一种基于多源数据的园林土壤质量检测系统及方法与流程

本发明涉及土壤质量检测，具体是一种基于多源数据的园林土壤质量检测系统及方法。

背景技术：

1、土壤是植物生长的基础，其养分含量、酸碱度、有机质等因素直接影响着植物的生长发育。土壤检测能及时了解土壤状况，为植物提供适宜的生长环境。而检测频率的设定，则能确保土壤信息的准确性和及时性，为植物管理提供科学依据。现有技术中对土壤的监测已经通过设置土壤墒情监测站进行智能获取土壤数据以及环境数据来实现对土壤的实时状态监测，但是当园林内土壤种植不同植物时，不同植物的生长状态存在差异，固定的土壤检测可能并不能有效的适配种植的植物，以至于不能及时且有效的发现植物存在的生长状况问题，从而造成土壤墒情监测站的应用效能降低的情况产生。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于多源数据的园林土壤质量检测系统及方法，以解决现有技术中提出的的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于多源数据的园林土壤质量检测方法，检测方法包括以下步骤：

3、步骤s100：将监测园林内基于种植植物种类的区别进行土壤检测区域的划分，每一土壤检测区域代表唯一一类植物；将每个土壤检测区域历史记录种植周期内的土壤质量检测事件输入至检测系统中构成检测数据库；

4、步骤s200：基于检测数据库筛选监测园林内记录土壤优化处理操作所对应的土壤检测区域为第一待分析检测区域，未记录土壤优化处理操作对应的土壤检测区域为第二待分析检测区域；对第一待分析检测区域进行校验分析得到存在检测频率影响优化处理操作的目标检测区域；对第二待分析检测区域进行数据关联存储；

5、步骤s300：提取目标检测区域记录利用遥感技术存储的植物遥感分析数据，对目标检测区域内的植物基于各土壤质量检测事件确定异动生长节点；

6、步骤s400：获取异动生长节点对应记录的土壤检测数据和植物遥感分析数据，构建目标检测区域内植物的检测频率调整响应模型；

7、步骤s500：当存在实时监测相同类型植物满足对应检测频率调整响应模型时，传输相应信号至检测系统中进行频率调整。

8、进一步的，步骤s200包括以下具体步骤：

9、土壤优化处理操作是指经过土壤质量检测需要进行治理和修复所对应的操作；

10、提取第一待分析检测区域内记录土壤质量检测事件中的检测时间，基于检测时间计算相邻两次检测事件的间隔时长t1，将记录所有土壤质量检测事件生成的间隔时长t1均相同时对应的第一待分析检测区域标记为同频待分析检测区域，反之标记为异频待分析检测区域；

11、将同频待分析检测区域记录所有土壤质量检测事件按照时间顺序生成同频时间轴序列，以检测时间为坐标点记录每一土壤质量检测事件的检测数据；标记记录土壤优化处理操作对应检测时间的坐标点为目标坐标点，以目标坐标点为分段点将对应类型植物的生命周期进行检测前生命周期和检测后生命周期的划分；

12、提取检测系统记录相同生命周期长度，且检测前生命周期与检测后生命周期长度的比值相似度大于相似度阈值所对应的第一待分析检测区域为对照检测区域；

13、提取同频待分析检测区域记录的检测数据，检测数据是指应用土壤墒情实时监测系统传输的土壤数据，确定同频待分析检测区域进行土壤优化处理操作所针对的土壤数据为目标数据，利用公式：u1=[|u1-u0|/|u2-u1|]max，

14、计算同频待分析检测区域的土壤指数异动率u1，其中u0表示同频待分析检测区域在土壤质量检测事件中记录的目标数据值，u1表示土壤质量检测事件前对应检测前生命周期中首个相邻检测事件记录的目标数据值，u2表示记录u1时对应检测前生命周期中首个相邻检测事件记录的目标数据值；[|u1-u0|/|u2-u1|]max表示在存在多个目标数据类型时选取计算比值最大对应目标数据类型的异动率作为输出值；

