水箱4的顶部安装有控制器7和水质分析仪器8，控制器7内安装有联网数据传输模块，水质分析仪器8通过导线与液体成分分析探头29相连接，土壤成分分析探针26的顶部与安装在盛土箱5上部的土壤分析仪器6相连接，水质分析仪器8和土壤分析仪器6通过导线与控制器7相连接，控制器7通过联网数据传输模块与综合数据库相连接。所述的盛水箱4的底部一侧设置有带有阀门的排污口13，抽吸泵11上安装有外接抽水口12，液体成分分析探头29设置在盛水箱4内壁以及底壁，移动采集车1内设置有可充电蓄电池组28。所述的盛土箱5的内腔设置有落料斜坡27，落料斜坡27的坡顶朝向旋转盘3的设置方向，土壤成分分析探针26垂直纵向安装在落料斜坡27的坡底一侧，盛土箱5的一侧设置有卸料开合门14，外螺旋取料管21顶部内侧的升降平台18下方固定安装有偏心震动电机20。

[0042] 所述的支架15为两根，两根支架对称固定安装在旋转盘3的顶部，两根支架15之间的顶部和底部分别安装有从动轴17和主动轴23，主动轴23与安装在支架15外侧的带有锁死机构的步进电机16输出端相连接，从动轴17和主动轴23外侧分别固定安装有从动啮合链轮24和主动啮合链轮25，从动啮合链轮24和主动啮合链轮25的外侧套装有内表面带有啮合齿槽的旋转带22，升降平台18的内侧与旋转带22的外壁固定连接，在支架15内侧面设置有与升降平台18边缘相配合的滑动限位槽。所述的升降平台18为方向块状结构，外螺旋取料管
21为中空型管状结构，在外螺旋取料管21的外壁设置有下钻螺旋片，外螺旋取料管21的内沿与支架15一侧外壁之间的长度不小于支架15另一侧外壁与盛土箱5外沿之间的长度，支架15的长度不小于外螺旋取料管21的长度，盛土箱5顶面至支架15顶面之间的长度不小于外螺旋取料管21的长度，外螺旋取料管21的内沿与支架15一侧外壁之间的长度不小于支架
15一侧外壁与移动采集车1外沿之间的长度。

[0043] 在利用东北黑土区水土资源承载力评价系统实施评价作业时，利用多尺度数据采集模块对水资源流域和土地资源区域内的数据实施采集，该数据是由移动采集车1、固定采集设备以及联网采集设备采集，其数据包括遥感影像、气象数据、土壤水分、蒸散数据、径流数据、水文数据、液体成分分析探头29采集的液体成分数据以及土壤成分分析探针26采集的土壤成分数据。

[0044] 移动采集设备对无法设置固定采集设备和联网采集设备无法实施具体详细的数据采集作业时使用，同时移动采集设备对固定采集设备和联网采集设备采集的数据信息实施校验。通过移动和转载的方式，将移动采集车(1)放置在采集地，如图4和5所示，对采集地点的土地或者水源实施样本采集。

[0045] 如图2、3、4所示，在实施土壤样本采集作业时，旋转盘(3)旋转定位，使升降平台18朝向移动采集车(1)外侧，通过远程遥控控制器7开启土壤采样旋转电机(19)，同时开启步进电机(16)，步进电机(16)带动主动轴(23)旋转，主动轴(23)带动旋转带(22)旋转，使升降平台18下降，下降的同时土壤采样旋转电机(19)带动外螺旋取料管(21)下行，与底面土壤接触后，在外螺旋取料管(21)的持续旋转作业和升降平台18持续下行的共同作用下，外螺旋取料管(21)的底部主件缓慢深入至土壤内，并将土壤存储在外螺旋取料管(21)内腔，采集的土壤紧密堆积在外螺旋取料管(21)内腔，在采集完成后，土壤采样旋转电机(19)停机，升降平台18上行恢复至初始位置，此时外螺旋取料管(21)底部所处的平面位于盛土箱(5)顶部所处的平面的上方，旋转盘(3)旋转后，外螺旋取料管(21)底部旋转至落料斜坡(27)顶面位置，开启偏心震动电机(20)，存储在外螺旋取料管(21)内的土壤样本在震动作用下落料至盛土箱(5)内，利用土壤成分分析探针(26)对采集的土壤样本实施成分分析，并通过土壤分析仪器(6)记录后传输至综合数据库。

[0046] 在实施水资源样本采集作业时，如图2、3、5所示，远程遥控移动采集车(1)行进至水边，然后在外接抽水口(12)上外接抽水管30，并将抽水管30的进水端深入至水中，开启抽吸泵(11)，通过液体流量仪(10)进行计量，并将水通过进液管道(9)送入盛水箱(4)中，并利用液体成分分析探头(29)对液体成分实施分析，分析后得出的数据由水质分析仪器(8)存储，并传输至综合数据库。

[0047] 上述水资源流域和土地资源区域多尺度数据采集完成后，实施综合数据库构建作业，将采集的多源异构数据通过数据融合算法进行去差异化运算，并进行数据清洗、变换和标准化存储处理，构建综合数据库。

[0048] 完成数据库构建后，数据传输至动态监测模块实施动态监测作业，动态监测模块包括水资源动态监测模块和土地资源动态监测模块，水资源动态监测模块根据综合数据库提供的数据信息对水资源总量、水资源水质以及生物多样性实施动态监测，土地资源动态监测模块根据综合数据库提供的数据信息对土地利用面积、土地土壤肥力以及生态稳定性实施动态监测，监测数据传输至数据评价系统。

[0049] 数据评价系统对动态监测数据实施评价，数据评价系统内嵌有与水资源动态监测模块和土地资源动态监测模块相配合的监测指标，该监测指标包含数量指标、质量指标和环境指标，数量指标包含水资源总量指标和土地利用面积指标，质量指标和包含水资源水质指标和土地土壤肥力指标，环境指标包含生物多样性指标和生态稳定性指标，采用多层次分析法确定指标权重，建立水土资源评价模型，对水土资源承载力变化趋势实施实时评价。

[0050] 完成评价作业后，实施预警分析作业，评价结果实时传输至预警分析模块，预设水资源承载力指标和土地资源承载力指标，构建水资源预警模块和土地资源预警模块，并划分出风险等级，根据水土资源承载力承压程度和变化趋势，对水土资源承载力潜在风险进行方案优化分析和识别预警。

[0051] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。