本發(fā)明涉及草畜管理領(lǐng)域，具體涉及一種農(nóng)牧復(fù)合區(qū)草畜平衡評估分析方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、農(nóng)牧復(fù)合區(qū)草畜平衡評估分析是指在農(nóng)業(yè)和牧業(yè)混合區(qū)域內(nèi)，通過對草地資源(如草產(chǎn)量、草種多樣性)和牲畜需求(如食物攝入量、牲畜數(shù)量)的綜合分析，評估草地與牲畜之間的供需平衡。這種分析旨在確保草地資源能夠可持續(xù)地滿足牲畜的食物需求，防止草地過度放牧或退化，從而實現(xiàn)生態(tài)環(huán)境與畜牧生產(chǎn)的和諧發(fā)展。但是，草地和牲畜需求的評估如果依賴過時的數(shù)據(jù)，可能無法反映當(dāng)前的實際情況，導(dǎo)致草地和牲畜需求評估所依賴的數(shù)據(jù)出現(xiàn)不準(zhǔn)確的情況。同時，如果不準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)高估了草地產(chǎn)量，管理者可能會認(rèn)為草地能夠支持更多的牲畜，從而增加放牧強度。這將導(dǎo)致草地過度放牧，草地植被減少，土壤結(jié)構(gòu)破壞，最終導(dǎo)致草地退化和生產(chǎn)力下降。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種農(nóng)牧復(fù)合區(qū)草畜平衡評估分析方法及系統(tǒng)，以解決背景技術(shù)中不足。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種農(nóng)牧復(fù)合區(qū)草畜平衡評估分析方法，包括以下步驟：

3、s1：確定用于判斷草地資源和牲畜需求評估的目標(biāo)評估參數(shù)，根據(jù)目標(biāo)評估參數(shù)監(jiān)測獲取固定時間段內(nèi)的草地資源狀況和牲畜活動數(shù)據(jù)；

4、s2：對實時獲取到的草地資源狀況和牲畜活動數(shù)據(jù)進行校驗，將其與歷史數(shù)據(jù)進行比對分析，根據(jù)分析結(jié)果將草地劃分為數(shù)據(jù)異常監(jiān)測區(qū)域和數(shù)據(jù)正常監(jiān)測區(qū)域；

5、s3：在數(shù)據(jù)異常監(jiān)測區(qū)域內(nèi)，根據(jù)草地資源狀況和牲畜活動數(shù)據(jù)的采集頻率偏差情況和數(shù)據(jù)趨勢波動幅度，對草地資源狀況和牲畜活動數(shù)據(jù)的實時性進行評估；

6、s4；根據(jù)評估結(jié)果，將草地資源狀況和牲畜活動數(shù)據(jù)的實時性劃分為實時性數(shù)據(jù)和非實時性數(shù)據(jù)，并制定相應(yīng)的管理決策；

7、s5：對草地資源狀況和牲畜活動的非實時性數(shù)據(jù)進行進一步的分析，對草地資源和牲畜需求評估的目標(biāo)評估參數(shù)的準(zhǔn)確性進行評估反饋，根據(jù)反饋結(jié)果動態(tài)調(diào)整管理決策。

8、優(yōu)選的，s2中，對實時獲取到的草地資源狀況和牲畜活動數(shù)據(jù)進行校驗，將其與歷史數(shù)據(jù)進行比對分析，具體為：

9、通過孤立森林算法將實時獲取到的草地資源狀況和牲畜活動數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)進行比對分析，并根據(jù)分析結(jié)果將草地劃分為數(shù)據(jù)異常監(jiān)測區(qū)域和數(shù)據(jù)正常監(jiān)測區(qū)域；

10、從數(shù)據(jù)庫中提取過去t時間段的草地資源和牲畜活動數(shù)據(jù)；

11、將實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)合并，形成一個包含所有關(guān)鍵參數(shù)的完整數(shù)據(jù)集；

