一种土壤侵蚀信息管理方法及系统

本发明涉及数据处理，具体涉及一种土壤侵蚀信息管理方法及系统。

背景技术：

1、土壤侵蚀信息管理系统获得的数据可以用来评估土壤侵蚀程度、制定土地利用规划、监测与预警等作用，然而在分析过程中需要使用到多种与土壤侵蚀相关的各种数据，包括降雨、土壤类型、坡度和坡向、植被覆盖、土地利用数据等，且对于不同单位而言，管辖区域的大小直接影响产生的数据量，对于管理系统的存储与信息管理带来较大的负载。

2、目前对于土壤侵蚀的数据采集主要是通过布置多种物联网设备，通过实时监测获得土壤侵蚀数据，并根据一系列的数据协同分析管理，从而进行分析与预警。受限于土壤侵蚀需要经过长时间的监测，使得信息管理部门需要记载长时间的数据，且分析过程主要是通过数据的趋势变化差异，故而可以使用能较大程度保留趋势的旋转门算法对采集的多维度数据压缩，以达到降低数据储存负载的目的。但旋转门算法在压缩数据之后，解压缩时通过将压缩起始点与终止点之间的趋势方向进行线性拟合，且由于各维度数据经过压缩的起始点与终止点的位置不同，造成解压缩的数据相较于实际的数据存在较大误差。

技术实现思路

1、为了解决数据解压缩后误差较大的技术问题，本发明提供一种土壤侵蚀信息管理方法及系统，所采用的技术方案具体如下：

2、第一方面，本发明提出了一种土壤侵蚀信息管理方法，该方法包括以下步骤：

3、获取土壤侵蚀信息在不同维度下的原始数据；

4、将任意一个维度记为目标维度，根据目标维度与其余维度的原始数据的皮尔逊相关系数获取与目标维度相关的维度，并获取目标维度与其相关维度的协变特征值；根据每个维度的原始数据压缩获取压缩序列；

5、获取目标维度的插值区间，根据目标维度对应的每个相关维度的压缩序列获取目标维度与每个相关维度在插值区间下的关联值；根据目标维度和所有相关维度的协变特征值以及目标维度与所有相关维度在每个插值区间及其相邻插值区间下的关联值获取目标维度每个插值区间的插值参数；根据插值区间的插值参数、插值区间的斜率、原始数据的时间值以及插值区间内原始数据的数据点的数量构建插值模型；

6、根据插值模型将每个维度的数据压缩后解压获取多维土壤侵蚀监测数据。

7、优选的，所述获取土壤侵蚀信息在不同维度下的原始数据的方法为：

8、每个维度对应一种类型的数据，采集数据时，每一种类的数据每经过预设时间采集一次数据，将每一种类型的数据进行最大最小值归一化，每一种类的所有数据记为每个维度的原始数据。

9、优选的，所述根据目标维度与其余维度的原始数据的皮尔逊相关系数获取与目标维度相关的维度，并获取目标维度与其相关维度的协变特征值的方法为：

10、当目标维度与其余维度的原始数据的皮尔逊相关系数的绝对值大于预设阈值时，目标维度与其余维度相关，记此时的其余维度为相关维度，若目标维度与其相关维度的皮尔逊相关系数大于0，目标维度与其相关维度对应的协变特征值为1；若目标维度与其相关维度的皮尔逊相关系数小于0，目标维度与其相关维度对应的协变特征值为-1。

11、优选的，所述根据每个维度的原始数据压缩获取压缩序列的方法为：

12、使用旋转门算法对每个维度的原始数据进行压缩获取每个维度对应的压缩序列，旋转门算法中的压缩容差为预设值，压缩序列中的每个数据点对应一个数据值和一个时间值。

13、优选的，所述插值区间为目标维度的压缩序列中任意相邻数据点对应的数据值构成的区间。

14、优选的，所述根据目标维度对应的每个相关维度的压缩序列获取目标维度与每个相关维度在插值区间下的关联值的方法为：

15、每个数据值对应一个时间值，将目标维度的插值区间对应的最大时间值和最小时间值的均值记为时间均值，将相关维度的每个数据值对应的时间值与插值区间的时间均值作差，将差值的绝对值记为插值函数，对于目标维度和每个相关维度在一个插值区间内的多个插值函数，选取最小的插值函数对应的数据点记为关联点，将关联点对应的数据值记为关联值。

16、优选的，所述根据目标维度和所有相关维度的协变特征值以及目标维度与所有相关维度在每个插值区间及其相邻插值区间下的关联值获取目标维度每个插值区间的插值参数的方法为：

17、将目标维度的任意一个插值区间记为标准插值区间，获取标准插值区间以及其相邻两个插值区间的关联点，将前一个插值区间的关联点和标准插值区间的关联点构建一个斜率区间，获取斜率区间的斜率记为第一斜率；将标准插值区间的关联点和后一个插值区间的关联点构建一个斜率区间，获取斜率区间的斜率记为第二斜率；根据目标维度和所有相关维度的协变特征值以及目标维度和所有相关维度的第一斜率和第二斜率的差异获取目标维度的插值区间的插值参数。

