特許 7463374 土壌炭素地図作成のための中性子ガンマ線分析の走査モードアプリケーション

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-03-29

(45)【発行日】2024-04-08

(54)【発明の名称】土壌炭素地図作成のための中性子ガンマ線分析の走査モードアプリケーション

(51)【国際特許分類】

   G01N 33/24 20060101AFI20240401BHJP

   G01N 23/22 20180101ALI20240401BHJP

【ＦＩ】

G01N33/24 C

G01N23/22

【請求項の数】 21

(21)【出願番号】P 2021532066

(86)(22)【出願日】2019-12-06

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-01-28

(86)【国際出願番号】 US2019064950

(87)【国際公開番号】W WO2020118189

(87)【国際公開日】2020-06-11

【審査請求日】2022-11-18

(31)【優先権主張番号】62/776,822

(32)【優先日】2018-12-07

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】597158986

【氏名又は名称】オーバーン・ユニバーシティ

【氏名又は名称原語表記】Ａｕｂｕｒｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ

(73)【特許権者】

【識別番号】500031032

【氏名又は名称】ザ ユナイテッド ステイツ オブ アメリカ、 アズ リプレゼンティッド バイ ザ セクレタリー オブ アグリカルチャー

(74)【代理人】

【識別番号】100108453

【弁理士】

【氏名又は名称】村山 靖彦

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(74)【代理人】

【識別番号】100133400

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部 達彦

(72)【発明者】

【氏名】ブライアン・エー・チン

(72)【発明者】

【氏名】ヘンリー・アレン・トーバート・ザ・サード

(72)【発明者】

【氏名】ガリナ・エヌ・ヤクボワ

(72)【発明者】

【氏名】アレクサンドル・カヴェツキー

(72)【発明者】

【氏名】ニコライ・サルキシャン

【審査官】海野 佳子

(56)【参考文献】

【文献】米国特許第０７１５２００２（ＵＳ，Ｂ２）

【文献】米国特許第０８２８６８５７（ＵＳ，Ｂ２）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／０３０７５５０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】GALINA YAKUBOVA et al.，Measurements of Soil Carbon by Neutron-Gamma Analysis in Static and Scaning Modes，Journal of Visualized Experiments，2017年08月24日，Vol.379156270,No.126，P.56270

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ ３３／２４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

土地の土壌含有量を分析するためのシステムであって、
前記土地の土壌の表面上に配置され、且つ複数の土壌サンプルの各土壌サンプルのガンマ線スペクトルを検出するように構成されたデータ取得ユニットと、
前記土地の１つ以上の外側境界を検出し、且つ１つ以上の前記外側境界内の前記土地の表面積を、ガンマ線スペクトルの検出を開始する前に複数の部分に分割するように構成された処理ユニットであって、複数の前記土壌サンプルは複数の前記部分の各々からの少なくとも１つの土壌サンプルから構成されている、処理ユニットと、
複数の前記部分の各部分内に配置された複数の前記土壌サンプルの、各土壌サンプルの地理座標を検出するように構成されたナビゲーションユニットと、
複数の前記土壌サンプルの各土壌サンプルの検出された前記ガンマ線スペクトルを前記土壌サンプルの前記地理座標に関連付け、検出された前記ガンマ線スペクトルに基づいて各前記土壌サンプル内の少なくとも１つの元素の重量パーセントを判定するように構成されたデータ分析ユニットと、
前記土地の前記土壌内の少なくとも１つの前記元素の濃度を示す地図を生成するように構成された元素含有量図ユニットと、を備えるシステム。

【請求項2】

前記土壌サンプルは、前記土地の前記表面積の少なくとも５％を累積的に含む、請求項１に記載のシステム。

【請求項3】

前記土壌サンプルは、前記土地の前記表面積の少なくとも１０％を累積的に含む、請求項１に記載のシステム。

【請求項4】

農地の土壌の含有量を分析するための方法であって、
前記農地の１つ以上の外側境界を検出して、１つ以上の前記外側境界内の前記農地の表面積を複数の部分に分割するステップと、
前記部分のそれぞれの中の少なくとも１つの土壌サンプルを走査して、前記土壌サンプルのガンマ線スペクトルを検出するステップと、
検出された前記スペクトルを、複数の前記部分の各部分内に配置された前記土壌サンプルの地理的位置に関連付けるステップと、
検出された前記スペクトルに基づいて、前記土壌サンプル内の少なくとも１つの元素の量を算出するステップと、
前記農地の各部分内の少なくとも１つの前記元素の量を示す地図を生成するステップと、を含む方法。

【請求項5】

少なくとも１つの前記元素の量は、炭素（Ｃ）、ケイ素（Ｓｉ）、カリウム（Ｋ）、酸素（Ｏ）、水素（Ｈ）、および塩素（Ｃｌ）のうちの少なくとも１つの濃度値を含む、請求項４に記載の方法。

【請求項6】

各部分は均質な風景を有する、請求項４に記載の方法。

【請求項7】

走査は、中性子発生装置を有するパルス高速熱中性子システムを使用した走査を含む、請求項４に記載の方法。

【請求項8】

前記土壌サンプルは、前記農地の前記表面積の少なくとも１０％を累積的に含む、請求項４に記載の方法。

【請求項9】

所定の値に基づいてスペクトルエネルギーを補正するステップをさらに含む、請求項４に記載の方法。

【請求項10】

土地の土壌の元素含有量を分析するためのシステムであって、
前記土地の土壌の表面上に配置され、且つ少なくとも１つの土壌サンプルのガンマ線スペクトルを収集および検出するように構成されたデータ取得ユニットと、
前記土地の１つ以上の外側境界を検出し、且つ１つ以上の前記外側境界内の前記土地の表面積を、ガンマ線スペクトルの検出を開始する前に複数の部分に分割するように構成された処理ユニットであって、複数の前記土壌サンプルは複数の前記部分の各々からの少なくとも１つの土壌サンプルから構成されている、処理ユニットと、
複数の前記部分の各部分内に配置された複数の前記土壌サンプルの、各土壌サンプルの地理座標を提示するように構成されたナビゲーションユニットと、
収集された前記ガンマ線スペクトルを前記土壌サンプルの前記地理座標に関連付け、前記土壌サンプル内の元素の重量パーセントを算出するように構成されたデータ分析ユニットと、
算出された前記重量パーセントに基づいて、前記土壌サンプル内の少なくとも１つの前記元素の濃度を示す地図を生成するように構成された元素含有量図ユニットと、を備えるシステム。

