[發明專利]一種管理田塊的矩形格網構建方法

在審

• 申請號: 201710509683.7
• 申請日: 2017-06-28
• 公開（公告）號: CN107392356A
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發明（設計）人: 張小虎;張杰;蔣理;邱小雷;黃芬;朱艷
• 申請（專利權）人: 南京農業大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/02
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司32218
• 代理人: 劉暢,徐冬濤

1.一種管理田塊的矩形格網構建方法，其特征在于它包括以下步驟：

S101采樣：從研究田塊里選取N(h)采樣點，并獲取土壤環境信息；選擇某一土壤環境要素為網格化管理田塊的依據要素，記為Z；

S102確定最優格網尺寸：繪制采樣點的Z變量半方差變異圖，擬合評價多種半方差模型，確定最優半方差模型，以最優半方差模型的變程a為最優格網尺寸；

S103插值：以田塊的最小外接矩形作為管理田塊的范圍，用尺寸為a*a的格網分割該管理范圍，使用普通克里金方法對土壤環境要素Z插值；

S104矩形格網實例生成：根據插值結果生成可能存在的所有實例，并建立一個與實例數目一致的對應矩陣C，用該對應矩陣C存儲所有實例內部格網土壤要素Z的方差；

S105最優格網實例選擇：以二值整型規劃算法確定最優分區實例，并記v_i為決策變量，目標為區域分區內部空間變異綜合最小，通過求解，獲取最優分區實例。

2.如權利要求1所述一種管理田塊的矩形格網構建算法，其特征為：步驟S101中：實際管理所需的要素數據包括土壤氮含量數據、土壤有機質含量、土壤速效磷含量、土壤速效鉀含量。

3.如權利要求1所述一種管理田塊的矩形格網構建算法，其特征為：步驟S102具體為：

S1021、利用采樣獲取的要素數據繪制關于γ(h)的半方差變異函數圖，其公式為：

其中，h為半方差變異圖自變量，n(h)表示間隔為h時采樣點的配對數目，Z(x)是采樣點的值；

S1022、利用多種半方差理論模型進行擬合得到各模型的半方差曲線，通過交叉驗證的方法來評估各模型；選擇均值誤差接近0且均方差接近1的模型作為最優模型，并確定最優半方差模型的變程a為最優格網尺寸，進行土壤要素Z的插值。

4.如權利要求3所述一種管理田塊的矩形格網構建算法，其特征為：步驟S1022中多種半方差理論模型包括線性模型、球狀模型、指數模型和高斯模型。

5.如權利要求1所述一種管理田塊的矩形格網構建算法，其特征為：步驟S104具體為：根據插值結果，生成所有的矩形格網實例，建立相關矩陣C＝{c_ij}，其中，如果實例i覆蓋網格j，則c_ij＝1，否則c_ij＝0；并計算每個實例i內部格網的土壤要素變量方差

6.如權利要求1所述一種管理田塊的矩形格網構建算法，其特征為：步驟S105具體為：

S1051、以二值整型規劃算法確定最優分區實例，并記v_i∈{0,1}為決策變量，目標為區域分區內部空間變異綜合最小，二值整數線性規劃由決定；

S1052、設置最大網格閾值LX和最小網格閾值LN來保證農機實踐的效率和可操作性，其約束公式為：

同時引入一個相對變量來對原始方法進行改善，從而保證分區結果的均質性，其約束公式為

其中是所有實例總方差，α是保證分區均質性的適宜變異指數，N是實例數量，α取值范圍[0.5,1)，n_i表示實例i內的采樣點個數。