溫室用太陽(yáng)能熱泵土壤蓄能系統(tǒng)的研究_蔣綠林.pdf

蔣綠林，蔡佳霖，胡 靜，等 溫室用太陽(yáng)能熱泵土壤蓄能系統(tǒng)的研究J 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2018，46(12):176 179doi:1015889/j issn1002 1302201812044溫室用太陽(yáng)能熱泵土壤蓄能系統(tǒng)的研究蔣綠林，蔡佳霖，胡 靜，盧 旺，呂長(zhǎng)寧(常州大學(xué)石油工程學(xué)院，江蘇常州213000)摘要:為提高北方地區(qū)溫室作物的生長(zhǎng)環(huán)境溫度，建立溫室用太陽(yáng)能熱泵土壤蓄能系統(tǒng)的試驗(yàn)裝置。采集太陽(yáng)輻射強(qiáng)度、系統(tǒng)供/回水溫度、溫室內(nèi)部土壤、空氣溫度、主機(jī)輸入功率等數(shù)據(jù)，分析在晴天和多云天氣工況下系統(tǒng)的性能和供暖效果。結(jié)果表明，系統(tǒng)的供/回水溫度及性能系數(shù)( coefficient of performance，簡(jiǎn)稱 COP)均受太陽(yáng)輻射影響，輻射增強(qiáng)，供/回水溫度及COP隨之升高，反之則降低，但供/回水溫度波動(dòng)滯后于太陽(yáng)輻射強(qiáng)度且較為平緩。在晴天和多云天氣工況下，系統(tǒng)的平均 COP 分別為 4 05、2 50;晴天天氣工況下，系統(tǒng)較對(duì)照溫室土壤溫度日平均提升324 ，夜間溫室空氣溫度平均提升149 ;多云天氣工況下，系統(tǒng)較對(duì)照溫室土壤溫度日平均提升2 28 ，夜間溫室空氣溫度平均提升102 ;系統(tǒng)供暖效果明顯。不同天氣工況下，試驗(yàn)溫室空氣溫度較環(huán)境溫度提升3 8 。關(guān)鍵詞:溫室;太陽(yáng)能熱泵;土壤蓄能;系統(tǒng)性能;供暖效果中圖分類號(hào): TK114;S214 文獻(xiàn)標(biāo)志碼: A 文章編號(hào):1002 1302(2018)12 0176 03收稿日期:2016 12 28基金項(xiàng)目:國(guó)家自然科學(xué)基金(編號(hào):51308077)。作者簡(jiǎn)介:蔣綠林(1965)，男，江蘇常州人，碩士，副教授，碩士生導(dǎo)師，從事太陽(yáng)能熱泵及地源熱泵利用研究。E mail:1012933992 qq com。溫室主要用于栽培蔬菜植物，在不適合作物生長(zhǎng)的季節(jié)為作物生長(zhǎng)提供適宜的溫度。我國(guó)北方地區(qū)入秋后，晝夜溫差逐漸增大。白天氣溫較高，溫室作物能夠正常生長(zhǎng);夜晚氣溫驟降，溫室內(nèi)部溫度有時(shí)降到0 以下。根據(jù)中國(guó)農(nóng)業(yè)百科全書:蔬菜卷可知，一般作物適宜的生長(zhǎng)溫度在 5 35 之間。溫度過(guò)低不利于作物生長(zhǎng)，因此，北方地區(qū)必須在冬季為溫室供暖。傳統(tǒng)溫室的供暖方式以燃煤鍋爐為主，這種高溫?zé)嵩捶艧岬墓┡绞讲粌H造成大量的能源浪費(fèi)，而且燃煤鍋爐排放的CO2、NOx、SOx等污染物對(duì)環(huán)境也造成了嚴(yán)重污染1。隨著我國(guó)現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的發(fā)展，溫室大棚供暖的能源供應(yīng)不再僅限于一次能源。我國(guó)北方地區(qū)冬季太陽(yáng)輻射較強(qiáng)，有研究者提出將太陽(yáng)能熱利用技術(shù)應(yīng)用于溫室大棚供暖，并對(duì)此進(jìn)行了相關(guān)研究2 4。江蘇大學(xué)的毛罕平等研制了1 種溫室太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)，其主要由真空管太陽(yáng)能集熱器和循環(huán)管道組成，并采用電采暖作為系統(tǒng)的輔助熱源以滿足溫室的連續(xù)供暖需求5。