【請求項11】

前記データ取得ユニットは、パルス高速熱中性子システムを備える、請求項１０に記載のシステム。

【請求項12】

前記パルス高速熱中性子システムは、中性子発生装置を含む、請求項１１に記載のシステム。

【請求項13】

前記パルス高速熱中性子システムは、ガンマ線検出器をさらに含む、請求項１２に記載のシステム。

【請求項14】

前記データ取得ユニットは、複数の土壌サンプルのガンマ線スペクトルを収集するようにさらに構成され、複数の前記土壌サンプルは、前記土地の表面積の少なくとも１０％を累積的に含む、請求項１０に記載のシステム。

【請求項15】

前記分析ユニットは、スペクトルシフトおよび重量パーセント計算器を使用して判定された所定の値に基づいてスペクトルエネルギーを補正するようにさらに構成される、請求項１０に記載のシステム。

【請求項16】

スペクトルエネルギーを補正することは、スペクトルをシフトさせ、それによって、複数のスペクトルの各スペクトルについて、前記元素のドミナントピークの重心が前記スペクトルの複数のエネルギーチャネルのうちの１つの同じエネルギーチャネルに関連付けられることを含む、請求項１５に記載のシステム。

【請求項17】

前記分析ユニットは、スペクトルの寿命に基づいて前記重量パーセントを算出するようにさらに構成され、前記スペクトルの前記寿命は、複数の検出器の各検出器の寿命の平均である、請求項１０に記載のシステム。

【請求項18】

前記検出器の前記寿命は、実測時間、入力計数率、および出力計数率に基づく、請求項１７に記載のシステム。

【請求項19】

前記分析ユニットは、算出された前記重量パーセントを２つの互いに近接するレコード間の地理的中点に関連付けるようにさらに構成される、請求項１７に記載のシステム。

【請求項20】

前記濃度は、炭素（Ｃ）、ケイ素（Ｓｉ）、カリウム（Ｋ）、酸素（Ｏ）、および水素（Ｈ）のうちの少なくとも１つの含有量を示す、請求項１０に記載のシステム。

【請求項21】

前記土壌サンプル内の炭素（Ｃ）の濃度は、前記土地の一部内で検出される正味スペクトルの平均に基づいて判定され、カリウムの濃度は、前記土壌の中性子照射を使用せずに前記土壌サンプルの自然ガンマ線スペクトルに基づいて判定される、請求項２０に記載のシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
本出願は、参照により開示全体が本明細書に組み込まれている、２０１８年１２月７日に出願された米国仮出願第６２／７７６，８２２号の、米国特許法第１１９（ｅ）条に基づく利益を主張する。

【0002】

本開示は、土壌内の少なくとも１つの化合物の分布図を作成するためのシステムおよび方法に関する。

【背景技術】

【0003】

所与の地理的領域の土壌の元素含有量分析によって、土壌が農業、レクリエーションなどの特定の用途に適合しているかどうかが明らかになることがある。土壌含有量分析の他の用途は、炭素クレジットおよび栄養素の利用可能性レベルまたは栄養素導入の必要性を判定し、現在の収量および予測される収量ならびに施肥の潜在的な収益性を評価することを含む。

【0004】

土壌分析では、まず土壌サンプルが収集されることがあり、それによって、ある土地の小さい部分が実際に研究所内で分析される。たとえば、土壌元素含有量分析の１つの一般的な方法は、複合サンプリングであり、土地における無作為に選択された位置から土壌のいくつかのサブサンプルが収集される。サブサンプルは次いで、混合され、混合物が元素含有量について分析される。いくつかの例では、混合物中に含有されることが判明した所与の元素の量が、分析中の土地の全領域内のその元素の平均量として処理されてもよい。

【0005】

サブサンプルの実際の数は、土地の広さおよび一様性に基づいてわずかに異なり得るが、サブサンプルの数は通常、２０個を超えず、場合によっては、分析中の面積の０．０１％未満に相当する。さらに、大部分の土壌試験および分析システムは、数個のサンプルを試験するように適合することが容易ではなく、土地の土壌の真の元素含有量を高度に近似するに過ぎない。土壌の元素含有量の精度の重要性はどれだけ誇張してもし過ぎることはないので、所与の土地領域についてより詳細で正確な元素含有量情報を生成する方法が必要である。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0006】

土地の土壌含有量を分析するためのシステムは、複数の土壌サンプルの各土壌サンプルのガンマ線スペクトルを検出するように構成されたデータ取得ユニットであって、土地の表面積が複数の部分に分割され、複数の土壌サンプルが、複数の部分の各部分から得られる少なくとも１つの土壌サンプルを備えるデータ取得ユニットと、複数の土壌サンプルの各土壌サンプルの地理座標を検出するように構成されたナビゲーションユニットと、複数の土壌サンプルの各土壌サンプルの検出されたガンマ線スペクトルを土壌サンプルの地理座標に関連付け、検出されたガンマ線スペクトルに基づいて各土壌サンプル内の少なくとも１つの元素の重量パーセントを判定するように構成されたデータ分析ユニットと、土地の土壌内の少なくとも１つの元素の濃度を示す地図を生成するように構成された元素含有量図ユニットと、を含む。

【0007】

農地の土壌の含有量を分析するための方法は、農地の表面積を複数の部分に分割するステップと、各部分内の少なくとも１つの土壌サンプルを走査して土壌サンプルのガンマ線スペクトルを検出するステップと、検出されたスペクトルを土壌サンプルの地理的位置に関連付けるステップと、検出されたスペクトルに基づいて、土壌サンプル内の少なくとも１つの元素の量を算出するステップと、農地の各部分内の少なくとも１つの元素の量を示す地図を生成するステップと、を含む。

【0008】

土地の土壌の元素含有量を分析するためのシステムは、少なくとも１つの土壌サンプルのガンマ線スペクトルを収集するように構成されたデータ取得ユニットと、土壌サンプルの地理座標を提示するように構成されたナビゲーションユニットと、収集されたガンマ線スペクトルを土壌サンプルの地理座標に関連付け、土壌サンプル内の元素の重量パーセントを算出するように構成されたデータ分析ユニットと、算出された重量パーセントに基づいて土壌サンプル内の少なくとも１つの元素の濃度を示す地図を生成するように構成された元素含有量図ユニットと、を含む。

【0009】

本開示で説明する概念は、添付の図において一例として示されており、限定的なものではない。図示を簡略化し明確にするために、図示の要素は、必ずしも一定の縮尺で描かれているとは限らない。たとえば、図を明確にするために、いくつかの要素の寸法は、他の要素に対して誇張されることがある。さらに、参照符号は適宜、各図において対応する要素または類似する要素を示すために繰り返されている。詳細な説明は具体的に添付の図面を参照する。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】ガンマ線分析装置の例示的な実装形態を示す簡略図である。

