Смартфоны экономят время на аналитике почвы
Похоже, что у каждого есть смартфон в кармане, и мы каждый день находим им новые применения. Они могут помочь нам избежать пробок или связать нас с семьей. Теперь ученые придумали новый трюк. Используя обычную камеру смартфона и некоторые инструменты, напечатанные на 3D-принтере, они разработали более простой способ измерения плотности почвы. Имея объем и вес образцов почвы, ученые могут сравнивать запасы питательных веществ или углерода в почвах. В этой новой и недорогой системе они воспроизвели дорогие, трудоемкие методы, требующие лазеров или дорогих расходных материалов.
«Новый подход может позволить ученым всего мира ускорить свою работу с помощью инструментов, которые они уже имеют или могут легко приобрести», — говорит Колби Брунгард, исследователь из Государственного университета Нью-Мексико.
Измерение плотности почвы в принципе просто, но сложно в реальном мире. Чтобы определить плотность, ученым нужен вес или масса комка почвы и объем. Для определения веса нужны только весы. Но определение объема комков почв, традиционно является гораздо более сложной задачей. В качестве альтернативы появилось трехмерное лазерное сканирование, но оно стоит дорого и требует много времени.
Помня об этих проблемах, Брунгард искал лучший метод. Основываясь на работе коллеги, он знал, что фото можно использовать для измерения объема. Итак, он решил, что все, что ему нужно, это фотографии под прямым углом и в масштабе. Брунгард решил представить студентам идею создания мобильного приложения во время лекции.
«Когда я читал лекцию, я объяснил свою идею и спросил студентов, есть ли у кого-нибудь из них интерес к участию в этом проекте», — говорит Брунгард. «Майкл Уайтинг, студент и ведущий автор статьи, вызвался добровольно и провел исследование».
Команда обратилась к современным удобствам гаджетов. Они знали, что у смартфонов есть камеры, достаточно хорошие, чтобы делать фотографии почвенного комка с высоким разрешением. Чтобы получить единообразное изображение всего образца почвы, они использовали 3D-принтер, чтобы создать крошечный поворотный столик всего в несколько дюймов в поперечнике. У движущегося столика есть подставка для телефона, чтобы он не двигался. И у него была простая рукоятка, позволяющая поворачивать его вручную, пока телефон делает несколько снимков.
Ученые загрузили изображения в программу, которая могла объединить их в трехмерное изображение, которое дало меру объема. Когда они сравнили систему со смартфоном со старыми моделями лазерного сканирования или окунания в воск, окончательные измерения были почти идентичны. Эта точность подтвердилась на пяти различных типах грунтовых образцов.
Новый метод достаточно быстрый. На образец уходило всего 15 минут, в то время как лазерное сканирование может занять полтора часа. Но было время простоя, пока компьютерная программа анализировала изображения, это требует больших вычислительных ресурсов. Тем не менее, метод был простым, быстрым, дешевым и точным. Беспроигрышный вариант.
«Метод фотограмметрии не требует использования какого-либо сложного или дорогостоящего оборудования, такого как традиционные лазерные 3D-сканеры, поскольку даже в недорогих сотовых телефонах, есть подходящие камеры», — говорит Брунгард. «Любой человек может быстро воспроизвести метод благодаря высокой функциональности сотовых телефонов. Кроме того, планы на 3D-проигрыватель доступны в Интернете.
Благодаря этим широкодоступным инструментам другие ученые могут использовать смартфоны, которые у них, вероятно, уже есть, и простые чертежи для 3D-печати, чтобы сразу же начать анализ этого важного свойства почвы. И все это с той мощностью, которую они уже носят в кармане.
Исследование опубликовано в журнале Общество почвоведения Америки, издании Американского общества почвоведения. Финансирование этого исследования было предоставлено Государственным университетом Нью-Мексико.
Источник: www.agdaily.com
