墒情自动监测站的建设与运维

2015.6.20 编号2 16.6 17.07 -2.8 合格 16.8 18.12 -7.9 合格 17.6 18.97 -7.8 合格
编号3 18.6 20.09 -8.0 合格 19.2 20.45 -6.5 合格 19.8 20.21 -2.1 合格
编号1 16.5 18.1 -9.7 合格 17.6 17.87 -1.5 合格 18.6 17.71 4.8 合格
墒情监测仪器野外监测精度检验现场（2019年6月，山东诸城）
现场照片
墒情监测仪器野外监测精度检验（2019年6月，山东诸城）
现场照片
墒情监测仪器野外监测精度检验（2019年6月，山东诸城）
现场照片
墒情监测仪器野外监测精度检验（2019年6月，山东诸城）
2、确定仪器公式形式：选择公式形式是幂函数的仪器 幂函数是最佳的仪器公式形式（与三次多项式相比）， 即:y=axb+c。请注意：公式一定要分层设置，一层一组参数。 理由： （1）各参数数学概念 清楚； （2）参数c可以调整且 不受含水量大小的影响； （3）调参后可使仪器的 监测精度得到大幅度提高， 不仅能够满足生产要求，而 且精度稳定。
（2）重复性（以重复性标准差表示）不大于2%。 状态：未执行。 原因：一是仪器精度达不到；二是有了《土壤墒情监测规 范》（SL364-2015），谁还执行这个标准？
水利行业标准：《干旱等级标准》（SL424-2008）规定，农 业干旱等级划分统一使用相对湿度分析：
相对湿度在60%～50%时为轻度干旱； 相对湿度在50%～40%时为中度干旱； 相对湿度在40%～30%时为严重干旱； 相对湿度小于30%时为特大干旱。 也就是说，一个干旱等级对应的相对湿度的变化只有10%。 状态：正在执行 效果：不好 原因：两个行业标准不配套。《土壤墒情监测规范》 （SL364-2015）是监测标准，执行在前，《干旱等级标准》 （SL424-2008）是评价标准，执行在后。监测数据精度不高，评 价出的旱情自然与实际旱情不相符。
仪器检测漏项（野外监测精度未检测）。 3、技术上：墒情自动监测系统的“四性一能”问题未解决，
即：墒情站代表性不好； 仪器的准确性不高； 仪器的可靠性不高； 数据的代表性不好； 服务平台功能不全。
二、自动墒情站存在的问题
存在七大问题： 1、站址选择没有代表性； 2、仪器选型存在盲目性； 3、仪器安装缺少科学性； 4、精度检验没有操作性； 5、测站建设缺少完整性； 6、测站运行维护一次性； 7、仪器运行缺少可靠性。
现场照片
实验大棚内
实验大棚外
仪器监测精度对比观测实验现场（2015年6月）
某厂家插管式土壤水分采集仪对比观测统计表
观测时间
仪器 编号
10cm 相对
人工法 仪器法 误差
20cm 相对
合格否 人工法 仪器法 误差
40cm 相对
合格否 人工法 仪器法 误差
合格否
编号1 17.4 19.33 -11.1 合格 17.6 17.95 -2.0 合格 18.3 17.87 2.3 合格
编号3 18.4 19.85 -7.9 合格 18.9 20.12 -6.5 合格 19.6 19.91 -1.6 合格
编号1 16.3 18.07 -10.9 合格 16.6 17.77 -7.0 合格 17.4 17.63 -1.3 合格
2015.6.24 编号2 16.3 17.04 -4.5 合格 16.6 18.06 -8.8 合格 17.4 18.93 -8.8 合格
在本省开展仪器的精度检验： （1）2014年开展的仪器野外监测精度检验（对比观测）
仪器野外监测精度检验现场（墒情中心菜园子，2014.5 ～ 2016.10）（吉林长春）
（2）2015年1月开展的仪器室内监测精度检验（对比观测）
室内对比观测现场（2015年1月，吉林长春）
现场照片
室内对比观测现场（2015年1月，吉林长春）
编号3 24.3 20.67 14.9 合格 21.5 20.79 3.3 合格 21 20.38 3.0 合格