【図2A】ガンマ線分析装置の例示的なモバイル実装形態を示す簡略図である。

【図2B】ガンマ線分析装置の例示的なモバイル実装形態を示す簡略図である。

【図3】ガンマ線分析装置によって走査すべき土地の複数の部分を示す簡略図である。

【図4A】ケイ素のピーク領域と重量パーセントとの間の例示的な関係を示すグラフである。

【図4B】図４Ａに示すグラフの一部を示すグラフである。

【図5】カリウムのガンマ線分析収率とエネルギーとの間の例示的な関係を示すグラフである。

【図6】土壌のカリウム含有量を判定するための例示的な方法を示す簡略図である。

【図7】第１の走査地の複数の部分を示す簡略図である。

【図8】第１の走査地の炭素分布の地図を示す簡略図である。

【図9】第１の走査地のケイ素分布の地図を示す簡略図である。

【図10】ある日に実施された第２の走査地の走査工程から生成された地図を示す簡略図である。

【図11】図１０とは異なる日に実施された第２の走査地の走査工程から生成された地図を示す簡略図である。

【図12】図１０の走査データと図１１の走査データの組合せに基づく炭素分布の地図を示す簡略図である。

【図13】第２の走査地のケイ素分布の地図を示す簡略図である。

【図14】本開示の方法を使用して生成された第１の地図を示す簡略図である。

【図15】第１の地図と同時に実施される水分測定に基づいて生成された第２の地図を示す簡略図である。

【図16A】土地の土壌の元素含有量を判定するための例示的なプロセスアルゴリズムのブロック図である。

【図16B】土地の土壌の元素含有量を判定するための例示的なプロセスアルゴリズムのブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

本開示の概念には、様々な修正例および代替形態が可能であるが、図面では一例としてその特定の実施形態が示されており、本明細書ではこれらの実施形態について詳述する。しかし、本開示の概念を開示された特定の形態に限定するものではなく、本開示および添付の特許請求の範囲に整合するすべての修正例、均等物、および代替手段を対象とすることが意図されることを理解されたい。

【0012】

本明細書における「一実施形態」、「実施形態」、「例示的な実施形態」などの参照は、説明する実施形態が特定の特徴、構造、または特性を含むことがあるが、あらゆる実施形態がその特定の特徴、構造、または特性を含む場合も、また、必ずしも含むとは限らない場合もあることを示す。さらに、そのような語句が必ずしも同じ実施形態を指すとは限らない。さらに、実施形態に関連して特定の特徴、構造、または特性について説明するとき、明示的に説明されているか否かにかかわらず、そのような特徴、構造、または特性を他の実施形態に関連して実施することが当業者の知識の範囲内であると考えられる。

【0013】

開示する実施形態は、場合によっては、ハードウェアにおいて実施されてもよく、ファームウェアにおいて実施されてもよく、ソフトウェアにおいて実施されてもよく、またはそれらの任意の組合せにおいて実施されてもよい。開示する実施形態は、一時的または非一時的コンピュータ可読記憶媒体上に保持または記憶された命令として実施されてもよく、このような命令は、１つ以上のプロセッサによって読み取られ実行されてもよい。コンピュータ可読記憶媒体は、情報をコンピューティングデバイスによって読み取り可能な形態で記憶または送信するための任意の記憶デバイス、機構、または他の物理構造（たとえば、揮発性もしくは不揮発性メモリ、メディアディスク、または他のメディアデバイス）として具体化されてもよい。

【0014】

図面では、いくつかの構造または方法特徴が特定の配置および／または順序で示されることがある。しかし、特定の配置および／または順序が必要とされない場合もあることを諒解されたい。いくつかの実施形態では、そのような特徴は、例示的な図に示されている態様および／または順序以外の態様および／または順序で配置されてもよい。さらに、特定の図に構造または方法特徴を含めることは、そのような特徴がすべての実施形態において必要であることを意味するものではなく、いくつかの実施形態では、含まれなくてもよく、または他の特徴と組み合わされてもよい。

【0015】

所与の土地の土壌の詳細で正確な元素含有量を展開するための例示的なシステムは、土地の少なくとも一部を走査するための中性子発生デバイスおよび複数のガンマ線検出器（たとえば、ヨウ化ナトリウムガンマ線検出器）と、走査の結果を記憶し分析して土地の上記の部分の元素含有量を示す地図を生成するためのコンピューティングシステムと、を含んでもよい。例示的なシステムは、モバイルシステムであってもよく、土地の実質的な部分の上方を走行して土壌の走査を実行するように構成されてもよい。本開示のいくつかの実施形態によれば、土壌の元素（Ｃ、Ｓｉ、Ｏ、Ｈ、Ｋ、Ｃｌ、およびその他の元素）含有量は、ガンマ線検出器によって捕捉された測定されたスペクトルを使用して算出されてもよい。

【0016】

例示的なシステムは、全地球測位システム（ＧＰＳ）デバイスと通信して走査プロセス時に土壌の地理的位置を取り込むようにさらに構成されてもよい。一例では、走査時に特定される元素含有量データは、ＧＰＳデバイスによって与えられる地理座標と組み合わされても（または関連付けられても）よい。追加または代替として、走査から判定された元素含有量および関連する地理座標に基づいて、例示的なシステムは、農業およびその他の目的に適した元素分布図を生成するように構成されてもよい。

【0017】

図１は、土地１２０の土壌サンプル１２４を分析するための例示的なシステム１００を示す。システム１００は、土壌元素分析用の１つ以上の構成要素を備えてもよい。一例では、システム１００は、中性子発生デバイス１０２と、複数のガンマ線検出器１０４と、分割電子機器１０６と、処理ユニット（またはプロセッサ）１１０と、を含む。分離して示されていないが、例示的なシステム１００は、元素分析データを取得し、処理し、記憶し、ならびに／または分析するように構成された、処理およびメモリ／データストアユニットおよびデバイス、オーディオおよびビデオ走査デバイスなどの１つ以上の追加または代替構成要素を含み得るが、それらに限らない。追加または代替として、任意の中性子パルス源１０２を使用することができ、本開示は、中性子発生装置１０２に限定されない。さらに、重水素－重水素（Ｄ－Ｄ）および重水素－トリチウム（Ｄ－Ｔ）核融合中性子発生装置および中性子放出１１８の電子制御を可能にする他の中性子発生装置などの加速器ベース中性子源が好ましい。Ｄ－Ｔ中性子発生装置は特に、本発明を実施するうえで好ましいことがある。そのような発生装置は、パルス制御されても（すなわち、様々な長さについてオン、オフを切り替えられても）よく、中性子放出１１８の電子制御が可能になる。

【0018】

処理ユニット１１０は、中性子発生デバイス１０２、ガンマ線検出器１０４、および分割電子機器１０６を監視し動作させて、土壌１２０の走査および走査時に収集されたスペクトルデータの分析を行うように構成されてもよい。システム１００は、全地球測位システム（ＧＰＳ）デバイス１１２と通信して１つ以上の地理座標を受信してもよい。一例では、処理ユニット１１０は、土壌サンプル１２４の地理的位置を示す地理座標を要求するように構成されてもよい。別の例では、処理ユニット１１０は、土壌サンプル１２４の受信された地理的位置をその土壌サンプル１２４の検出されたガンマ線スペクトル１１６を示すデータに関連付けてもよい。