12、選擇用于分析的關(guān)鍵參數(shù)：草地產(chǎn)量、草種多樣性、植被覆蓋率、土壤濕度、牲畜數(shù)量、食物攝入量、健康狀況；

13、使用歷史數(shù)據(jù)作為訓(xùn)練數(shù)據(jù)集，訓(xùn)練孤立森林模型；

14、通過孤立森林算法，訓(xùn)練模型以識別正常數(shù)據(jù)模式和異常數(shù)據(jù)模式；

15、使用實時數(shù)據(jù)作為檢測數(shù)據(jù)集，通過訓(xùn)練好的孤立森林模型進行檢測。

16、優(yōu)選的，模型會為每個數(shù)據(jù)點分配一個異常評分，將獲取到的異常評分與異常評分閾值進行比較，若異常評分小于等于異常評分閾值，將其劃分為正常數(shù)據(jù)，若異常評分大于異常評分閾值，將其劃分為異常數(shù)據(jù)；

17、根據(jù)模型的預(yù)測結(jié)果，標(biāo)記出異常數(shù)據(jù)點，根據(jù)異常數(shù)據(jù)點的地理位置，將草地劃分為數(shù)據(jù)異常監(jiān)測區(qū)域；

18、根據(jù)模型的預(yù)測結(jié)果，標(biāo)記出正常數(shù)據(jù)點，根據(jù)正常數(shù)據(jù)點的地理位置，將草地劃分為數(shù)據(jù)正常監(jiān)測區(qū)域。

19、優(yōu)選的，s3中，根據(jù)草地資源狀況和牲畜活動數(shù)據(jù)的采集頻率偏差情況和數(shù)據(jù)趨勢波動幅度，對草地資源狀況和牲畜活動數(shù)據(jù)的實時性進行評估，具體為：

20、在數(shù)據(jù)異常監(jiān)測區(qū)域內(nèi)，根據(jù)草地資源狀況和牲畜活動數(shù)據(jù)的采集頻率偏差情況生成采集頻率偏差指數(shù)，則采集頻率偏差指數(shù)的獲取方法為：

21、實時獲取w時間段內(nèi)的草地資源狀況和牲畜活動數(shù)據(jù)的采集頻率fk，根據(jù)采集頻率獲取實際采集間隔數(shù)據(jù)xs和基準(zhǔn)采集間隔f，計算s時刻實際采集間隔相對于基準(zhǔn)采集間隔的實際偏差值ds，表達式為：通過指數(shù)加權(quán)移動平均法計算s時刻的預(yù)測偏差值ewmas，表達式為：ewmas＝α*xs+(1-α)ewmas-1；式中，α為平滑參數(shù)，介于0到1之間，ewmas為s時刻的預(yù)測偏差值，計算采集頻率偏差指數(shù)，表達式為：er＝|ds-ewmas|；式中，er為采集頻率偏差指數(shù)。

22、優(yōu)選的，s3中，在數(shù)據(jù)異常監(jiān)測區(qū)域內(nèi)，根據(jù)草地資源狀況和牲畜活動數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)趨勢波動幅度生成趨勢波動指數(shù)，則趨勢波動指數(shù)的獲取方法為：

23、確定草地資源狀況數(shù)據(jù)：草地產(chǎn)量、植被覆蓋率、土壤濕度、草種多樣性，以及牲畜活動數(shù)據(jù)：牲畜數(shù)量、食物攝入量，健康狀況；將獲取到的數(shù)據(jù)按照時間順序構(gòu)建若干個時間序列m(s)，其中s為時間，選擇小波基函數(shù)對各個時間數(shù)據(jù)進行分解，對其進行連續(xù)小波變換，表達式為：其中，w(a,b)是小波系數(shù)，表示尺度a和位移b上的變換結(jié)果，a為尺度參數(shù)，b為位移參數(shù)，ψ*是小波基函數(shù)的復(fù)共軛；將小波系數(shù)分別為細節(jié)系數(shù)dj和逼近系數(shù)aj，表達式為：w(a,b)＝dj+aj；其中，dj＝∑km(s)ψj,k(s)，k為尺度標(biāo)號；計算細節(jié)系數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)差，作為各尺度的波動幅度，對所有尺度的波動幅度進行求和計算，并將草地資源狀況和牲畜活動數(shù)據(jù)的各個時間序列進行加權(quán)平均計算后生成趨勢波動指數(shù)。