18、优选的，所述根据目标维度和所有相关维度的协变特征值以及目标维度和所有相关维度的第一斜率和第二斜率的差异获取目标维度的插值区间的插值参数的方法为：

19、；

20、式中，表示第x个维度与第j个相关维度的协变特征值，表示第x个维度与第j个相关维度在第t时刻的第一斜率，表示第x个维度与第j个相关维度在t时刻的第二斜率，表示第x个维度的相关维度的数量，表示双曲正切函数，表示第x个维度在第t个时刻的插值参数；每个t时刻对应一个插值区间。

21、优选的，所述根据插值区间的插值参数、插值区间的斜率、原始数据的时间值以及插值区间内原始数据的数据点的数量构建插值模型的方法为：

22、；

23、式中，表示第x个维度在t时刻下的数据值，表示第x个维度在t+1时刻下的数据值，表示第x个维度的原始数据的第t个时刻，表示第x个维度的第t时刻，表示第x个维度的第t+1时刻，表示一个插值区间，表示压缩容差，表示第x个维度在第t时刻对应的插值区间上的插值参数，表示在第x个维度在第t时刻对应的插值区间内数据点的数量，为余弦函数，表示解压缩后第x个维度在第t时刻的数据值。

24、第二方面，本发明实施例还提供了一种土壤侵蚀信息管理系统，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任意一项所述方法的步骤。

25、本发明具有如下有益效果：相较于现有旋转门压缩算法在对土壤信息处理时使用线性插值，存在一定的误差问题，本方法结合土壤侵蚀的多维数据存在的正负相关联性，根据多维数据的变化趋势获得协变特征，并分析压缩后的数据序列中待插值数据区间与具有关联性的其他检测目标的变化趋势，结合协变特征获得插值参数，并在传统线性插值的基础上结合正弦函数，控制角频率与插值参数，以达到控制解压缩插值后的数据的波动特征与在待压缩区间内的趋势变化特征，使得解压缩后的数据值更趋近于原始数据，降低了压缩算法的误差。

技术特征：

1.一种土壤侵蚀信息管理方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种土壤侵蚀信息管理方法，其特征在于，所述获取土壤侵蚀信息在不同维度下的原始数据的方法为：

3.如权利要求1所述的一种土壤侵蚀信息管理方法，其特征在于，所述根据目标维度与其余维度的原始数据的皮尔逊相关系数获取与目标维度相关的维度，并获取目标维度与其相关维度的协变特征值的方法为：

4.如权利要求1所述的一种土壤侵蚀信息管理方法，其特征在于，所述根据每个维度的原始数据压缩获取压缩序列的方法为：

5.如权利要求1所述的一种土壤侵蚀信息管理方法，其特征在于，所述插值区间为目标维度的压缩序列中任意相邻数据点对应的数据值构成的区间。

6.如权利要求4所述的一种土壤侵蚀信息管理方法，其特征在于，所述根据目标维度对应的每个相关维度的压缩序列获取目标维度与每个相关维度在插值区间下的关联值的方法为：

7.如权利要求6所述的一种土壤侵蚀信息管理方法，其特征在于，所述根据目标维度和所有相关维度的协变特征值以及目标维度与所有相关维度在每个插值区间及其相邻插值区间下的关联值获取目标维度每个插值区间的插值参数的方法为：

8.如权利要求7所述的一种土壤侵蚀信息管理方法，其特征在于，所述根据目标维度和所有相关维度的协变特征值以及目标维度和所有相关维度的第一斜率和第二斜率的差异获取目标维度的插值区间的插值参数的方法为：

9.如权利要求4所述的一种土壤侵蚀信息管理方法，其特征在于，所述根据插值区间的插值参数、插值区间的斜率、原始数据的时间值以及插值区间内原始数据的数据点的数量构建插值模型的方法为：

10.一种土壤侵蚀信息管理系统，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-9任意一项所述一种土壤侵蚀信息管理方法的步骤。

技术总结
本发明涉及数据处理技术领域，具体涉及一种土壤侵蚀信息管理方法及系统。该方法，包括：获取不同维度下的原始数据；将任意一个维度记为目标维度，获取目标维度的相关维度以及与其的协变特征值；对每个维度的原始数据压缩获取压缩序列；获取目标维度的插值区间，根据相关维度的压缩序列获取目标维度与相关维度在插值区间下的关联值；根据目标维度和相关维度的协变特征值以及目标维度与相关维度在插值区间及其相邻插值区间下的关联值获取插值区间的插值参数；基于此构建插值模型；根据插值模型获取多维土壤侵蚀监测数据。本发明使得解压缩后的数据值更趋近于原始数据，降低了的误差。

技术研发人员：张含玉,刘雷,高开通,吴建章
受保护的技术使用者：临沂大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15