15、利用上述土壤指数异动率计算公式对对照检测区域内的检测数据进行计算得到对应土壤指数异动率，利用公式：q={[∑(u-u0)2]/n}1/2；计算同频待分析检测区域对应的土壤指数异动离散值q，其中u0表示对应同频待分析检测区域和对照检测区域的土壤指数异动率的平均值，n表示土壤指数异动率的总个数；

16、设置土壤指数异动离散值阈值q0，提取q<q0对应的同频待分析检测区域为目标检测区域。

17、q<q0说明在经过与历史数据对照过程中，提取存在异常时间节点相似检测区域对应的植物在土壤墒情实时监测系统所记录的土壤数据存在波动相似的情况，则对于检测频率不合理造成数据波动相似度的影响就越高。

18、进一步的，步骤s200还包括以下具体步骤：

19、将异频待分析检测区域记录所有土壤质量检测事件按照时间顺序生成异频时间轴序列，同时标记异频时间轴序列中的目标坐标点，以及检测前生命周期和检测后生命周期；

20、构建检测前生命周期中距离目标坐标点最近的检测时间与目标坐标点的间隔时长为第一检测周期l1，第一检测周期在检测前生命周期的相邻检测时间构成第二检测周期l2；基于第一检测周期得到第一检测频率1/l1，第二检测周期得到第二检测频率1/l2；

21、利用公式：v1=a1×[(1/l1)/(1/l2)×(1/l1)/(m/l3)]+a2×[|v1-v2|/|v2-v3|]max

22、计算异频待分析检测区域对应的土壤指数稳定率v1，其中l3表示目标坐标点对应检测前生命周期记录的间隔时长，m表示对应间隔时长内记录的土壤质量检测事件总个数；a1、a2表示对应参考系数；v1表示异频待分析检测区域记录第二检测周期先记录土壤质量检测事件的目标数据值，v2表示异频待分析检测区域记录第二检测周期后记录土壤质量检测事件的目标数据值，v3表示目标坐标点记录的目标数据值；

23、设置土壤指数稳定率阈值v0，提取v1≤v0对应的异频待分析检测区域为目标检测区域；

24、对第二待分析检测区域进行数据关联存储是指提取第二待分析检测区域在历史土壤质量检测事件中的检测频率进行以植物种类名称的关联存储。

25、土壤指数稳定率越小说明在检测频率不同的异频待分析检测区域内存在频率阶段性降低带来的土壤指数波动越大情况；

26、进一步的，步骤s300包括以下：

27、步骤s310：植物遥感分析数据包括归一化植被指数计算所需的植被反射的近红波段的反射率nir和植被反射的红波段的反射率r，利用植物遥感分析数据计算目标检测区域基于目标坐标点的检测前生命周期中实时归一化植被指数ndvi；ndvi=(nir-r)/(nir+r)；

28、步骤s320：以目标检测区域记录相邻土壤质量检测事件为分析单元，从目标坐标点向前分析每一分析单元的归一化植被指数变化率d0，d0=(ndvimax-ndvimin)/ndvimax，并在每一分析单元中计算实时归一化植被指数变化率d1，d1=｜ndvi1-ndvi2｜/ndvi1，其中ndvimax表示每一分析单元中记录归一化植被指数的最大值，ndvimin表示每一分析单元中记录归一化植被指数的最小值；ndvi1表示任一分析单元中前一时刻记录的归一化植被指数，ndvi2表示任一分析单元中相邻后一时刻记录的归一化植被指数；

29、步骤s330：选取d0-d1差值小于差值阈值对应分析单元的提取时刻为异动生长节点。

30、进一步的，步骤s400包括以下：

31、步骤s410：以异动生长节点作为终止节点、异动生长节点前记录的首个检测时间为起始节点构建响应周期，提取响应周期内记录的目标数据值，并基于目标数据值计算土壤指数异动率u1，以及将响应周期作为一分析单元，计算分析单元内的归一化植被指数变化率d0；

32、步骤s420：提取响应周期的间隔时长l0，计算响应检测频率1/l0，若1/l0大于等于前一相邻土壤质量检测事件的间隔时长，则输出检测频率调整响应模型为w，w={w=l0|u1>u1,d0>d0}；u1表示实时计算的土壤指数异动率，d0表示实时计算分析单元的归一化植被指数变化率，