陜西科技大學(xué)的蘇偉等設(shè)計(jì)了太陽(yáng)能與地源熱泵聯(lián)合溫室大棚系統(tǒng)及該系統(tǒng)的可編程邏輯控制器( programmable logic controller，簡(jiǎn)稱PLC)控制回路，并對(duì)其可行性作了簡(jiǎn)要分析6。太陽(yáng)能與地源熱泵聯(lián)合溫室大棚系統(tǒng)的初投資較高，對(duì)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，其系統(tǒng)投資回收期較長(zhǎng)。沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)的于威等設(shè)計(jì)了日光溫室太陽(yáng)能土壤加溫系統(tǒng)，通過(guò)試驗(yàn)研究在該系統(tǒng)的作用下地溫隨著不同地?zé)峁苈裆畹淖兓闆r。結(jié)果表明，太陽(yáng)能土壤加溫系統(tǒng)對(duì)夜間土壤溫度有顯著提升作用4。根據(jù)調(diào)研，國(guó)內(nèi)溫室大棚太陽(yáng)能熱利用技術(shù)大多采用太陽(yáng)能悶曬水的集熱方式，依靠太陽(yáng)能悶曬真空管或平板式太陽(yáng)能集熱板來(lái)提升內(nèi)部水的溫度，結(jié)合儲(chǔ)能水箱及溫室內(nèi)部換熱系統(tǒng)對(duì)溫室進(jìn)行供暖。這種僅通過(guò)太陽(yáng)悶曬來(lái)加熱水的做法，其太陽(yáng)能利用率較低，無(wú)法滿足大面積溫室大棚生產(chǎn)的供暖需求，且溫室大棚供暖須配備較大的儲(chǔ)能水箱，浪費(fèi)了土地資源，后期維護(hù)也較為麻煩。針對(duì)以上溫室供暖技術(shù)的不足，本研究設(shè)計(jì)1 種溫室用太陽(yáng)能熱泵土壤蓄能系統(tǒng)，利用制冷劑R134A 在平板式太陽(yáng)能集熱板中采集太陽(yáng)能量，通過(guò)壓縮機(jī)提升能量品位，制冷劑通過(guò)板式換熱器將熱量換熱給水，通過(guò)循環(huán)水泵使水在水平橫埋管中循環(huán)流動(dòng)，以這種形式將熱量最終換熱給溫室內(nèi)部土壤，最終實(shí)現(xiàn)溫室內(nèi)部土壤及空氣溫度的提升。通過(guò)試驗(yàn)對(duì)此系統(tǒng)進(jìn)行研究，分析不同工況下系統(tǒng)性能及其供暖效果，得出相應(yīng)結(jié)論。1 試驗(yàn)內(nèi)容11 試驗(yàn)原理及主要裝置對(duì)于太陽(yáng)能熱泵土壤蓄能系統(tǒng)，制冷劑 R134A 在太陽(yáng)能集熱蒸發(fā)器內(nèi)吸收熱量，經(jīng)壓縮機(jī)壓縮后變?yōu)楦邷馗邏旱倪^(guò)熱蒸氣，再經(jīng)溫室內(nèi)地埋管側(cè)板式換熱器冷凝后，進(jìn)入膨脹閥節(jié)流為低溫低壓的氣液兩相混合物，最后回到太陽(yáng)能集熱蒸發(fā)器中吸熱蒸發(fā)，如此完成1 個(gè)循環(huán)過(guò)程。在白天，隨著太陽(yáng)能熱泵的持續(xù)運(yùn)行，系統(tǒng)能夠收集較多能量，通過(guò)埋深為40 cm 的水平橫埋管將能量換熱給土壤，土壤溫度不斷升高;在夜晚，釋放儲(chǔ)存在土壤中的能量向溫室供暖。由于白天土壤中儲(chǔ)存了較多能量且土壤的放熱速度較慢，因此土壤對(duì)溫室供暖的持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，能夠滿足夜間溫室作物的正常溫度需求。隨著系統(tǒng)的正常運(yùn)行，溫室的土壤溫度及空氣溫度得到明顯提升。