[發(fā)明專利]農田氮徑流量估算方法、裝置、計算機設備及存儲介質

在審

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• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112613578A
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發(fā)明（設計）人: 后希康;張遠;楊中文;夏瑞;馬淑芹;郎濤;賈曉波;丁森;張凱;段平洲;陳焰;王璐
• 申請（專利權）人: 中國環(huán)境科學研究院
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62;G06N20/20;G06Q50/02;G06F17/18
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 李博洋

本發(fā)明公開了一種農田氮徑流量估算方法、裝置、計算機設備及存儲介質，該方法包括：獲取多條樣本數據，根據多條樣本數據構建模型參數優(yōu)化訓練樣本數據集；根據田間管理方式和/或作物類型的類別，將模型參數優(yōu)化訓練樣本數據集劃分為多個子集，根據劃分的樣本數據子集對預設的氮徑流模型方程的模型參數進行優(yōu)化率定，建立氮徑流量回歸方程；獲取待估算研究區(qū)域的空間分布數據，構建研究區(qū)模型輸入數據集，空間分布數據同樣包括土壤屬性、田間管理方式、作物類型和氣候等研究區(qū)空間分布數據；根據模型輸入數據集和氮徑流量回歸方程，計算待估算研究區(qū)域的農田氮徑流量。該方法用于提高對大尺度區(qū)域農田氮徑流量估算的準確度和時空分辨率。

技術領域

本發(fā)明涉及環(huán)境保護領域，尤其涉及一種農田氮徑流量估算方法、裝置、計算機設備及存儲介質。

背景技術

近年來我國由于化肥的大量施用，導致田間氮素盈余量不斷增加，過量盈余的氮素對周邊水體富營養(yǎng)化產生了很大風險，對其徑流量的準確估算是減排的先決條件。然而，現有的農田氮徑流量估算方法通常是基于以下公式計算得到：

Runoff＝RR×N_rate+R⁰ (1)

RR＝(Runoff－R⁰)/N_rate (2)

其中，Runoff為單位面積農田氮徑流量、RR為肥料氮徑流率、N_rate為施氮強度、R⁰為背景氮流失量，即不施肥情況下農田氮徑流量。

上述公式(1)和(2)在大尺度區(qū)域農田氮徑流量的核算結果存在很大的不確定性，不僅難以體現空間上的差異性和年際間的波動性，且默認Runoff與N_rate之間是一種線性的響應關系，因此可能會導致在施氮量高值和低值區(qū)域的核算結果有偏差。

發(fā)明內容

本發(fā)明實施例提供一種農田氮徑流量估算方法、裝置、計算機設備及存儲介質，以提高對農田的氮徑流量估算的準確度。

本發(fā)明實施例提供一種農田氮徑流量估算方法，用于對大尺度研究區(qū)域的農田氮徑流量進行估算，包括：

獲取多條樣本數據，根據多條樣本數據構建模型參數優(yōu)化訓練樣本數據集，樣本數據包括土壤屬性參數、多種田間管理方式、作物類型和氣候數據；

根據田間管理方式和/或作物類型的類別，將模型參數優(yōu)化訓練樣本數據集劃分為多個子集，根據劃分的樣本數據子集對預設的氮徑流模型方程的模型參數進行優(yōu)化率定，建立氮徑流量回歸方程；

獲取待估算研究區(qū)域的空間分布數據，構建研究區(qū)模型輸入數據集，所述空間分布數據包括空間分布土壤屬性數據、空間分布田間管理方式、作物類型和空間分布氣候數據；

根據研究區(qū)模型輸入數據集和氮徑流量回歸方程，計算待估算研究區(qū)域的農田氮徑流量。

優(yōu)選地，所述樣本數據還包括氮徑流率和背景氮流失量，所述根據所述田間管理方式的種類和/或所述作物類型，將所述樣本數據劃分為多個子集，包括：

分析不同的所述田間管理方式和/或所述作物類型對應的氮徑流率和/或背景氮流失量的差異，并將所述氮徑流率和/或背景氮流失量的差異大于預設值的所述田間管理方式或所述作物類型作為分類變量；

根據所述分類變量，采用決策樹模型將所述樣本數據分為多個子集，每個子集對應所述分類變量的不同區(qū)間范圍。

優(yōu)選地，所述土壤屬性參數包括多種土壤屬性參數，所述氣候參數包括多種氣候參數，所述根據劃分的樣本數據子集對預設的氮徑流模型方程的模型參數進行優(yōu)化率定，包括：

根據所述樣本數據子集對所述土壤屬性參數和氣候參數進行共線性診斷分析和顯著性分析，從中剔除共線性大于預設值，且顯著性小于預設值的變量，得到各子集對應模型回歸方程的自變量；