本發(fā)明涉及土壤分析數(shù)據(jù)管理，具體是一種土壤剖面樣品分析系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、通過對(duì)園林中土壤進(jìn)行分析，特到的土壤數(shù)據(jù)有助于園林發(fā)展的運(yùn)營決策。為了減少對(duì)園林地貌的影響，通過對(duì)土壤進(jìn)行剖面取樣的方式，獲取園林中土壤的土壤信息。在實(shí)際應(yīng)用場景中，通常采用隨機(jī)采樣的方式對(duì)園林中的土壤進(jìn)行樣品獲取。由于每次獲取到的土壤樣品的數(shù)量有限，因此土壤樣品覆蓋到園林土地的范圍有限，會(huì)造成采樣的數(shù)據(jù)不全面，進(jìn)而影響相關(guān)管理人員對(duì)土壤數(shù)據(jù)的判斷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種土壤剖面樣品分析系統(tǒng)及方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中提出的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種土壤剖面樣品分析方法，方法包括：

3、步驟s100：獲取土壤的剖面采樣模板，通過剖面采樣模板對(duì)采樣記錄進(jìn)行匯集，得到土壤的剖面采樣切片，通過對(duì)土壤的高光譜圖像進(jìn)行識(shí)別，得到土壤成分含量的對(duì)應(yīng)數(shù)值在剖面采樣切片上的變化函數(shù)；

4、步驟s200：獲取對(duì)土壤的歷史采樣記錄，將歷史采樣記錄中某次采樣記錄記為目標(biāo)采樣，獲取目標(biāo)采樣的所有剖面采樣切片，將所有剖面采樣切片中的某一剖面采樣切片作為目標(biāo)切片，對(duì)目標(biāo)切片中所有種類的土壤成分對(duì)應(yīng)的變化函數(shù)，將變化函數(shù)中變化率大于閾值的變化率作為目標(biāo)變化，計(jì)算所有變化函數(shù)中目標(biāo)變化的數(shù)量；

5、步驟s300：獲取若干次土地樣品采集的所有剖面采樣切片，計(jì)算所有目標(biāo)變化的數(shù)量的均值，將均值作為采樣判定閾值；

6、步驟s400：獲取目標(biāo)采樣中所有剖面采樣切片，獲取各個(gè)剖面采樣切片的所有單位采樣層中所有單位采樣層土壤成分含量的對(duì)應(yīng)數(shù)值，分別計(jì)算各種土壤成分含量的變化范圍；

7、步驟s500：獲取土壤的當(dāng)前采樣記錄，通過比較當(dāng)前采樣記錄與歷史采樣記錄間土壤成分含量的變化范圍的差異計(jì)算權(quán)重系數(shù)，比較當(dāng)前采樣記錄與歷史采樣記錄間目標(biāo)變化的差異，通過權(quán)重系數(shù)對(duì)差異進(jìn)行衡量得到差異評(píng)估值，當(dāng)差異評(píng)估值小于采樣判定閾值時(shí)，進(jìn)行信息提示。

8、進(jìn)一步的，步驟s100包括：

9、步驟s101：獲取深度為w1，寬度為w2的剖面采樣模板，滿足條件w1＞w2，剖面采樣模板包括n個(gè)單位采樣層，通過剖面采樣模板保存土壤的采樣樣本，得到土壤的剖面采樣切片，保存所有剖面采樣切片的方向相同，方向?yàn)閺牡孛嫦虻叵禄虻叵孪虻孛妫?/p>

10、將剖面采樣模板分為短邊和長邊，本方案中通過分析剖面采樣切片中長邊方向上土壤成分含量的變化趨勢(shì)；

11、由于土壤不同層的物理或化學(xué)性質(zhì)不同，在土壤成分在土壤中的成分的擴(kuò)散方式不同，通過捕捉擴(kuò)散變化的速率，得到成分?jǐn)U散的土壤層信息，進(jìn)一步得到采樣樣品覆蓋的土壤層范圍；

12、步驟s102：分別對(duì)剖面采樣切片的k種土壤成分進(jìn)行識(shí)別，獲取土壤成分變化函數(shù)，k種土壤成分中的第i種土壤成分變化函數(shù)記為gi（λ），其中λ沿剖面采樣切片的方向上的距離變量。

13、進(jìn)一步的，步驟s200包括：

14、步驟s201：獲取目標(biāo)切片中第i種土壤成分變化函數(shù)g*i（λ），獲取g*i（λ）在采樣切片的方向上的導(dǎo)函數(shù)g*i（λ）；

