本發(fā)明涉及土壤肥力評(píng)估，具體是一種基于歷史數(shù)據(jù)的城市綠地土壤肥力綜合評(píng)估系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、城市綠地是城市生態(tài)系統(tǒng)中唯一執(zhí)行“納污吐新”的負(fù)反饋?zhàn)酉到y(tǒng)，是城市的自然生產(chǎn)力主體，在維護(hù)城市生態(tài)平衡，滿足人們游憩休閑、延續(xù)城市歷史文脈，重塑人地和諧關(guān)系等各方面有著關(guān)鍵性作用，是實(shí)現(xiàn)城市可持續(xù)發(fā)展的必要條件。目前，城市綠地在園林綠化建設(shè)現(xiàn)階段中重視綠地的“量”，而土壤環(huán)境基底則是“質(zhì)”的體現(xiàn)，土壤肥力評(píng)估已成為城市綠地建設(shè)的重要組成部分；目前，主要通過網(wǎng)格法對(duì)采樣點(diǎn)進(jìn)行并獲取詳細(xì)信息，只能獲取部分位置處的信息，難以對(duì)整個(gè)研究區(qū)域的土壤肥力進(jìn)行全面準(zhǔn)確地評(píng)估。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供系統(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：一種基于歷史數(shù)據(jù)的城市綠地土壤肥力綜合評(píng)估方法，包括：

3、s11，獲取采樣點(diǎn)的歷史數(shù)據(jù)；所述采樣點(diǎn)的歷史數(shù)據(jù)為采樣點(diǎn)土壤肥力指標(biāo)數(shù)據(jù)和采樣點(diǎn)土壤肥力指標(biāo)的單項(xiàng)肥力指數(shù)；

4、s12，根據(jù)采樣點(diǎn)的歷史數(shù)據(jù)，獲取采樣點(diǎn)的最小指標(biāo)數(shù)據(jù)，基于采樣點(diǎn)的最小指標(biāo)將評(píng)估區(qū)域分成若干個(gè)子區(qū)域，采樣點(diǎn)所有指標(biāo)中單項(xiàng)肥力指數(shù)的最小值對(duì)應(yīng)的指標(biāo)為最小指標(biāo)；

5、s13，計(jì)算出每個(gè)子區(qū)域的土壤肥力綜合指數(shù)，根據(jù)子區(qū)域的土壤肥力綜合指數(shù)得到評(píng)估區(qū)域的土壤肥力綜合指數(shù)，為土壤治理提供指導(dǎo)。

6、在步驟s12中，所述將評(píng)估區(qū)域分成若干個(gè)子區(qū)域還包括以下步驟：

7、s21，在評(píng)估區(qū)域上選擇原點(diǎn)、橫軸和縱軸建立直角坐標(biāo)系；

8、s22，在建立的直角坐標(biāo)系上，獲取每個(gè)采樣點(diǎn)所處網(wǎng)格中心的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)；

9、s23，獲取采樣點(diǎn)的所有指標(biāo)的單項(xiàng)肥力指數(shù)，確定每個(gè)采樣點(diǎn)所有指標(biāo)中單項(xiàng)肥力指數(shù)的最小值，令單項(xiàng)肥力指數(shù)的最小值對(duì)應(yīng)的指標(biāo)為最小指標(biāo)；判斷第i個(gè)采樣點(diǎn)與相鄰采樣點(diǎn)的最小指標(biāo)是否相同，若相同，則第i個(gè)采樣點(diǎn)與相鄰采樣點(diǎn)之間不存在邊界點(diǎn)，進(jìn)入步驟s25，若不相同，則進(jìn)入步驟s24，確定第i個(gè)采樣點(diǎn)與相鄰采樣點(diǎn)之間的邊界點(diǎn)；確定與第i個(gè)采樣點(diǎn)所處網(wǎng)格在縱軸和橫軸方向上相鄰的網(wǎng)格，確定出的網(wǎng)格內(nèi)的采樣點(diǎn)為所述第i個(gè)采樣點(diǎn)的相鄰采樣點(diǎn)；