【0019】

システム１００の１つ以上の構成要素は、固定具、カート、または剛性もしくは半剛性を有する別の構造１１４上に配設されならびに／または固定されてもよい。構造１１４は、自己推進するか、または直接もしくは遠隔的に駆動され得、土地１２０の少なくとも一部の上方を走行して土壌１２２を走査する。図２Ａは、土壌分析システム１００の例示的なモバイル実装形態２００－Ａを示し、システム１００の少なくとも一部がトレーラー２０２内に配設される。トレーラー２０２は、ガソリン式であるかそれともバッテリー式であるかにかかわらず、モータービークル２０６によって土地１２０全体にわたって引かれてもよい（２０４）。追加または代替として、図２Ｂは、システム１００の例示的なモバイル実装形態２００－Ｂを示し、この場合、システム１００の１つ以上の構成要素が、ドローン２２０などの遠隔制御無人航空機上に配設されならびに／または固定される。

【0020】

図３から図１５は、土地１２０の土壌を走査し、土地１２０の土壌１２２に対応する走査されたデータを分析し記憶し、走査時に取得されたスペクトルデータに基づいて土地１２０の元素含有量図を生成するようにシステム１００によって実行される例示的なプロセスを示す。限定はしないが、分析、計算、および地図生成タスクなどの１つ以上のプロセスは、処理ユニット１１０によって実施されてもよい。追加または代替として、走査時にシステム１１０の１つ以上の構成要素によって収集された走査データが、システム１００からダウンロードされもしくは場合によっては抽出され、遠隔（たとえば、クラウドベース）コンピューティングシステム上でさらなる処理ができるようにエクスポートされてもよい。他の走査データ収集、処理、および分析方法も考えられる。

【0021】

図３は、土壌分析システム１００によって走査すべき領域３０２の例示的な図３００を示す。一例では、システム１００の処理ユニット１１０は、走査工程を開始する前に土地１２０を複数の部分（ブロックまたは区画）３０６に分割するように構成されてもよい。いくつかの例では、部分（以下では区画）３０６の数は、土地の広さおよび１つ以上の景観の特徴の存在に基づいてもよい。たとえば、区画３０６の広さを決定する際には、走査の適切な速度（たとえば、約５ｋｍ／ｈ）および地形プロファイルが考慮されてもよい。各区画３０６は、比較的均質な地形プロファイルを備えてもよい。土地分割の間、システム１００の処理ユニット１１０は、土地１２０と交差するアスファルト道路３０８などの地形タイプの変化を検出し、ならびに／または地形の形状および構成の変化を検出したことに応じ、たとえば、地形における低スポットを検出したことに応じて別個の区画３０６を指定するように構成されてもよい。走査条件に影響を与える上記の地形関連因子およびその他の因子が与えられる場合、複数の区画３０６の各区画３０６は、広さが１００ｍ^２未満から１０００ｍ^２以上の範囲であってもよい。図３に示す例では、土地１２０の総面積は約８００ｍ^２であり、区画の数は１２であった。

【0022】

システム１００の処理ユニット１１０は、区画３０６の土壌１２２内の所与の元素の有無を特定し、ならびに／または区画３０６の土壌１２２内の元素の量を測定するうえで所定の所望の精度値を実現するように所定の期間の間土壌１２２を走査するように構成されてもよい。いくつかの例では、システム１００の処理ユニット１１０が各区画３０６を走査する期間は、元素のガンマ線ピーク収率に基づいてもよく、元素のガンマ線ピーク収率は、区画３０６の土壌内のその元素の量、特定中の元素の化学構造、分子構造、および／または解剖学的構造、ならびに１つ以上の他の特性によって影響を受けることがある。

【0023】

追加または代替として、各区画３０６を走査すべき期間は、測定の所定の所望の精度値に基づく。たとえば、炭素含有量測定の場合に±０．５ｗ％の精度に到達するための、１つの区画についての取得時間は１５分であり得る。別の例として、±０．５～１ｗ％の容認可能な精度でのケイ素についてのシステム１００測定時間は、ケイ素についてのケイ素ガンマ線ピーク収率が炭素ピーク収率よりも数倍多い（土壌１２２ではケイ素の方が含有量が多いことに起因する）ことに起因して約５分であってもよい。

【0024】

システム１００は、複数の区画３０６の各区画の地理的位置、たとえば地理座標を特定し、地図のデジタルレンダリング上で各区画３０６にマーク付けし番号付けするように構成されてもよい。一例では、システム１００の処理ユニット１１０は、システム１００がたとえば、有線ネットワーク接続、別の種類のネットワーク通信媒体、または限定はしないが、無線ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）などの長距離もしくは短距離無線ネットワークを使用して通信するＧＰＳユニット１１２（システム１００の内部または外部）に各区画３０６の地理座標を要求しＧＰＳユニット１１２から地理座標を受信するように構成されてもよい。したがって、システム１００の処理ユニット１１０は、実行時に採取地の地図を覆うように表示される現在進行中の経路に対してシステム１００の現在の地理的位置を取得し追跡するように構成されてもよい。

【0025】

走査工程の間、システムは、個々の区画３０６ごとに、土壌１２２のガンマ線スペクトルが区画３０６について走査された期間を判定してもよい。システム１００の処理ユニット１１０は、表示される地図上の所与の区画３０６の色を、その区画３０６の土壌１２２が走査された期間に応じて修正するように構成されてもよい。いくつかの例では、システムは、走査実行時に各区画３０６内で収集された総取得時間に基づいて、表示される地図上の区画３０６の色を変更または修正してもよい。一例では、システム１００の処理ユニット１１０は、すべての区画３０６が所定の色になったときに、走査工程が完了したことを示す対応するコマンドおよび／または通知を処理ユニット１１０が発行するなどのように、その区画３０６の正確な土壌元素判定について所定の十分な量のデータが取得されたことを示すためのカラーコーディングを使用してもよい。

【0026】

走査時に取得された各検出器１０４からのＩＮＳおよびＴＮＣスペクトルは、実行時にラップトップスクリーン上に表示される。プロセッサ１１０は、所定の周期で、たとえば、３０秒ごとに、所与の区画３０６の土壌１２２のガンマ線スペクトル（各ガンマ線検出器１０４からのＩＮＳおよびＴＮＳスペクトル）およびその区画３０６の対応する地理座標を記憶するように構成されてもよい。システム１００は、ＧＰＳデバイス１１２と処理ユニット１１０および／または記録機器内のメモリとの間に接続が維持されているかどうかを定期的に検査するように構成されてもよい。さらに、システム１００は、ＧＰＳデバイスと記録機器との間の接続が失われたことを検出したことに応じて、対応するアラートを発行するように構成されてもよく、走査データの記録を停止して不正確なデータが記録されるのを防止してもよい。いくつかの例では、保存されるスペクトルの総数は、走査時間に応じて数千以上に達してもよい。走査後に、保存されたスペクトルは、システム１００の１つ以上のデータ処理構成要素（図示略）に転送されてもよい。