溫室用太陽(yáng)能熱泵土壤蓄能系統(tǒng)(圖1)所選用的壓縮機(jī)為上海日立家用電器有限公司 WHP09800DCV C9EU 型轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)，其額定制熱量為 9 97 kW，額定功率為246 kW。太陽(yáng)能集熱蒸發(fā)器是由12 塊太陽(yáng)能集熱板并聯(lián)671 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 2018 年第46卷第12 期而成，集熱板選用江蘇省常州?？ㄌ?yáng)能熱泵有限公司生產(chǎn)的有玻璃蓋板的平板式太陽(yáng)能集熱板，尺寸為1 000 mm ×2 000 mm ×80 mm，朝正南方向放置，與水平面夾角為60°。12 試驗(yàn)方法以山西省大同市一溫室大棚為例，該溫室大棚長(zhǎng)為600 m，寬為80 m，背墻高度為25 m，墻厚為05 m，設(shè)計(jì)總暖負(fù)荷為20 kW。溫室夜間覆蓋保溫棉被，16:00 覆蓋，次日09:00 揭開(kāi)。為分析太陽(yáng)能熱泵土壤蓄能系統(tǒng)的運(yùn)行效果，用隔熱板將溫室隔成東、西2 個(gè)相同的區(qū)域進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，東半部鋪設(shè)地埋管，而西半部設(shè)為無(wú)地埋管的對(duì)照區(qū)。太陽(yáng)能熱泵運(yùn)行時(shí)間為08:0017:00。對(duì)有太陽(yáng)能熱泵土壤蓄能系統(tǒng)和無(wú)太陽(yáng)能熱泵土壤蓄能系統(tǒng)的溫室分別進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)試。測(cè)試記錄的數(shù)據(jù)( 0 5 h 采集1 次)包括太陽(yáng)輻射強(qiáng)度、地埋管總管水流量( qm)、主機(jī)功率( W)、地埋管總管的供/回水溫度( T1/T2)。圖2 為試驗(yàn)溫室/對(duì)照溫室地面往下20 cm、地面往上1 5 m處的溫度( T3/T5、T4/T6)(視作溫室的土壤溫度、空氣溫度)、室外環(huán)境溫度( T7)。所用的試驗(yàn)儀器主要包括太陽(yáng)輻射強(qiáng)度測(cè)量采用的北京中西遠(yuǎn)大科技有限公司生產(chǎn)的輻射量采集儀，水流量的測(cè)量采用的江蘇進(jìn)源儀表有限公司生產(chǎn)的渦輪流量計(jì)，主機(jī)功率測(cè)量采用的浙江喬宇電氣有限公司生產(chǎn)的 RS485 通信遠(yuǎn)程控制電能表，溫度測(cè)定選用的江蘇省常州市金艾聯(lián)電子科技有限公司生產(chǎn)的JK 16U多路溫度巡檢儀。2 結(jié)果與分析試驗(yàn)工況包括晴天工況和多云工況2 個(gè)部分。21 晴天工況下試驗(yàn)211 系統(tǒng)性能分析 由圖3 可知，太陽(yáng)輻射良好，輻射強(qiáng)度峰值出現(xiàn)在13:30，為1 018 W/m2;系統(tǒng)供水溫度在151 210 之間，峰值出現(xiàn)在 14: 00;系統(tǒng)回水溫度在 137 176 之間，峰值出現(xiàn)在15:30;系統(tǒng)供回水溫差在1 4 3. 4 之間，峰值出現(xiàn)在14:00。系統(tǒng)供水溫度受太陽(yáng)輻射強(qiáng)度的影響較為明顯。隨著輻射強(qiáng)度的增強(qiáng)，供水溫度隨之升高，而回水溫度變化相對(duì)較平緩，供回水溫差加大，土壤的熱量增大。隨著太陽(yáng)輻射強(qiáng)度的減弱，供/回水溫度也隨之下降。另外，由于土壤具有較大的熱容量，供/回水溫度及其溫差出現(xiàn)峰值的時(shí)間均晚于太陽(yáng)輻射最強(qiáng)時(shí)的時(shí)間。對(duì)系統(tǒng)的性能系數(shù)( coefficient of performance，簡(jiǎn)稱COP)進(jìn)行分析。