编号1 16.6 18.9 -13.9 合格 16.8 17.89 -6.5 合格 17.8 17.76 0.2 合格
2015.6.19 编号2 16.6 17.01 -2.5 合格 16.8 18.09 -7.7 合格 17.8 18.94 -6.4 合格
国家标准：《土壤水分（墒情）监测仪器基本技术条件》 （GB/T 28418-2012）
该标准第5章第4节第二条规定：土壤含水量的测量误差应 能达到如下要求：
（1）与烘干法比较，体积含水量在3%～10%时，相对误差 的绝对值不大于5%；在15%～25%时，相对误差的绝对值不大于 2.5%；在35%～45%时，相对误差的绝对值不大于5%；
编号3 17.5 19.7 -12.6 合格 17.9 20.14 -12.5 合格 19.2 19.92 -3.8 合格
编号1 16.7 18.15 -8.7 合格 17 17.91 -5.4 合格 17.8 17.79 0.1 合格
2015.6.18 编号2 16.7 17.04 -2.0 合格 17 18.13 -6.6 合格 17.8 18.85 -5.9 合格
编号3 18.3 19.48 -6.4 合格 18.8 20 -6.4 合格 19.6 19.92 -1.6 合格
2015.6.16 编号2 17.2 17.48 -1.6 合格 17.4 18.27 -5.0 合格 18.1 19.0 -5.0 合格
编号3 17.8 19.7 -10.7 合格 18 20.14 -11.9 合格 19.4 19.92 -2.7 合格
某厂家插管式土壤水分采集仪对比观测统计表
观测时间
仪器 编号
10cm 人工法 仪器法 相对
误差
20cm 合格否 人工法 仪器法 相对
误差
40cm 合格否 人工法 仪器法 相对
误差
合格否
编号1 16.4 18.07 -10.2 合格 16.6 17.83 -7.4 合格 17.4 17.66 -1.5 合格
2015.6.23 编号2 16.4 17.3 -5.5 合格 16.6 18.1 -9.0 合格 17.4 18.95 -8.9 合格
现场照片
室内对比观测现场（2015年1月，吉林长春）
（3）2015年春开展的仪器野外监测精度检验（对比观测）
仪器野外对比观测现场（2015年3月，吉林大安）
现场照片
野外对比观测现场（2015年5月，吉林大安）
现场照片
野外对比观测现场（2015年5月，吉林大安）
帮助外省开展精度检验： 2019年6月开展的仪器野外监测精度检验（对比观测）
（二）仪器选型 1、确定仪器野外监测精度控制标准：与烘干法比较，相对 误差≤±10%（野外，重量含水量） 理由：现行标准《土壤墒情监测规范》（SL364-2015）规定 的仪器精度无法满足生产要求。规范对固定式墒情站的要求是： 在实验室条件下，土壤重量含水量测量的绝对误差的平均绝 对值≤2%； 在野外条件下，土壤重量含水量测量的绝对误差的平均绝对 值≤4%。 这样的标准根本无法保证《干旱等级标准》（SL424-2008） 的顺利执行，使旱情评价成果与实际旱情相差甚远，也影响了国 标《土壤水分（墒情）监测仪器基本技术条件》（GB/T 284182012）的正常执行。
2015.6.15 编号2 17.3 18.39 -6.3 合格 20.5 18.19 11.3 合格 18.1 18.87 -4.3 合格
编号3 20.0 21.5 -7.5 合格 20.5 20.27 1.1 合格 21.1 19.98 5.3 合格
编号1 17.2 18.22 -5.9 合格 17.4 16.76 3.7 合格 18.1 18.02 0.4 合格
2015.6.22 编号2 16.4 17.06 -4.0 合格 16.7 18.13 -8.6 合格 17.5 18.98 -8.5 合格
编号3 18.4 19.67 -6.9 合格 19 20.24 -6.5 合格 19.7 20.02 -1.6 合格
某厂家插管式土壤水分采集仪对比观测统计表
观测时间