15、步驟s202：設(shè)置變化率閾值f，將g’i（λ）中一處連續(xù)大于f的部分記為一個(gè)目標(biāo)變化，獲取g’i（λ）中目標(biāo)變化的數(shù)量；

16、步驟s203：分別獲取目標(biāo)切片中k種土壤成分對(duì)應(yīng)的土壤成分變化函數(shù)，獲取各種土壤成分變化函數(shù)對(duì)應(yīng)的目標(biāo)變化，獲取目標(biāo)切片的所有目標(biāo)變化的總數(shù)量記為m。

17、進(jìn)一步的，步驟s300包括：

18、步驟s301：獲取d1次土地樣品采集記錄，其中，每個(gè)土地樣品采集記錄中包括d2個(gè)剖面采樣切片，獲取第p次土地采樣記錄的q個(gè)剖面采樣切片的所有目標(biāo)變化的總數(shù)量mpq，其中，1≤p≤d1，1≤q≤d2；

19、步驟s302：計(jì)算采樣判定閾值γ，；

20、γ表示了在歷史數(shù)據(jù)中，每個(gè)剖面采樣切片中目標(biāo)變化的平均數(shù)量，表示了歷史記錄中，采樣的平均土壤層的數(shù)量，作為對(duì)當(dāng)前采樣過程中，對(duì)采樣土壤層的數(shù)量的參考標(biāo)準(zhǔn)。

21、進(jìn)一步的，步驟s400包括：

22、步驟s401：獲取目標(biāo)切片中第j個(gè)單位采樣層lj，獲取lj中各種土壤成分含量的對(duì)應(yīng)數(shù)值，將第i種土壤成分在lj中的對(duì)應(yīng)數(shù)值記為vij；

23、步驟s402：獲取所有剖面采樣切片中，所有的第j個(gè)單位采樣層的第i種土壤成分的對(duì)應(yīng)數(shù)值，將對(duì)應(yīng)數(shù)值匯集到采樣集合eij，獲取eij中的最大值vmax和最小值vmin，計(jì)算第j個(gè)單位采樣層的第i種土壤成分對(duì)應(yīng)的差異系數(shù)ωij，

24、ωij=lg（vmax/vmin），其中l(wèi)g表示以10為底數(shù)的對(duì)數(shù)函數(shù)；

25、差異系數(shù)表示了平行于地面的方向上，采樣的覆蓋范圍，當(dāng)剖面采樣切片的距離較近時(shí)，vmax和vmin?的數(shù)值較為接近，vmax/vmin的數(shù)值趨向于1，當(dāng)覆蓋范圍較廣時(shí)，vmax和vmin存在較為明顯的差異，通過差異系數(shù)，衡量了剖面采樣切片在水平方向的覆蓋程度；

26、步驟s403：從若干次土地樣品采集中獲取h個(gè)差異系數(shù)，取h個(gè)差異系數(shù)中的最小值作為差異參考值，差異參考值記為bmin。

27、進(jìn)一步的，步驟s500包括：

28、步驟s501：獲取當(dāng)前對(duì)園林土地的采樣記為當(dāng)前采樣，將當(dāng)前采樣的所有剖面采樣切片記為當(dāng)前采樣切片，獲取當(dāng)前采樣切片的所有土壤成分變化函數(shù)，獲取當(dāng)前采樣切片中目標(biāo)變化的數(shù)量；

29、步驟s502：獲取當(dāng)前采樣中所有剖面采樣切片中目標(biāo)變化的數(shù)量，計(jì)算目標(biāo)變化的總數(shù)量t，計(jì)算當(dāng)前采樣的目標(biāo)變化平均值r，r=t/c，其中，c表示當(dāng)前采樣中所有剖面采樣切片的數(shù)量；

30、步驟s503：獲取當(dāng)前采樣中各個(gè)剖面采樣切片的單位采樣層對(duì)應(yīng)的差異系數(shù)，計(jì)算差異系數(shù)的平均值，將平均值記為a；

31、步驟s504：計(jì)算權(quán)重系數(shù)α，，當(dāng)α×r＜γ時(shí)，對(duì)相關(guān)采樣人員進(jìn)行信息提示；