33、若1/l0小于前一相邻土壤质量检测事件的间隔时长，则仍输出前一相邻土壤质量检测事件的间隔时长为实时检测频率响应时长进行提醒。

34、一种基于多源数据的园林土壤质量检测系统，系统包括土壤区域划分模块、检测数据库构建模块、目标检测区域分析模块、关联存储模块、异动生长节点确定模块、响应模型构建模块和实时检测模块；

35、土壤区域划分模块用于将监测园林内基于种植植物种类的区别进行土壤检测区域的划分；

36、检测数据库构建模块用于将每个土壤检测区域历史记录种植周期内的土壤质量检测事件输入至检测系统中构成检测数据库；

37、目标检测区域分析模块用于对第一待分析检测区域进行校验分析得到存在检测频率影响优化处理操作的目标检测区域；

38、关联存储模块用于对第二待分析检测区域进行数据关联存储；

39、异动生长节点确定模块用于对目标检测区域内的植物基于各土壤质量检测事件确定异动生长节点；

40、响应模型构建模块用于构建目标检测区域内植物的检测频率调整响应模型；

41、实时检测模块用于当存在实时监测相同类型植物满足对应检测频率调整响应模型时，传输相应信号至检测系统中进行频率调整。

42、进一步的，目标检测区域分析模块包括待分析检测区域生成单元、待分析检测区域标记单元、对照检测区域输出单元、土壤指数异动率计算单元、异动离散值计算单元和土壤指数稳定率计算单元；

43、待分析检测区域生成单元用于生成第一待分析检测区域和第二待分析检测区域；

44、待分析检测区域标记单元用于对第一待分析检测区域分析间隔时长标记为同频待分析检测区域和异频待分析检测区域；

45、对照检测区域输出单元用于提取检测系统记录相同生命周期长度，且检测前生命周期与检测后生命周期长度的比值相似度大于相似度阈值所对应的第一待分析检测区域为对照检测区域；

46、土壤指数异动率计算单元用于计算同频待分析检测区域的土壤指数异动率；

47、异动离散值计算单元用于计算同频待分析检测区域对应的土壤指数异动离散值；并提取离散值小于离散值阈值对应的同频待分析检测区域为目标检测区域；

48、土壤指数稳定率计算单元用于计算异频待分析检测区域对应的土壤指数稳定率，并提取土壤指数稳定率小于等于阈值的异频待分析检测区域为目标检测区域。

49、进一步的，异动生长节点确定模块包括归一化植被指数计算单元、植被指数变化率分析单元和节点输出单元；

50、归一化植被指数计算单元用于利用植物遥感分析数据计算目标检测区域基于目标坐标点的检测前生命周期中实时归一化植被指数ndvi；

51、植被指数变化率分析单元用于从目标坐标点向前分析每一分析单元的归一化植被指数变化率；并在每一分析单元中计算实时归一化植被指数变化率；

52、节点输出单元用于选取归一化植被指数与实时归一化植被指数变化率差值小于差值阈值对应分析单元的提取时刻为异动生长节点。

53、进一步的，响应模型构建模块包括响应周期构建单元和响应模型输出单元；

54、响应周期构建单元用于以异动生长节点作为终止节点、异动生长节点前记录的首个检测时间为起始节点构建响应周期，

55、响应模型输出单元用于提取响应周期的间隔时长，计算响应检测频率，若响应检测频率大于等于前一相邻土壤质量检测事件的间隔时长，则输出对应检测频率调整响应模型。

56、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

57、1、本发明通过对园林内不同植物对应的种植土壤进行区域划分监测，使得土壤监测的变量可控，并且在后续进行对应模型的匹配时可以有效的基于植物种类进行检索对应；

58、2、本发明通过对历史记录的土壤质量检测事件确定受到检测频率影响的土壤异常问题，从而分析确定出每一类监测区域对应可能存在检测频率提醒的异常节点，并结合各类监测区域内对应植物的遥感图像数据分析，来实现检测频率预警模型的构建，从而实现基于土壤数据分析和遥感数据分析多方面综合对检测频率进行智能化调整；及时且有效的发现植物存在的生长状况问题，提高土壤墒情监测站的应用效能。