针对这些问题，吉林省墒情监测中心开展了多年的实验和研 究，很好的解决了这些问题。成立了组织机构，提出了新的仪器 精度控制标准，开展了多项技术攻关，2016年成功建成了吉林省 墒情自动监测系统（自动墒情站130处，省墒情信息服务平台1 处，…… ），在国内率先实现了真正意义上的墒情监测自动化。
通过多年的实验、研究、总结，形成了一整套成熟、适用的 技术成果——土壤墒情自动监测应用技术（包括10余项创新性成 果、4项专利、9篇学术论文、1部技术规程）。成果先后在江西、 山西、辽宁、山东等省进行了应用实验，均获成功。2017年12月， 技术成果经水利部科技推广中心组织的专家评审，给出了该项科 技成果总体水平达到国际先进水平。被水利部科技推广中心推荐 到 2018年“第十五届国际水利先进技术（产品）推介会”进行成果 展示 并做专场报告。该成果被水利部列入“2019年水利先进实用技术 重点
汇报的主要内容： ◈ 墒情自动监测系统存在的问题 ◈ 自动墒情站存在的问题 ◈ 自动墒情站的建设 ◈ 自动墒情站的运行与维护 ◈ 工程案例
一、墒情自动监测系统存在的问题
存在三大问题： 1、体制上：工作机制不理顺；
工程建设两层皮（建用脱节）。 2、监管上：监测仪器的市场准入门槛过低，无法满足生产要求；
2015.6.21 编号2 16.5 17.05 -3.3 合格 17.6 18.1 -2.8 合格 18.6 18.95 -1.9 合格
编号3 18.6 19.73 -6.1 合格 19.1 20.25 -6.0 合格 19.8 20.08 -1.4 合格
编号1 16.4 18.12 -10.5 合格 16.7 17.86 -6.9 合格 17.5 17.69 -1.1 合格
编号3 20.7 20.39 1.5 合格 23 25.6 -11.3 合格 21.4 20.3 5.1 合格
某厂家插管式土壤水分采集仪对比观测统计表
观测时间
ຫໍສະໝຸດ Baidu
仪器 编号
10cm 相对
人工法 仪器法 误差
20cm 相对
合格否 人工法 仪器法 误差
40cm 相对
合格否 人工法 仪器法 误差
合格否
编号1 16.6 18.09 -9.0 合格 16.8 17.89 -6.5 合格 17.6 17.73 -0.7 合格
2015.6.14 编号2 17.4 18.45 -6.0 合格 17.6 18.14 -3.1 合格 18.3 18.82 -2.8 合格
编号3 21.9 21.81 0.4 合格 21.7 20.37 6.1 合格 22.7 19.93 12.2 合格
编号1 17.3 19.4 -12.1 合格 20.5 17.97 12.3 合格 18.1 17.85 1.4 合格
自动墒情站的建设内容包括：
1、站址选择； 2、仪器选型； 3、仪器安装； 4、测站附属设施建设； 5、仪器野外监测精度检验； 6、仪器运行状态检验； 7、土壤干容重和田间持水量测定； 8、占地补偿和测站管理协议书签订。
（一）站址选择 自动墒情站的站址一定要选在具有区域代表性的农田里。 区域代表性：土壤代表性、作物代表性、干旱代表性。 农田（监测地块）选择注意：农田的开阔性、面积＞1hm2。 站址选择要注意：土壤的破坏性、周围影响因素（避开树 荫、输电线路或变压器、沟渠、陡坡、洼地、道路、田头、村 屯、围墙、雷区、通信信号入网强度弱等地方），绝对不能把 站址选在代表性农田以外的其它地方（如：庭院、菜园子、观 测场等）。 特别注意：测站代表性、数据代表性、仪器准确性的区别， 切不可混为一谈。
仪器 编号
10cm 人工法 仪器法 相对
误差
20cm 合格否 人工法 仪器法 相对
误差
40cm 合格否 人工法 仪器法 相对
误差
合格否
编号1 16.9 18.22 -7.8 合格 17.1 17.99 -5.2 合格 17.9 17.79 0.6 合格
2015.6.17 编号2 16.9 17.33 -2.5 合格 17.1 18.27 -6.8 合格 17.9 19.0 -6.2 合格