【0027】

開始時に、３０秒ごとの測定についての正味ＩＮＳスペクトルが算出される。

【0028】

数式（１）を使用して、以下のようにそれぞれのｒ番目レコードおよびそれぞれのｉ番目の検出器１０４についてチャネルごとの単位毎秒数（ｃｐｓ）の正味ＩＮＳスペクトル数（ｎｅｔＩＮＳ_ｒ，ｉ）が算出されてもよい。

【0029】

【数1】

【0030】

上式で、ＬＴ_{ＩＮＳ，ｒ，ｉ}およびＬＴ_{ＴＮＣ，ｒ，ｉ}はそれぞれ、ｒ番目のレコードおよびｉ番目の検出器１０４の寿命を示し、ＩＮＳ_ｒ，ｉおよびＴＮＣ_ｒ，ｉはそれぞれ、ｒ番目のレコードおよびｉ番目の検出器１０４の測定されたスペクトルを示す。これに続いて、スペクトルを用いたすべての以後の処理はチャネルごとに実行され得る。

【0031】

寿命（ＬＴ）は、以下のように数式（２）を使用して算出されてもよい。

【0032】

【数2】

【0033】

上式で、ＲＴは、秒単位の実測時間を示し、ＯＣＲは、出力計数率を示し、ＩＣＲは入力計数率を示す。いくつかの例では、ＲＴ、ＯＣＲ、およびＩＣＲパラメータは、走査工程を実行するために使用されるスペクトル取得ハードウェアの仕様によって定義されてもよい。さらに、ＲＴ、ＯＣＲ、およびＩＣＲパラメータ値は、対応する各スペクトルファイルに含められてもよい。

【0034】

一例では、各検出器１０４は、エネルギーとチャネル番号との依存性を示す一意のエネルギー較正を備えてもよい。走査の所与の日または時間に存在する環境条件の変化によって依存性が変化することがある。すべてのスペクトルに１つのエネルギー較正を施すには、ドミナントピーク（たとえば、ケイ素および酸素ピーク）の重心がすべてのスペクトルにおいて同じチャネルになるようにスペクトルをシフトしてもよい。

【0035】

シフト後に、８つのｎｅｔＩＮＳ_ｒ，ｉスペクトルがチャネルごとに要約されてもよく、
ｎｅｔＩＮＳ_ｒ＝Σ_３ｎｅｔＩＮＳ_ｒ，ｉ
（３）
のように数式（３）を使用して、それぞれのｒ番目のレコードについての正味ＩＮＳスペクトル（ｎｅｔＩＮＳ_ｒ）を算出することができる。

【0036】

そのスペクトル（ΔＬＴ_{ａｖｇ，ｒ}）についての寿命は、以下の数式のように、複数の検出器１０４の各検出器の対応する寿命の平均として定義されてもよい。

【0037】

【数3】

【0038】

ΔＬＴ_{ａｖｇ，ｒ}を有するｎｅｔＩＮＳ_ｒスペクトルは、２つの隣接するレコード間の地理的中点３１２の位置に起因する。したがって、図３に示すように、データセットｎｅｔＩＮＳ_ｒスペクトル、ΔＬＴ_{ａｖｇ，ｒ}、および中点の地理座標が生成される。

【0039】

さらに図３を参照するとわかるように、中点３１２座標を有するデータが区画３０６によってソートされてもよく、それによって、たとえば、番号４、５、６、７、８、および９を使用して特定される中点３１２は区画＃２に起因し、他の場合についても同様である。所与の区画３０６－ｎについての重心３１０は、その区画３０６－ｎに起因する中点３１２に基づいて判定されてもよい。区画Ｓのチャネルごとのｃｐｓ平均ｎｅｔＩＮＳ_Ｓスペクトルは、以下のように、数式（５）を使用して判定されてもよい。

【0040】

【数4】

【0041】

したがって、各区画３０６の平均ｎｅｔＩＮＳ_Ｓスペクトルを使用して複数の区画３０６の各区画３０６の元素含有量を判定してもよい。元素含有量は、対応する元素（核）ガンマ線ピーク領域から算出されてもよい。ピーク領域は、ＩＧＯＲソフトウェアを使用して、設計されたソフトウェアによってｎｅｔＩＮＳ_Ｓスペクトルから算出されてもよい。いくつかの例では、元素含有量分布は、すでに定義された較正データまたは他のパラメータもしくは値に基づいて算出されてもよい。

【0042】

さらに少なくとも図８～図１５を参照して説明するように、炭素、ケイ素、水素、およびカリウムについての元素分析地図が、走査工程の間に収集されたデータに基づいてプロットされてもよい。炭素およびケイ素含有量分布は、ｎｅｔＩＮＳ_Ｓスペクトルから定義されてもよい。さらに、ＴＮＣスペクトルデータは、水素含有量を判定するために使用されてもよい。カリウム含有量および地図作成は、自然ガンマ線背景スペクトル測定に基づいて判定されてもよい。

【0043】

数式（６）は、以下のように、炭素含有量（重量パーセント単位、Ｃｗ％）を判定するために使用されてもよい。

【0044】

【数5】

【0045】

上式で、ＰＡ_４．４４、ＰＡ_１．７８、ＰＡ_{４．４４，ｂｋｇ}＝１４０ｃｐｓ、ＰＡ_{１．７８，ｂｋｇ}＝４５３ｃｐｓは、重心４．４４ＭｅＶ（炭素ピーク）を有するピーク領域およびｎｅｔＩＮＳ_Ｓにおいて重心１．７８ＭｅＶ（ケイ素ピーク）を有するピーク領域を示し、０．０４９６および１３．７３３のガンマ線スペクトルにおけるシステム背景は、それぞれの較正係数を示す。

【0046】

図４は、較正依存性に基づいてケイ素の元素含有量を判定するための例示的な図４００を示す。たとえば、ケイ素較正依存性の合理的な近似値は、いくつかの点、たとえば、４つのデータポイントおよびゼロ－ゼロポイントに基づいて判定されてもよい。いくつかの例では、追加の走査データを使用して引き続きケイ素較正を改善してもよい。

【0047】

したがって、ケイ素含有量は、以下のように、数式（７）に基づいて判定されてもよい。

【0048】

【数6】

【0049】

土壌水素分布は、重心ピークが２．２２３ＭｅＶであるＴＮＣスペクトルにおける水素ピーク領域に基づいて判定されてもよい。一例では、水素ピーク領域を定義するために、ｒ番目のレコードおよびｉ番目の検出器１０４についてのＴＮＣスペクトルが、以下のように、数式(8)を使用してチャネルごとに算出されてもよい。