COP的計(jì)算公式如下:COP =QW; (1)Q = C0qm( T1 T2)。 (2)式中:Q為系統(tǒng)的制熱量，kW;W為系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的主機(jī)輸入功率(包括壓縮機(jī)、水泵的耗功)，kW; C0為水的比熱容，4186 kJ/( kg·K);T1、T2為供/回水溫度，;qm為水的質(zhì)量流量，kg/s，根據(jù)試驗(yàn)，系統(tǒng)水平橫埋管中水的質(zhì)量流量 qm趨于穩(wěn)定，其值約為094 kg/s。由圖4可知，系統(tǒng)的制熱量隨太陽(yáng)輻射強(qiáng)度的變化而變化，而主機(jī)的輸入功率相對(duì)變化不大。將系統(tǒng)的制熱量和主機(jī)輸入功率代入COP的計(jì)算公式，得到相應(yīng)的COP。結(jié)果表明，系統(tǒng)的COP隨太陽(yáng)輻射強(qiáng)度增強(qiáng)而增大，隨太陽(yáng)輻射強(qiáng)度減弱而減小。根據(jù)計(jì)算，晴天工況下系統(tǒng)的平均COP為405。212 供暖效果分析 由圖5 可知，在白天地埋管與土壤的持續(xù)換熱下，系統(tǒng)對(duì)土壤溫度有明顯提升。與對(duì)照溫室相比，試驗(yàn)溫室的土壤溫度日平均提升 3 3 ，最大提升時(shí)間在14:00，提升39 。另外，結(jié)合圖3 可以看出，白天的各個(gè)時(shí)段，試驗(yàn)系統(tǒng)的回水溫度在13 18 范圍內(nèi)波動(dòng)，而試驗(yàn)溫室土壤溫度在10 16 范圍內(nèi)波動(dòng)，回水溫度高于試驗(yàn)溫室771江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 2018 年第46卷第12 期土壤溫度，說(shuō)明白天系統(tǒng)運(yùn)行期間，地埋管與土壤換熱良好，土壤持續(xù)吸收地埋管熱量。由圖6 可知，在白天將溫室保溫棉被揭開(kāi)后，溫室空氣在太陽(yáng)輻射下不斷升溫。地埋管與土壤換熱對(duì)溫室空氣溫度提升較小，試驗(yàn)溫室與對(duì)照溫室空氣溫度相差不大;到了晚上由于儲(chǔ)存在土壤中的熱量會(huì)緩慢地釋放到溫室內(nèi)，試驗(yàn)溫室比對(duì)照溫室中空氣溫度高，試驗(yàn)溫室中空氣夜晚溫度( 17:00 至次日08:00)比對(duì)照溫室平均高14 ，說(shuō)明本研究的系統(tǒng)對(duì)溫室空氣的增溫效果明顯。晴天工況下白天( 08:0017:00) 室外環(huán)境溫度在 4 14 之間，夜間(17:00 至次日08:00)溫度在5 8 之間，晝夜溫差較大。白天試驗(yàn)溫室中空氣溫度比環(huán)境溫度高5 8 ，夜間高3 5 。由于在白天系統(tǒng)運(yùn)行的同時(shí)，溫室也在被動(dòng)的吸收、儲(chǔ)存太陽(yáng)能量，所以試驗(yàn)溫室較室外環(huán)境溫度高。溫室溫度能滿足作物生長(zhǎng)需求。22 多云工況下試驗(yàn)22 1 系統(tǒng)性能分析 由圖7 可知，太陽(yáng)輻射強(qiáng)度波動(dòng)劇烈，隨著系統(tǒng)的運(yùn)行，系統(tǒng)供/回水溫度一定程度上隨著輻射強(qiáng)度的波動(dòng)而波動(dòng)，但由于土壤具有較大的熱容量，供/回水溫度不會(huì)出現(xiàn)像太陽(yáng)輻射強(qiáng)度那樣劇烈的變化，二者達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。隨著輻射強(qiáng)度的不斷減弱，供水、回水溫差不斷減小。在16:00 以后，太陽(yáng)輻射強(qiáng)度降至100 W/m2以下，此時(shí)的供水、回水溫差僅有 0 2 左右，地埋管與土壤基本不換熱。