24、優(yōu)選的，將采集頻率偏差指數(shù)和趨勢波動指數(shù)轉(zhuǎn)換為第一特征向量，將第一特征向量作為機器學(xué)習(xí)模型的輸入，機器學(xué)習(xí)模型以每組第一特征向量預(yù)測草地資源狀況和牲畜活動數(shù)據(jù)的實時性值標(biāo)簽為預(yù)測目標(biāo)，以最小化對所有草地資源狀況和牲畜活動數(shù)據(jù)的實時性值標(biāo)簽的預(yù)測誤差之和作為訓(xùn)練目標(biāo)，對機器學(xué)習(xí)模型進行訓(xùn)練，直至預(yù)測誤差之和達到收斂時停止模型訓(xùn)練，根據(jù)模型輸出結(jié)果確定草地資源狀況和牲畜活動數(shù)據(jù)的實時性值，其中，機器學(xué)習(xí)模型為多項式回歸模型。

25、優(yōu)選的，s4中，將草地資源狀況和牲畜活動數(shù)據(jù)的實時性劃分為實時性數(shù)據(jù)和非實時性數(shù)據(jù)；

26、將獲取到的草地資源狀況和牲畜活動數(shù)據(jù)的實時性值與實時性值參考閾值進行比較，若草地資源狀況和牲畜活動數(shù)據(jù)的實時性值大于等于實時性值參考閾值，說明草地資源狀況和牲畜活動數(shù)據(jù)的實時性高，將其劃分為實時性數(shù)據(jù)；若草地資源狀況和牲畜活動數(shù)據(jù)的實時性值小于實時性值參考閾值，說明草地資源狀況和牲畜活動數(shù)據(jù)的實時性低，將其劃分為非實時性數(shù)據(jù)。

27、優(yōu)選的，s5中，對草地資源狀況和牲畜活動的非實時性數(shù)據(jù)進行進一步的分析，對草地資源和牲畜需求評估的目標(biāo)評估參數(shù)的準(zhǔn)確性進行評估反饋，具體為：

28、當(dāng)草地資源狀況和牲畜活動數(shù)據(jù)被劃分為非實時性數(shù)據(jù)時，即在一段時間內(nèi)生成的草地資源狀況和牲畜活動數(shù)據(jù)的實時性值小于實時性值參考閾值，將管理決策進行調(diào)整后的一段時間內(nèi)的小于實時性值參考閾值的實時性值進行收集，并建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)集合，計算數(shù)據(jù)集合的均值和標(biāo)準(zhǔn)差，對其進行分析后，對草地資源和牲畜需求評估的目標(biāo)評估參數(shù)的準(zhǔn)確性進行評估反饋。

29、優(yōu)選的，若數(shù)據(jù)集合內(nèi)的實時性值均值大于等于實時性值均值的參考閾值，且實時性值標(biāo)準(zhǔn)差小于實時性值標(biāo)準(zhǔn)差的參考閾值，說明數(shù)據(jù)的實時性高且波動小，此時生成數(shù)據(jù)準(zhǔn)確信號，保持當(dāng)前管理策略；

30、若實時性值均值大于等于實時性值均值的參考閾值，且實時性值標(biāo)準(zhǔn)差大于等于實時性值標(biāo)準(zhǔn)差的參考閾值，說明數(shù)據(jù)的實時性高但波動大，此時生成數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確信號，進一步細化管理策略，減少數(shù)據(jù)波動；