【0050】

【数7】

【0051】

シフト、複数のガンマ線検出器１０４にわたるスペクトルの要約、平均寿命および中点３１２地理的位置の判定、区画３０６によるスペクトルのソート、区画３０６の重心３１０および区画３０６についての平均ＴＮＣスペクトルの判定は、ｎｅｔＩＮＳスペクトル判定の場合と同様に行われてもよい。具体的には、以下の数式のように行われる。

【0052】

【数8】

【0053】

さらに、水素のピーク領域のスペクトルは、ＴＮＣ_Ｓおよび水素ピーク領域の値から算出されてもよく、区画における重心を使用して水素分布図がプロットされてもよい。

【0054】

土壌カリウム分布図は、中性子ガンマ線技術、たとえば、中性子パルス源１０２および／またはガンマ線検出器１０４によって分析される他の元素ならびに水素およびケイ素などのシステム１００の関連する成分に対して概略的に説明したプロセスと同様に生成されてもよい。追加または代替として、カリウム含有量は、土壌から収集された自然ガンマ線スペクトルに厳密に基づき、土壌の中性子放射に依存せずに判定されてもよい。たとえば、当然のことながら、^４０Ｋ同位体は、カリウム含有化合物のカリウム同位体混合物内に存在し得る。この同位体は、η＝０．０１１７％のカリウム化合物中に既知の量を有し、放射性である（Ｔ_１／２＝１．２４８・１０^９年）。^４０Ｋの放射性崩壊は、エネルギー１．４６ＭｅＶを有するガンマ線放出を伴い、ガンマ線放射は、自然放射能の主成分の１つである。したがって、土壌中のカリウムの存在は、測定されたガンマ線強度に基づいて判定されてもよい。

【0055】

図５は、自然放射能のガンマ線スペクトルの例示的なグラフ５００を示し、土壌１２２表面上に直接設置されたシステム１００によって０．５時間の間測定されたスペクトルを示す場合がある。一例では、点線５０６は、カリウム含有物質（約１１ｋｇ）（総重量２２．７ｋｇ）が測定システムの下方に配置されたときに測定されたガンマ線スペクトルを示すことがあり、１．４６ＭｅＶまたはその周りに重心を有する有意のピーク（エネルギー値５０８－１とエネルギー値５０８－２の間など）はカリウムの存在を示す。

【0056】

図６は、カリウム較正係数を推定するための方法の例示的な図６００を示す。第１の近似値について、土壌カリウムは、半径Ｒを有する半球体積において一様に分布していると仮定された。ガンマ線検出器１０４はこの半球６０２の中心６０８に配置された。単位体積ｄＶ６０６内にＫｗ％６０６が存在し、材料密度がｄである場合、ｄγ、ｓ^－１、エネルギー１．４６ＭｅＶを有するガンマ線は、以下の数式のように現れる。

【0057】

【数9】

【0058】

上式で、Ｎ_Ａはアボガドロ定数であり、ＡＷはカリウムの原子量、λ＝０．６９３／Ｔ_１／２である。その場合、ガンマ線検出器１０４の信号強度（ピーク領域、Ｓ）は、以下の数式のように算出することができる。

【0059】

【数10】

【0060】

上式で、ｔはガンマ線位置合わせ効率であり、μは、物質中の１．４６ＭｅＶガンマ線の質量吸着係数であり、距離ｌは、ｄＶとガンマ線検出器１０４との間の距離であり、Ｒは、半球半径である。カリウム含有物質中のＫｗ％は１１／２２．７・１００％＝４８．４％である。この物質のバルク密度は１．１ｇｃｍ^－３であり、この物質の半球の半径は、以下の数式で与えられる。

【0061】

【数11】

【0062】

１．６ＭｅＶについてのカリウム含有物質（ＫＣｌ）についての質量減衰係数は０．０４８ｃｍ^２ｇ^－１であり、値Ｇ_ｓｔ ＝ ３．４１６である。スペクトル中のピーク領域は、図５に点線で示すように、カリウム含有物質については２３７ｃｐｓとして算出された。ここから、ｔ値は６９．４と推定することができる。

【0063】

土壌密度は、１．２ｇ ｃｍ^－３に等しいと見なすことができ、推定のためにμ＝ ０．０５２ｃｍ^２ｇ^－１（主土壌要素はＳｉおよびＯである）とする。その場合、無限半径の土壌の場合、Ｇ_ｓｏｉｌ ＝ Ｋｗ％／１００・９．６１５であり、図５に実線によって示すように、土壌についてカリウムピーク領域は１４ｃｐｓであった。ピーク領域はＧおよびガンマ線位置合わせ効率ｔに比例する。これらの値から、土壌中のカリウムの較正係数を０．１５Ｋｗ％／ｃｐｓと推定することができ、土壌中のＫｗ％を２％と推定することができる。この値は土壌中の平均カリウム含有量と一致する。精度を高めるには、この較正をいくつかの基準サンプルを用いて繰り返す必要があるが、数式（１５）の推定値を所与の一連の測定に使用することができ、それによって以下の数式
Ｋｗ％＝０．１５・ＰＡ_１．４６
（１５）
が成立する。

【0064】

地理座標の測定されたデータセットおよび元素含有量（重量パーセント単位）を使用して元素分布図を作成した。地図は、局所多項式補間または別の計算手法を使用して生成されてもよい。地図は地理基図上に配置された。生成された元素分布図は、地図の方向方位を示すために北、南、東、および西などの１つ以上の基本方位を示す矢印または別の種類のアイコンを含んでもよい。他の例では、生成される元素分布図は、上向き垂直方向が北方向を示すなどのように自動的に配向されてもよい。いくつかの例では、生成される地図は、所与の元素以上の元素の元素含有量の１つ以上の範囲を示す対応する凡例および／またはスケールバーを含んでもよい。生成される元素分布図は、同じ含有量を有する領域を示す１つ以上の等高線値ラベルを含む等高線図を備えてもよい。ガンマ線スペクトルデータ分析に基づいて生成された元素分布図のいくつかの例が、少なくとも図８から図１５に示されている。

【0065】

第１の走査地は、第１の総面積、たとえば約６ヘクタール（ｈａ）を含み、第２の走査地は、第２の総面積、たとえば約２３ｈａを含み、それぞれマービン砂質ローム層およびマルボロー砂質ローム層（１～６％勾配）の土壌タイプである。

【0066】

図７は、第１の走査地７０２が複数の区画３０６に分割される例示的な図７００を示し、この場合、第１の複数の区画３０６は、第１の走査地７０２上に位置し、複数の区画７０４は、第１の走査地７０２に隣接する道路上に位置する。一例として、表１には、各区画３０６内の中点の数および各区画３０６内の総測定時間が示されている。