由圖8 可知，系統(tǒng)制熱量的波動(dòng)受太陽(yáng)輻射強(qiáng)度的影響較明顯，而其主機(jī)輸入功率依然波動(dòng)不大，因此系統(tǒng)的 COP變化受太陽(yáng)輻射強(qiáng)度影響明顯。16:00 以后，太陽(yáng)輻射強(qiáng)度過(guò)低，系統(tǒng)制熱量降到2 kW左右，而此時(shí)的主機(jī)輸入功率略低于制熱量，系統(tǒng)能效比過(guò)低，主機(jī)應(yīng)停止運(yùn)行。根據(jù)計(jì)算，多云工況下系統(tǒng)COP平均值為250。222 供暖效果分析 由圖9 可知，在多云工況下，與對(duì)照溫室相比，試驗(yàn)溫室土壤溫度日平均提升2 28 。由圖10可知，在白天試驗(yàn)溫室與對(duì)照溫室中空氣溫度相差不大;夜晚(17:00 至次日08:00)試驗(yàn)溫室比對(duì)照溫室中空氣溫度高，平均高10 ，可見(jiàn)本研究的系統(tǒng)對(duì)溫室增溫效果明顯。在多云工況下，白天( 08: 0017: 00) 室外溫度在 6 9 之間，夜間(17:00 至次日08:00)溫度在5 6 之間，晝夜溫差較大。白天，在系統(tǒng)和被動(dòng)式溫室太陽(yáng)能蓄能的共同影響下，試驗(yàn)溫室內(nèi)部空氣溫度比環(huán)境溫度高2 5 ;夜間高3 4 。溫室中空氣溫度明顯提升，有利于作物生長(zhǎng)。3 結(jié)論溫室用太陽(yáng)能熱泵土壤蓄能系統(tǒng)在晴天和多云天氣工況下運(yùn)行情況良好。系統(tǒng)的供/回水溫度及性能系數(shù)( COP)均受太陽(yáng)輻射強(qiáng)度影響，輻射增強(qiáng)，供/回水溫度及 COP隨之升高，反之則降低。由于土壤具有較大熱容量，系統(tǒng)供/回水溫871 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 2018 年第46卷第12 期櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄度波動(dòng)滯后于太陽(yáng)輻射強(qiáng)度且較為平緩，二者達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡;晴天和多云天氣工況下，系統(tǒng)的平均COP分別為4. 05、250。系統(tǒng)供暖效果明顯。在晴天工況下，與對(duì)照溫室相比，試驗(yàn)溫室土壤溫度日平均提升324 ，夜間溫室空氣溫度平均提升149 ;在多云天氣工況下，與對(duì)照溫室相比，試驗(yàn)溫室土壤溫度日平均提升2 28 ，夜間溫室空氣溫度平均提升102 ;同時(shí)，在太陽(yáng)能熱泵土壤蓄能系統(tǒng)和被動(dòng)式溫室太陽(yáng)能蓄能的共同影響下，溫室內(nèi)部空氣溫度比室外環(huán)境溫度提升大，溫度提升2 8 ，在較大程度上提高了作物的生長(zhǎng)環(huán)境溫度。根據(jù)調(diào)研，溫室年供暖平均天數(shù)約為120 d，其中陰、雨、雪等惡劣天氣天數(shù)占15%。在連續(xù)惡劣天氣工況下，太陽(yáng)能熱泵土壤蓄能系統(tǒng)無(wú)法滿足溫室的供暖需求。因此，考慮增加輔助能源來(lái)保證系統(tǒng)的全年穩(wěn)定運(yùn)行。下一步工作集中在選擇合適的輔助供暖設(shè)備來(lái)匹配太陽(yáng)能熱泵土壤蓄能系統(tǒng)，并對(duì)結(jié)合輔助供暖設(shè)備的系統(tǒng)進(jìn)行全年運(yùn)行的應(yīng)用研究。