[發明專利]一種農田土壤有機碳時空數據獲取方法

有效

• 申請號: 202010170074.5
• 申請日: 2020-03-12
• 公開（公告）號: CN111488910B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 趙占輝;楊鋒;張宏敏;魯春陽;李軍杰;楊甲;李會杰
• 申請（專利權）人: 河南城建學院
• 主分類號: G06F18/2415
• 分類號: G06F18/2415;G06Q50/02
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 唐循文

本發明涉及一種農田土壤有機碳時空數據獲取方法，采用少量樣本數據進行插值、重采樣分析后，獲得更多的空間樣點數據，能夠快速、大幅提升空間分辨率；而且通過對高空間分辨率樣點數據進行時間維度模擬分析，時間分辨率遠高于傳統采樣調查獲取的空間樣點數據，可以快速得到時空尺度高分辨率樣點數據；整個設計方法能夠大幅提升獲取數據工作效率，傳統調查方法需要投入大量人力進行野外采樣調查、室內化驗分析，時間成本較高，本發明能夠利用單一時期少量樣本數據進行時空尺度拓展，獲得時空分辨率更高的土壤樣點數據，為數字農業大數據分析提供了數據支撐，填補了當前數據獲取困難的技術空白。

技術領域

本發明涉及一種農田土壤有機碳時空數據獲取方法，屬于數字農業土壤質量監測技術領域。

背景技術

由于土壤形態和演化過程十分復雜，難以進行土壤形態與性質定量化描述，而且空間變異特征及空間相關性等定量化描述更加復雜，如何快速獲取所需的土壤關鍵信息已經成為科研工作者面臨的熱點問題。

在土壤監測領域，目前大范圍采樣調查工序十分繁瑣，需要前往樣點具體位置采集樣品，將樣品帶回實驗室做進一步分析，需要耗費大量人力、時間，并隨著調查范圍、樣點數量增加而大幅增加人力與時間成本，導致大尺度土壤質量調查工作通常間隔在10年或10年以上進行一次，完成大范圍調查需要1-3年時間，數據獲取效率十分低下，對樣本采樣和實驗室分析具有強烈的依賴性，具有費時費力費錢的缺陷，因其工作效率低而限制了其實用性，難以滿足當今快速發展的現代農業需求，特別是隨著數字農業的發展，獲取農業大數據能力嚴重不足，急需研發能夠快速獲取農業土壤屬性數據的技術。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種農田土壤有機碳時空數據獲取方法，能夠利用少量樣本數據、快速獲取時空尺度土壤有機碳密度，提高工作效率。

本發明為了解決上述技術問題采用以下技術方案：本發明設計了一種農田土壤有機碳時空數據獲取方法，用于獲得目標區域中各位置土壤有機碳密度隨時間序列的變化，包括如下步驟：

步驟A.?分別針對目標區域中預設數量、預設分布的各個樣本點，獲得樣本點位置的土壤有機碳密度，然后進入步驟B；

步驟B.?針對土壤有機碳密度取值范圍、按預設間隔進行等級劃分，獲得覆蓋土壤有機碳密度取值范圍的各個有機碳密度等級間隔，并將各個有機碳密度等級間隔分別與預設各個彼此不同圖像灰度值一一對應，然后進入步驟C；

步驟C.?根據目標區域中各樣本點位置的土壤有機碳密度，針對目標區域進行土壤有機碳密度插值處理，并根據各個有機碳密度等級間隔分別與預設各個彼此不同圖像灰度值之間的一一對應關系，針對目標區域圖像中的各位置、分別采用相應圖像灰度值進行填充，獲得目標區域灰度圖像，然后進入步驟D；

步驟D.?針對目標區域灰度圖像陣列分布設置預設數量的采樣點，且采樣點的數量大于樣本點的數量，以及各采樣點整體分布區域覆蓋全部目標區域；并獲得各個采樣點位置的灰度值，根據各個有機碳密度等級間隔分別與預設各個彼此不同圖像灰度值之間的一一對應關系，獲得各個采樣點位置的土壤有機碳密度，然后進入步驟E；

步驟E.?分別針對目標區域中的各個采樣點位置，根據采樣點位置的土壤有機碳密度、以及該采樣點位置的預設各類型模擬參數，應用硝化-反硝化模型進行預設時間分辨率的模擬，獲得該采樣點位置土壤有機碳密度隨時間序列的變化；進而獲得目標區域中各位置土壤有機碳密度隨時間序列的變化。

作為本發明的一種優選技術方案：所述步驟A中，分別針對各個樣本點，以樣本點的位置為圓心、預設距離為半徑構建圓形區域，在該圓形區域中隨機選取預設數量的樣點位置，并分別獲得該各個樣點位置的土壤有機碳密度，以該各個樣點位置土壤有機碳密度的平均值作為該樣本點位置的土壤有機碳密度；進而獲得目標區域中各個樣本點位置的土壤有機碳密度。