[發(fā)明專利]農(nóng)業(yè)區(qū)域地塊土壤重金屬適宜性測(cè)試方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210020336.5
• 申請(qǐng)日: 2012-01-29
• 公開（公告）號(hào): CN102590473A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉剛;王圣偉;馮娟;詠梅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N33/24
• 分類號(hào): G01N33/24
• 代理公司: 北京路浩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 王朋飛;王加嶺

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及土壤測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種農(nóng)業(yè)區(qū)域地塊土壤重金屬適宜性測(cè)試方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境隨著耕作模式的轉(zhuǎn)變，農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整以及農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)施肥量的不斷提高。農(nóng)產(chǎn)品環(huán)境的污染狀況日益加重，尤其是重金屬污染已經(jīng)影響到農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量和品質(zhì)，對(duì)人民生活和健康會(huì)造成不可預(yù)計(jì)的嚴(yán)重影響。因此對(duì)于農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地環(huán)境，尤其是土壤重金屬的污染監(jiān)測(cè)和土壤適宜性測(cè)試就顯得更為重要。

目前，國外和我國對(duì)于土壤測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)尚未制定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，采用的測(cè)試過程和測(cè)試方法各種各樣。但對(duì)于土壤中重金屬的危害都有一致的共識(shí)，對(duì)于土壤內(nèi)重金屬的富集作用、空間變異以及遷移機(jī)制都做了深入的研究，這為土壤適宜性的測(cè)試奠定了理論基礎(chǔ)。由于土壤性狀和成分的復(fù)雜性，以及土壤內(nèi)相互作用機(jī)制的混沌現(xiàn)象，能夠做出合理和綜合的較好測(cè)試實(shí)屬不易。在測(cè)試方法上單因子指數(shù)法，綜合因子指數(shù)法，回歸過量分析，人工智能，模糊數(shù)學(xué)等方法都有應(yīng)用。

由于單因子指數(shù)法、綜合指數(shù)法的論斷確定性，回歸方法的簡(jiǎn)單性以及人工智能的不可操作性，導(dǎo)致土壤重金屬適宜性的測(cè)試精度較低，已無法滿足需求。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：如何提高土壤重金屬適應(yīng)性的測(cè)試準(zhǔn)確性。

(二)技術(shù)方案

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種農(nóng)業(yè)區(qū)域地塊土壤重金屬適宜性測(cè)試方法，所述方法包括以下步驟：

S1：在待測(cè)農(nóng)業(yè)區(qū)域地塊范圍內(nèi)按照隨機(jī)采樣方式選擇預(yù)設(shè)個(gè)數(shù)的采樣節(jié)點(diǎn)，將所述采樣節(jié)點(diǎn)的耕層土壤分別均勻混合后作為各采樣節(jié)點(diǎn)的混合樣本，對(duì)所述混合樣本進(jìn)行土壤重金屬檢測(cè)，獲得各采樣節(jié)點(diǎn)的多元數(shù)據(jù)，并記錄所有采樣節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)；

S2：對(duì)所述多元數(shù)據(jù)中每項(xiàng)屬性的數(shù)據(jù)分別進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，以排除異常數(shù)據(jù)；

S3：對(duì)排除了異常數(shù)據(jù)后的多元數(shù)據(jù)中每項(xiàng)屬性的數(shù)據(jù)分別進(jìn)行插值擬合，以獲得代表所述待測(cè)農(nóng)業(yè)區(qū)域地塊范圍的多指標(biāo)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)集；

S4：根據(jù)所述多指標(biāo)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)集確定所述待測(cè)農(nóng)業(yè)區(qū)域地塊范圍的土壤污染程度。

優(yōu)選地，步驟S2具體包括以下步驟：

S201：對(duì)所述多元數(shù)據(jù)中每項(xiàng)屬性的數(shù)據(jù)分別進(jìn)行升序排列，并計(jì)算出每項(xiàng)屬性的數(shù)據(jù)的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差；