參考文獻(xiàn):1王麗艷，邱立春，郭樹(shù)國(guó) 我國(guó)溫室發(fā)展現(xiàn)狀與對(duì)策J 農(nóng)機(jī)化研究，2008(10):207 2092戴巧利，左 然，李 平，等 主動(dòng)式太陽(yáng)能集熱/土壤蓄熱塑料大棚增溫系統(tǒng)及效果J 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2009，25(7):164 1683張 瑩，劉文合，于 威，等 東北型日光溫室太陽(yáng)能輔助加溫系統(tǒng)試驗(yàn)研究J 水電能源科學(xué)，2010(3):158 1604于 威，王鐵良，劉文合，等 太陽(yáng)能土壤加溫系統(tǒng)在日光溫室土壤加溫中的應(yīng)用效果研究J 沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2010，41(2):190 1945毛罕平，王曉寧，王多輝 溫室太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究J 太陽(yáng)能學(xué)報(bào)，2004，25(3):305 3096蘇 偉，穆 青，董繼先，等 太陽(yáng)能與地源熱泵聯(lián)合溫室大棚系統(tǒng)的設(shè)計(jì)J 浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2015，27(2):290 294陳 洪，趙慶展，李沛婷 無(wú)校正點(diǎn)的機(jī)載LiDAR農(nóng)作物點(diǎn)云數(shù)據(jù)精度評(píng)價(jià)J 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2018，46(12):179 184doi:1015889/j issn1002 1302201812045無(wú)校正點(diǎn)的機(jī)載LiDAR農(nóng)作物點(diǎn)云數(shù)據(jù)精度評(píng)價(jià)陳 洪，趙慶展，李沛婷(石河子大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院/國(guó)家遙感中心新疆兵團(tuán)分部/兵團(tuán)空間信息工程技術(shù)研究中心/兵團(tuán)空間信息工程實(shí)驗(yàn)室，新疆石河子832000)摘要:農(nóng)作物高度是農(nóng)業(yè)遙感應(yīng)用中極為重要的參數(shù)，目前已能夠使用機(jī)載激光雷達(dá)獲取準(zhǔn)確的農(nóng)作物高度信息，但對(duì)其獲取點(diǎn)云數(shù)據(jù)精度的評(píng)價(jià)是困擾研究人員的問(wèn)題之一。在分析機(jī)載激光雷達(dá)點(diǎn)云獲取與定位模型的基礎(chǔ)上，從系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差2 個(gè)方面進(jìn)行誤差分析，結(jié)合具體試驗(yàn)設(shè)計(jì)得到定量化描述與分析激光測(cè)距誤差和動(dòng)態(tài)時(shí)延誤差。利用點(diǎn)云腳點(diǎn)的空間拓?fù)潢P(guān)系，得到擬合高程模型真值與平面模型擬合方程，以此為基礎(chǔ)進(jìn)行無(wú)校正點(diǎn)的點(diǎn)云數(shù)據(jù)精度評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，高程精度最大殘差值為 5 60 cm，均方根誤差為 0 94 cm，平面精度最大殘差值為278 cm，均方根誤差為863 cm，這與定位定姿系統(tǒng)( positioning and orientation system，簡(jiǎn)稱POS)數(shù)據(jù)精度報(bào)告相近，該結(jié)果可為研究無(wú)校正點(diǎn)條件下作物高度的高精度測(cè)量提供參考和借鑒。