[發(fā)明專利]一種基于貝葉斯最大熵的土壤水分融合方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811316588.6
• 申請日: 2018-11-07
• 公開（公告）號: CN109460789B
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳智芳;王景雷;孫景生;宋妮
• 申請（專利權(quán)）人: 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)田灌溉研究所
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62;G06Q50/02
• 代理公司: 鄭州慧廣知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 41160
• 代理人: 朱廣存

本發(fā)明涉及一種基于貝葉斯最大熵的土壤水分融合方法，充分利用人工取土獲得的土壤水分、傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測的土壤水分(EC?5)以及高光譜反演的土壤水分信息，應(yīng)用數(shù)據(jù)融合技術(shù)，將三種不同來源的土壤水分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行融合，以獲得土壤水分在區(qū)域尺度的分布狀況，消除信息之間可能存在的冗余和矛盾，降低灌溉決策信息的不確定性與決策推理的模糊程度，提高灌溉決策的精度，為政府抗旱工作提供灌溉決策意見和建議，指導(dǎo)灌區(qū)用水管理部門進(jìn)行水資源科學(xué)調(diào)配。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于貝葉斯最大熵的土壤水分融合方法。

背景技術(shù)

目前，水資源短缺已經(jīng)成為一個(gè)世界性的問題,水資源安全、高效與合理利用已經(jīng)成為全球關(guān)注的焦點(diǎn)。

要實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)灌溉，快速準(zhǔn)確地獲取信息是基礎(chǔ)，及時(shí)科學(xué)地灌溉決策是核心。近年來，隨著精細(xì)化、集約化、信息化農(nóng)業(yè)和數(shù)字地球的發(fā)展，各種高科技和高精度傳感器在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域進(jìn)行了廣泛應(yīng)用，使得灌溉決策的信息來源更加廣泛和豐富，灌溉決策信息的表現(xiàn)形式更加多樣化。由于每種傳感器都有各自的特點(diǎn)，通常一種傳感器只能從某一方面或在某一范圍內(nèi)反映作物水分適宜程度，獲得的僅是局部或片面的信息，其信息量是有限的；同時(shí)，由于受人為操作、外界干擾和噪聲等的影響，單個(gè)傳感器所獲得的信息會具有一定的不確定性和模糊性，若單獨(dú)以某個(gè)傳感器所提供的信息或者專家的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行灌溉決策，可能造成現(xiàn)有信息遺產(chǎn)沉睡，出現(xiàn)大量信息浪費(fèi)，影響灌溉精度。

信息融合技術(shù)的發(fā)展為多指標(biāo)灌溉決策提供了可能。多源信息融合技術(shù)是一種利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，對來自多種來源的傳感器監(jiān)測信息，在一定準(zhǔn)則下進(jìn)行綜合分析和處理，以獲取單個(gè)信息源所不能獲得的有價(jià)值信息，并最終完成其目標(biāo)的一種數(shù)據(jù)處理技術(shù)。由于傳感器所采集到的各種灌溉信息，在空間、時(shí)間、表達(dá)方式不同，可信度、不確定程度不同，側(cè)重點(diǎn)和用途也不同，若不加甄別的使用，可能增加灌溉決策的風(fēng)險(xiǎn)。因此，為了消除信息之間可能存在的冗余和矛盾，降低灌溉決策信息的不確定性與決策推理的模糊程度，提高灌溉決策的精度，將多源信息融合技術(shù)引入到農(nóng)田灌溉領(lǐng)域，研究適用于灌溉領(lǐng)域的信息融合方法，解決目前灌溉決策過程中存在的一些難點(diǎn)與關(guān)鍵問題，提高灌溉信息的利用率和在多變環(huán)境中正確決策的能力，這對于實(shí)現(xiàn)灌溉信息的增值和創(chuàng)建高效便捷的新一代灌溉管理模式，具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對單一傳感器所獲得的信息具有一定的不確定性和模糊性，提出了一種基于貝葉斯最大熵的土壤水分融合方法。該方法充分利用人工取土獲得的土壤水分、傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測的土壤水分(EC-5)以及高光譜反演的土壤水分信息，應(yīng)用數(shù)據(jù)融合技術(shù)，將三種不同來源的土壤水分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行融合，以獲得土壤水分在區(qū)域尺度的分布狀況，為政府抗旱工作提供灌溉決策意見和建議，指導(dǎo)灌區(qū)用水管理部門進(jìn)行水資源科學(xué)調(diào)配。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種基于貝葉斯最大熵的土壤水分融合方法，包括以下具體步驟：

步驟一：在冬小麥生育期內(nèi)，每7天用土鉆采集一次土壤水分信息，獲得土壤水分含量，采樣深度分別為0-20cm、20cm-40cm、40cm-60cm、60cm-80cm、80cm-100cm；

步驟二：采用地統(tǒng)計(jì)分析方法布設(shè)土壤水分傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測土壤水分變化情況，布設(shè)深度分別為0-20cm、20cm-40cm、40cm-60cm、60cm-80cm、80cm-100cm；

步驟三：利用地物光譜儀采集冬小麥拔節(jié)期至乳熟期的冠層高光譜數(shù)據(jù)，以植被指數(shù)為自變量，土壤水分為因變量，構(gòu)建基于高光譜的土壤水分反演模型；

步驟四：采用貝葉斯最大熵理論，對步驟一、步驟二和步驟三獲取的土壤水分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行融合；

步驟五：對融合結(jié)果進(jìn)行不確定性評價(jià)。