32、當(dāng)a＜bmin時(shí)，（a-bmin）/bmin為負(fù)數(shù)，α×r＜γ的結(jié)果更易出現(xiàn)，當(dāng)a＞bmin時(shí)，（a-bmin）/bmin為正數(shù)數(shù)，α×r＞γ的結(jié)果更易出現(xiàn)。

33、為了更好地實(shí)現(xiàn)上述方法，還提出一種土壤剖面樣品分析系統(tǒng)，系統(tǒng)包括：

34、高光譜圖像識(shí)別模塊、歷史記錄管理模塊、采樣判定閾值管理模塊、變化范圍管理模塊和采樣評(píng)估模塊，其中，高光譜圖像識(shí)別模塊用于采集土壤的剖面采樣切片的高光譜圖像，對(duì)土壤中的成分含量進(jìn)行識(shí)別，歷史記錄管理模塊用于獲取土壤的歷史采樣記錄，對(duì)歷史采樣記錄中的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，采樣判定閾值管理模塊用于匯集歷史采樣記錄，計(jì)算采樣判定閾值，變化范圍管理模塊用于管理歷史采樣記錄中，不同剖面采樣切片的同一層中土壤成分的變化，采樣評(píng)估模塊用于獲取土壤的當(dāng)前采樣記錄，對(duì)采樣記錄進(jìn)行評(píng)估，根據(jù)滿足條件的土壤的當(dāng)前采樣記錄進(jìn)行信息提醒；

35、進(jìn)一步的，高光譜圖像識(shí)別模塊包括：采集模板管理單元、成分識(shí)別單元和變化函數(shù)管理單元，其中，采集模板管理單元用于管理剖面采集模板，成分識(shí)別單元用于識(shí)別剖面采樣切片中土壤各種成分的含量數(shù)值，變化函數(shù)管理單元用于管理剖面采樣切片中的土壤成分變化函數(shù)；

36、進(jìn)一步的，歷史記錄管理模塊包括：閾值管理單元、目標(biāo)變化識(shí)別單元和變化統(tǒng)計(jì)單元，其中，閾值管理單元用于管理目標(biāo)變化的變化率閾值，目標(biāo)變化識(shí)別單元用于識(shí)別大于變化率閾值的函數(shù)變化，變化統(tǒng)計(jì)單元用于對(duì)目標(biāo)變化的數(shù)量進(jìn)行記錄；

37、進(jìn)一步的，采樣判定閾值管理模塊包括：數(shù)據(jù)匯集單元和采樣判定閾值計(jì)算單元，其中，數(shù)據(jù)匯集單元用于匯集歷史記錄中所有的目標(biāo)變化的數(shù)量，采樣判定閾值計(jì)算單元用于計(jì)算采樣判定閾值；

38、進(jìn)一步的，變化范圍管理模塊包括：采樣集合管理單元、差異系數(shù)計(jì)算單元和差異參考值管理單元，其中，采樣集合管理單元用于匯集單位采樣層中土壤成分的數(shù)據(jù)記入采樣集合，差異系數(shù)計(jì)算單元用于計(jì)算差異系數(shù)，差異參考值管理單元用于獲取差異參考值；

39、進(jìn)一步的，采樣評(píng)估模塊包括：采樣管理單元、目標(biāo)變化計(jì)算單元、權(quán)重系數(shù)計(jì)算單元和信息提醒單元，其中，采樣管理單元用于管理土壤的當(dāng)前采樣記錄，目標(biāo)變化計(jì)算單元用于計(jì)算當(dāng)采樣記錄中目標(biāo)變化的總數(shù)量，權(quán)重系數(shù)計(jì)算單元用于計(jì)算權(quán)重系數(shù)，信息提醒單元用于對(duì)滿足判斷條件的差異評(píng)估值進(jìn)行信息提醒。

40、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：通過分析土壤采樣切片中豎直方向和水平方向的特征，對(duì)土壤的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行分類分析和分類整理，建立對(duì)當(dāng)前采樣數(shù)據(jù)的比照的標(biāo)準(zhǔn)。通過當(dāng)前土壤的采樣數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，從豎直方向和水平方向兩個(gè)維度進(jìn)行分析，分別得到權(quán)重值和差異值，通過比較模型與參考閾值進(jìn)行比對(duì)，校驗(yàn)當(dāng)期土壤的采樣數(shù)據(jù)是否充分覆蓋園林，當(dāng)采樣數(shù)據(jù)不足以覆蓋園林時(shí)，對(duì)相關(guān)人員進(jìn)行提醒。