31、若實時性值均值小于實時性值均值的參考閾值，且實時性值標(biāo)準(zhǔn)差大于等于實時性值標(biāo)準(zhǔn)差的參考閾值，說明數(shù)據(jù)的實時性低且波動大，此時生成數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確信號，調(diào)整管理決策，提高數(shù)據(jù)采集頻率和穩(wěn)定性；

32、若實時性值均值小于實時性值均值的參考閾值，且實時性值標(biāo)準(zhǔn)差小于實時性值標(biāo)準(zhǔn)差的參考閾值，說明數(shù)據(jù)的實時性低但波動小，此時生成數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確信號，調(diào)整管理決策，逐步提高數(shù)據(jù)的實時性。

33、本發(fā)明還提供了一種農(nóng)牧復(fù)合區(qū)草畜平衡評估分析系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集模塊、對比分析模塊、實時性評估模塊，決策制定模塊以及反饋調(diào)整模塊；

34、數(shù)據(jù)采集模塊：確定用于判斷草地資源和牲畜需求評估的目標(biāo)評估參數(shù)，根據(jù)目標(biāo)評估參數(shù)監(jiān)測獲取固定時間段內(nèi)的草地資源狀況和牲畜活動數(shù)據(jù)；

35、對比分析模塊：對實時獲取到的草地資源狀況和牲畜活動數(shù)據(jù)進行校驗，將其與歷史數(shù)據(jù)進行比對分析，根據(jù)分析結(jié)果將草地劃分為數(shù)據(jù)異常監(jiān)測區(qū)域和數(shù)據(jù)正常監(jiān)測區(qū)域；

36、實時性評估模塊：在數(shù)據(jù)異常監(jiān)測區(qū)域內(nèi)，根據(jù)草地資源狀況和牲畜活動數(shù)據(jù)的采集頻率偏差情況和數(shù)據(jù)趨勢波動幅度，對草地資源狀況和牲畜活動數(shù)據(jù)的實時性進行評估；

37、決策制定模塊；根據(jù)評估結(jié)果，將草地資源狀況和牲畜活動數(shù)據(jù)的實時性劃分為實時性數(shù)據(jù)和非實時性數(shù)據(jù)，并制定相應(yīng)的管理決策；

38、反饋調(diào)整模塊：對草地資源狀況和牲畜活動的非實時性數(shù)據(jù)進行進一步的分析，對草地資源和牲畜需求評估的目標(biāo)評估參數(shù)的準(zhǔn)確性進行評估反饋，根據(jù)反饋結(jié)果動態(tài)調(diào)整管理決策。

39、在上述技術(shù)方案中，本發(fā)明提供的技術(shù)效果和優(yōu)點：

40、1、本發(fā)明通過確定評估參數(shù)、實時校驗數(shù)據(jù)、評估數(shù)據(jù)實時性、分類管理數(shù)據(jù)和動態(tài)調(diào)整管理決策的步驟，有效解決了因依賴過時數(shù)據(jù)導(dǎo)致的評估不準(zhǔn)確問題。通過應(yīng)用先進的算法如孤立森林算法和小波變換，對草地資源狀況和牲畜活動數(shù)據(jù)進行精確分析，能夠動態(tài)、準(zhǔn)確地評估草地與牲畜之間的供需平衡，從而防止草地過度放牧和退化，確保草地資源的可持續(xù)利用。

41、2、本發(fā)明不僅提高了數(shù)據(jù)的實時性和準(zhǔn)確性，確保了管理決策的科學(xué)性和有效性，還能通過動態(tài)調(diào)整管理策略，持續(xù)優(yōu)化草地資源和牲畜需求的評估過程。最終，實現(xiàn)了生態(tài)環(huán)境與畜牧生產(chǎn)的和諧發(fā)展，提高了草地資源管理和畜牧業(yè)生產(chǎn)的整體水平，為實現(xiàn)草地資源的可持續(xù)利用和畜牧業(yè)的高效管理提供了堅實的技術(shù)支持。