S202：根據(jù)預(yù)設(shè)的置信水平、以及所述平均值和標(biāo)準(zhǔn)差對(duì)所述多元數(shù)據(jù)中每項(xiàng)屬性的數(shù)據(jù)做Grubbs數(shù)據(jù)檢驗(yàn)，以排除異常數(shù)據(jù)。

優(yōu)選地，所述置信水平的取值區(qū)間為(0，95)。

優(yōu)選地，步驟S3具體包括以下步驟：

S301：根據(jù)排除了異常數(shù)據(jù)后的多元數(shù)據(jù)中每項(xiàng)屬性的數(shù)據(jù)、以及各采樣節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)計(jì)算所述待測(cè)農(nóng)業(yè)區(qū)域地塊范圍內(nèi)所有采樣節(jié)點(diǎn)之間的平均理論半變異值；

S302：采用半方差模型與所述平均理論半變異值進(jìn)行擬合，以獲得變程、基臺(tái)值和塊金；

S303：根據(jù)所述半方差模型、變程、基臺(tái)值和塊金分別計(jì)算獲得所述待測(cè)農(nóng)業(yè)區(qū)域地塊范圍內(nèi)所有采樣節(jié)點(diǎn)之間擴(kuò)展協(xié)方差矩陣和估計(jì)代表點(diǎn)到每個(gè)采樣節(jié)點(diǎn)之間的擴(kuò)展協(xié)方差向量，所述估計(jì)代表點(diǎn)為待測(cè)農(nóng)業(yè)區(qū)域地塊范圍內(nèi)的幾何中心位置點(diǎn)；

S304：根據(jù)所述擴(kuò)展協(xié)方差矩陣和擴(kuò)展協(xié)方差向量計(jì)算擴(kuò)展權(quán)重向量，通過所述擴(kuò)展權(quán)重向量、以及所述排除了異常數(shù)據(jù)后的多元數(shù)據(jù)中每項(xiàng)屬性的數(shù)據(jù)計(jì)算獲得所述排除了異常數(shù)據(jù)后的多元數(shù)據(jù)中每項(xiàng)屬性的代表屬性值，并將所述代表屬性值構(gòu)成代表所述待測(cè)農(nóng)業(yè)區(qū)域地塊范圍的多指標(biāo)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)集。

優(yōu)選地，步驟S2之前，還包括以下步驟：

S101：對(duì)所述多元數(shù)據(jù)中每項(xiàng)屬性的數(shù)據(jù)分別進(jìn)行填補(bǔ)空缺值；

S102：對(duì)所述多元數(shù)據(jù)中每項(xiàng)屬性的數(shù)據(jù)分別進(jìn)行去除重復(fù)值。

優(yōu)選地，步驟S4具體包括以下步驟：

S401：根據(jù)所述多指標(biāo)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)集建立隸屬度模糊矩陣，并通過各種重金屬的危害構(gòu)建綜合權(quán)重向量；S402：通過所述隸屬度模糊矩陣、以及綜合權(quán)重向量確定所述待測(cè)農(nóng)業(yè)區(qū)域地塊范圍的土壤污染程度。

本發(fā)明還公開了一種農(nóng)業(yè)區(qū)域地塊土壤重金屬適宜性測(cè)試系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：

檢測(cè)模塊，用于在待測(cè)農(nóng)業(yè)區(qū)域地塊范圍內(nèi)按照隨機(jī)采樣方式選擇預(yù)設(shè)個(gè)數(shù)的采樣節(jié)點(diǎn)，將所述采樣節(jié)點(diǎn)的耕層土壤分別均勻混合后作為各采樣節(jié)點(diǎn)的混合樣本，對(duì)所述混合樣本進(jìn)行土壤重金屬檢測(cè)，獲得各采樣節(jié)點(diǎn)的多元數(shù)據(jù)，并記錄所有采樣節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)；

數(shù)據(jù)處理模塊，用于對(duì)所述多元數(shù)據(jù)中每項(xiàng)屬性的數(shù)據(jù)分別進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，以排除異常數(shù)據(jù)；