【0067】

【表1】

【0068】

図８は、少なくとも図７を参照して説明した第１の走査地７０２についての炭素分布図８０８のデジタルレンダリングの例示的な図８００を示す。一例では、炭素含有量分布８０２は、南から北へと（図示されたように、たとえば、参照符号８０２－１から８０２－４へ）０．５ｗ％から２．０ｗ％に増加し、一方、道路上の炭素含有量は、土地１２２と比較して極めて高く、１８ｗ％に達した。図９は、少なくとも図７を参照して説明した第１の走査地７０２についてのケイ素分布図９０８のデジタルレンダリングの例示的な図９００を示す。一例では、第１の走査地７０２上のケイ素含有量分布９０２は変動し、それによってケイ素含有量は概して、４４±２ｗ％の範囲内であった。別の例では、ケイ素含有量９０２は、土地７０２に隣接する道路上で非常に低く（約１０ｗ％）、すなわち、道路は炭酸塩石などの鉱物からなる場合があり、ケイ素をほとんど有していなかった。

【0069】

図１０および図１１はそれぞれ、２０１９年４月１１日および２０１９年４月１７日などの２つの異なる日に取り込まれた第２の走査地１００４上の炭素分布１００２、１１０２の例示的な地図１０００および１１００を示し、この２つの日付間の天候は安定しており（快晴）、第２の走査地１００４の面積は約１３．６ｈａである。比較すると、いくつかのささいな相違があるが２つの地図はかなり類似しており、等高線１００２、１１０２が地図１０００および１１００のそれぞれの北部分に限定されている。したがって、第２の走査地１００４の複数の走査によって、走査の結果および収集された走査データから生成された地図が、概ね同じ天候条件の下で比較的一貫していることが確認された。したがって、ガンマ線分析装置システム１００を使用して土壌１２２の走査データを収集し、収集された走査データに基づいて土壌１２２の元素含有量分布図を生成するための方法および手法は、十分に正確であり、この方法の結果は同様の基本条件の下で再現可能である。図１２は、図１０および図１１の地図を生成するために使用されるデータセット１０００、１１００の組合せから得られる炭素（Ｃ）の元素分布１２０２を示す地図１２００を示し、より確実な元素含有量図となり得る。図１３は、２つの異なる日（本明細書では別々に示されていない）に実施された第２の走査地１００４の走査工程の総合データに基づくケイ素元素分布１３０２を示すケイ素分布図１３００を示す。

【0070】

図１４は、第２の走査地１００４の土壌１２２中の水素の元素分布１４０２の例示的な地図１４００を示す。一例では、水素分布図１４００は、水素ピーク領域の分布を指し、元素番号１４０４は、各区画３０６のそれぞれのピーク値を示す。図１５は、ＴＤＲ－３００土壌水分計を使用した水分測定を使用して実施された水素走査から生成された例示的な地図１５００を示す。電極の長さは７インチ（１７．７８ｃｍ）であり、測定時には土壌タイプモードとして「砂地」が選択された。この計器によって測定された土壌水分の地図１５００。ＴＤＲ－３００による水分測定値１５０２の相対誤差（対応するピーク値１５０４を含む）は約１２％から２０％の範囲であった。それぞれ、図１４および図１５の地図１４００および地図１５００を比較すると、ＴＤＲ－３００による水分測定の上記の相対誤差値にもかかわらず、２つの計器が類似していることが示されており、中性子ガンマ線分析を水分分布図作成１４０２に使用すると正確な結果が得られる場合があると結論付けられてもよい。

【0071】

図１６Ａおよび図１６Ｂは、土地１２０の土壌１２２の元素含有量を判定するための例示的なプロセス１６００を示す。プロセス１６００は、ブロック１６０２から始まり、処理ユニット１１０は、所与の土地１２０の元素土壌分析を実施するための要求を受信する。いくつかの例では、要求はユーザまたはシステムによって生成され得る。さらに、元素土壌分析プロセス１６００を開始するための他の方法も考えられる。

【0072】

処理ユニット１１０は、要求に応じて、走査すべき土地１２０の１つ以上の外側境界を検出してもよい。一例では、処理ユニット１１０は、土地１２０の実際の走査（たとえば、ビデオ、ソナーなど）、またはそれらの何らかの組合せに基づいて、走査すべき土地１２０の少なくとも一部を含む地図のデジタルレンダリングに基づく土地１２０の他の境界を検出してもよい。外側境界特定プロセス中に分析される地図は、土地１２０の近似的または厳密な地理座標、土地１２０の緯度および経度、土地１２０の面積、４つの基本方位に対する土地１２０の方位、土地１２０の地理空間位置、相対位置、および特定の位置を確定するのに十分な他のデータパラメータを含んでもよい。

【0073】

ブロック１６０６において、処理ユニット１１０は、走査すべき土地１２０を複数の部分または区画３０６に分割してもよい。たとえば、処理ユニット１１０は、地形プロファイル、地形の均質性または不均質性、および／または地形要素の有無、丘陵、尾根、鞍部、くぼみ、道路、構造物、水景物、植生などが天然であるか人工であるかに基づいて、土地１２０を各部分に分割してもよい。いくつかの例では、各区画３０６は、比較的均質な地形プロファイルを備えてもよい。システム１００の処理ユニット１１０は、土地分割時に、土地１２０に交差するアスファルト道路３０８などの地形の変化を検出し、ならびに／または地形のプロファイルおよび構成の変化を検出したことに応じ、たとえば、地形における低スポットを検出したことに応じて別個の区画３０６を指定するように構成されてもよい。走査条件に影響を与える上記の地形関連因子およびその他の因子が与えられる場合、複数の区画３０６の各区画３０６は、広さが１００ｍ^２未満から１０００ｍ^２以上の範囲であってもよく、それによって、総面積が約８００ｍ^２である所与の土地１２０は、１２個の区画を含んでもよい。

【0074】

処理ユニット１１０は、ブロック１６０８において、土地１２０の第１の部分の第１の土壌サンプルの走査を開始するように構成されてもよい。一例では、処理ユニット１１０は、中性子パルス源１０２を使用して第１の部分／区画３０６の第１の土壌サンプルを走査してもよい。追加または代替として、処理ユニット１１０は、ブロック１６０８において、たとえば、ガンマ線検出器１０４を使用して、第１の土壌サンプルのガンマ線スペクトルを検出するように構成されてもよい。処理ユニット１１０は、ブロック１６１０において、第１の土壌サンプルの地理的位置を要求するように構成されてもよい。いくつかの例では、処理ユニット１１０は、システム１００の内部に位置するかそれとも外部に位置するかにかかわらず、ＧＰＳデバイス１１２と通信してもよく、土地１２０の第１の部分３０６の第１の土壌サンプルの位置を示す地理座標または他の地理空間測位パラメータを要求し受信するように構成されてもよい。