關(guān)鍵詞:機(jī)載激光雷達(dá);農(nóng)作物;點(diǎn)云數(shù)據(jù);精度評(píng)價(jià);系統(tǒng)誤差;隨機(jī)誤差中圖分類號(hào): TP751;S127 文獻(xiàn)標(biāo)志碼: A 文章編號(hào):1002 1302(2018)12 0179 06收稿日期:2017 09 20基金項(xiàng)目:中央引導(dǎo)地方科技發(fā)展專項(xiàng)(編號(hào): BT011);新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)科技計(jì)劃(編號(hào):2016BA001)。作者簡(jiǎn)介:陳 洪(1991)，男，山西臨汾人，碩士，主要從事空間信息技術(shù)及應(yīng)用、無(wú)人機(jī)遙感的應(yīng)用等研究。E mail:714772559qq com。通信作者:趙慶展，碩士，教授，主要從事空間信息技術(shù)及應(yīng)用、農(nóng)業(yè)信息化領(lǐng)域的研究。E mail:zqz_inf shzu edu cn。機(jī)載激光雷達(dá)( light detection and ranging，簡(jiǎn)稱 LiDAR)一般由激光掃描儀、全球定位系統(tǒng)( global positioning system，簡(jiǎn)稱 GPS)、慣性測(cè)量裝置( inertial measurement unit，簡(jiǎn)稱IMU)等一系列測(cè)量?jī)x器組成。LiDAR 作為綜合主動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，它具有全自動(dòng)化作業(yè)、獲取數(shù)據(jù)方式靈活、精度高、受天氣及環(huán)境影響較小等特點(diǎn)，通過(guò)獲取掃描區(qū)域的三維空間坐標(biāo)、反射強(qiáng)度信息以及回波次數(shù)等目標(biāo)物的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，進(jìn)而可直接生成高精度的數(shù)字高程模型、數(shù)字表面模型等成果，也可利用反射強(qiáng)度對(duì)地物進(jìn)行分類和植被參數(shù)的提取等，目前，已經(jīng)在高精度測(cè)量的多個(gè)行業(yè)和領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。數(shù)據(jù)獲取與處理、數(shù)據(jù)使用者更關(guān)心系統(tǒng)的穩(wěn)定性和數(shù)據(jù)獲取的準(zhǔn)確性。國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)不同的機(jī)載激光雷達(dá)系統(tǒng)，使用不同方法開(kāi)展了精度評(píng)價(jià)研究。Schenk 通過(guò)對(duì)機(jī)載LiDAR的系統(tǒng)誤差源分析，提出了瞬時(shí)掃描角誤差影響定位誤差的公式1;李峰等在機(jī)載LiDAR系統(tǒng)基礎(chǔ)上建立定位誤差方程，詳細(xì)分析了不同路面情況時(shí)，定位精度影響因素并討論誤差來(lái)源及影響因素大小2;劉經(jīng)南等分析了各種系統(tǒng)誤差因素對(duì)激光腳點(diǎn)定位精度的影響，并結(jié)合動(dòng)態(tài)偏心改正及動(dòng)態(tài)時(shí)效誤差對(duì)影響測(cè)高精度的因素進(jìn)行分析3;鄔建偉等以擺動(dòng)掃描方式機(jī)載LiDAR系統(tǒng)為例，研究了激光束與掃描鏡對(duì)準(zhǔn)誤差的水平和垂直對(duì)準(zhǔn)誤差，其定位原理定性和定量?jī)烧`差分量對(duì)LiDAR定位精度的影響4;王建軍等分析了姿971江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 2018 年第46卷第12 期