【0075】

処理ユニット１１０は、ブロック１６１２において、第１の土壌サンプルの検出されたガンマ線１１６スペクトルデータと第１の土壌サンプルの受信された地理座標を関連付けてもよい。一例では、処理ユニット１１０は、ブロック１６１２において、処理ユニット１１０に直接接続されたデータストアデバイスに走査データおよび関連する地理座標を記憶してもよい。他の例では、処理ユニット１１０は、外部、リモート、もしくはオフサイト記憶サーバ、ならびに／またはクラウドネットワーキングおよびデータ記憶デバイスもしくはシステムと通信してもよい。

【0076】

処理ユニット１１０は、ブロック１６１４において、複数の区画３０６のうちの同じ区画内の次の土壌サンプルが検出されたかどうかを判定してもよい。一例では、処理ユニット１１０は、走査中の土地１２０の領域および／または区画３０６の領域に対する、システム１００、たとえば、構造１１４、中性子パルス源１０２、および／またはガンマ線検出器１０４の現在の地理的位置を検出してもよい。追加または代替として、処理ユニット１１０は、システム１００をそれ自体の地理的位置を変更するように動作させ、それによって、次の土壌サンプル１２４および／または次の区画３０６の有無が判定されてもよい。システム１００によってさらなるデータ収集を実施する必要があるかどうかを判定するための他のシナリオおよび方法も考えられる。たとえば、システム１００は、さらなる土壌サンプル１２４および／または区画３０６を元素土壌含有量分析のために走査する必要があることの確認を要求するユーザ通知を表示するように構成されてもよい。現在の区画３０６内で次の土壌サンプルを走査可能であることに応じて、処理ユニット１１０は、ブロック１６０８に戻って区画３０６内の次に利用可能な土壌サンプルを走査してもよい。

【0077】

現在の区画３０６のすべての土壌サンプルが走査されたとの判定に応じて、処理ユニット１１０は、ブロック１６１６において、複数の区画３０６のうちの次の区画が検出されたかどうかを判定してもよい。一例では、処理ユニット１１０は、走査中の土地１２０の領域および／または区画３０６の領域に対する、システム１００、たとえば、構造１１４、中性子パルス源１０２、および／またはガンマ線検出器１０４の現在の地理的位置を検出してもよい。処理ユニット１１０は、走査中の土地１２０内で複数の区画３０６のうちの次の区画３０６が利用可能であることのブロック１６１６での判定に応じて、ブロック１６０８に戻って次の区画３０６など内の第１の土壌サンプル１２４を走査してもよい。追加または代替として、処理ユニット１１０は、土地１２０のすべての区画３０６が走査されたことに応じて、次に、収集された走査データを分析してもよい。

【0078】

処理ユニット１１０は、ブロック１６１８において、限定はしないが、Ｃ、Ｓｉ、Ｏ、Ｈ、Ｋ、Ｃｌなどの複数の元素のうちの少なくとも１つの元素の１つ以上のピーク値についての収集されたガンマ線スペクトルを分析するように構成されてもよい。少なくとも図３から図６および図１１から図１５を参照して説明したように、所与の元素のピーク値を判定するための方法は一定でなくてもよい。いくつかの例では、処理ユニット１１０は、中点、重心、および土壌１２０の元素含有量分析に関連する他のパラメータ値を特定するように構成されてもよい。追加または代替として、処理ユニット１１０は、各元素の特定されたピーク値を部分／区画３０６によってソートするように構成されてもよい。収集されたスペクトルを分析するための他の工程および方法も考えられる。

【0079】

処理ユニット１１０は、ブロック１６２０において、システム１００を使用する走査工程の間に収集されるガンマ線スペクトルデータに基づいて元素分布図を生成するように構成されてもよい。前述のように、元素分布図は、局所多項式補間または別の計算手法を使用して生成されてもよく、地理基図上に重畳されてもよい。生成された元素分布図は、地図の方向方位を示すために北、南、東、および西などの１つ以上の基本方位を示す矢印または別の種類のアイコンを含んでもよい。他の例では、生成される元素分布図は、上向き垂直方向が北方向を示すなどのように自動的に配向されてもよい。いくつかの例では、生成される地図は、所与の元素以上の元素の元素含有量の１つ以上の範囲を示す対応する凡例および／またはスケールバーを含んでもよい。生成される元素分布図は、同じ含有量を有する領域を示す１つ以上の等高線値ラベルを含む等高線図を備えてもよい。

【0080】

次いで、プロセス１６００は終了してもよい。いくつかの例では、処理ユニット１１０は、収集されたガンマ線スペクトルデータに基づいて、元素分布図を生成するための１つ以上のプロセスを繰り返すように構成されてもよい。

【0081】

特定の例示的な実施形態について図および上記の説明において詳しく説明したが、そのような図示および説明は、例示的なものと見なすべきであり、制限的なものと見なすべきではなく、例示的な実施形態のみについて図示し説明しており、本開示の趣旨内のすべての変更例および修正例が保護されることが望ましいことを理解されたい。本明細書で説明する装置、システム、および方法の様々な特徴から本開示の複数の利点が生じる。本開示の装置、システム、および方法が、説明したすべての特徴を含まない場合があり、それにもかかわらずそのような特徴の利点の少なくともいくつかから利益が得られることに留意されたい。当業者には、本開示の１つ以上の特徴を組み込んだ装置、システム、および方法の当業者自身の実装形態を容易に考案されよう。

【符号の説明】

【0082】

１００ システム
１０２ 中性子発生デバイス
１０４ ガンマ線検出器
１０６ 分割電子機器
１１０ 処理ユニット
１１２ 全地球測位システム（ＧＰＳ）デバイス
１１４ 構造
１１８ 中性子放出
１２０ 土地
１２２ 土壌
１２４ 土壌サンプル
２０２ トレーラー
２０６ モータービークル
３０２ 領域
３０６ 部分
３０８ アスファルト道路
３１０ 重心
３１２ 中点
６００ 例示的な図
６０２ 半球
６０６ 単位体積
６０８ 中心
７００ 例示的な図
７０２ 第１の走査地
７０４ 区画
８００ 例示的な図
８０２ 炭素含有量分布
９００ 例示的な図
９０２ ケイ素含有量分布
９０８ ケイ素分布図
１０００ 例示的な地図
１００２、１１０２ 炭素分布
１００４ 第２の走査地
１１００ 例示的な地図
１４００ 例示的な地図
１４０２ 元素分布
１４０４ 元素番号
１５００ 例示的な地図
１５０２ 水分測定値
１５０４ ピーク値
１６００ 例示的なプロセス

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16A】

【図16B】