10、s24，令第i個(gè)采樣點(diǎn)所處網(wǎng)格中心的橫縱坐標(biāo)為（xi，yi），相鄰采樣點(diǎn)所處網(wǎng)格中心的橫縱坐標(biāo)為（x，y），令第i個(gè)采樣點(diǎn)與相鄰采樣點(diǎn)的最小指標(biāo)為目標(biāo)指標(biāo)，獲取第i個(gè)采樣點(diǎn)的目標(biāo)指標(biāo)的單項(xiàng)肥力指數(shù)p1（xi，yi）和p2（xi，yi），通過公式確定出邊界點(diǎn)的橫縱坐標(biāo)，p1（xi，yi）+f1×d=p2（xi，yi）+f2×d，式中f1和f2為目標(biāo)指標(biāo)的變化率，d為橫軸距離或縱軸距離，當(dāng)?shù)趇個(gè)采樣點(diǎn)與相鄰采樣點(diǎn)所處網(wǎng)格中心在橫軸方向上相鄰時(shí)，d為橫軸距離，橫軸邊界點(diǎn)的橫縱坐標(biāo)為（xi+d，yi）；當(dāng)?shù)趇個(gè)采樣點(diǎn)與相鄰采樣點(diǎn)所處網(wǎng)格中心在縱軸方向上相鄰時(shí)，d為縱軸距離，縱軸邊界點(diǎn)的橫縱坐標(biāo)為（xi，yi+d）；

11、s25，獲取所有的橫軸和縱軸邊界點(diǎn)的信息，將橫軸邊界點(diǎn)與縱軸方向上相鄰的橫軸或縱軸邊界點(diǎn)沿縱軸方向相連接，將縱軸邊界點(diǎn)與橫軸方向上相鄰的橫軸或縱軸邊界點(diǎn)沿橫軸方向相連接；若橫軸邊界點(diǎn)與評(píng)估區(qū)域邊緣相鄰，則將橫軸邊界點(diǎn)與評(píng)估區(qū)域邊緣沿縱軸方向相連接；若縱軸邊界點(diǎn)與評(píng)估區(qū)域邊緣相鄰，則將縱軸邊界點(diǎn)與評(píng)估區(qū)域邊緣沿橫軸方向相連接；按照連接結(jié)果將評(píng)估區(qū)域分成若干個(gè)子區(qū)域。

12、網(wǎng)格法是一種常用的土壤采樣點(diǎn)選擇技術(shù)，通過將研究區(qū)域劃分為若干個(gè)規(guī)則的網(wǎng)格來確定采樣點(diǎn)的位置，首先確定研究區(qū)域的范圍，接著將研究區(qū)域劃分成相同大小的網(wǎng)格，取網(wǎng)格的中心點(diǎn)或者隨機(jī)進(jìn)行取樣作為采樣點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)采樣點(diǎn)的均勻分布。

13、在步驟s24中，目標(biāo)指標(biāo)的變化率通過以下步驟進(jìn)行確定：

14、s31，獲取第i個(gè)采樣點(diǎn)與相鄰采樣點(diǎn)處目標(biāo)指標(biāo)的單項(xiàng)肥力指數(shù)，令相鄰采樣點(diǎn)處目標(biāo)指標(biāo)的單項(xiàng)肥力指數(shù)為p1（x，y）和p2（x，y），計(jì)算目標(biāo)指標(biāo)變化率gi1（j）和gi2（j），，；此步驟中j的值取為0；

15、s32，獲取目標(biāo)指標(biāo)的變化方向，，獲取與目標(biāo)指標(biāo)的變化方向相同的第j個(gè)歷史數(shù)據(jù)的目標(biāo)指標(biāo)變化率數(shù)據(jù)gi1（j）和gi2（j），此步驟中j的值不為0，計(jì)算出f1和f2，，，式中wj為權(quán)重，通過以下公式進(jìn)行確定：wj=1/[1+od(j)]，式中od(j)為與目標(biāo)指標(biāo)的變化方向相同的第j個(gè)歷史數(shù)據(jù)與最新的歷史數(shù)據(jù)之間的歐式距離，j為0時(shí)的目標(biāo)指標(biāo)變化率為最新的歷史數(shù)據(jù)；歐式距離根據(jù)地形因子和環(huán)境因子進(jìn)行計(jì)算；獲取最新的歷史數(shù)據(jù)的地形因子和環(huán)境因子數(shù)據(jù)，計(jì)算其他歷史數(shù)據(jù)與最新的歷史數(shù)據(jù)的地形因子之間的距離得到od(j)，當(dāng)其他歷史數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的采樣點(diǎn)與最新的歷史數(shù)據(jù)相同時(shí)，地形因子帶來的距離為0，僅有環(huán)境因子產(chǎn)生影響。

16、對(duì)綠地進(jìn)行的農(nóng)業(yè)技術(shù)措施都是按照一定方向的順序進(jìn)行的，通過直角坐標(biāo)能夠獲取點(diǎn)位數(shù)據(jù)在方向上的變化情況，不局限于目前測(cè)量的點(diǎn)位數(shù)據(jù)，獲得空間上的土壤肥力評(píng)價(jià)結(jié)果。

17、地形因子包括但不限于海拔、坡度和土壤植被調(diào)節(jié)系數(shù)等；海拔對(duì)有機(jī)質(zhì)的含量存在影響，隨著海拔的升高，土壤遭受的風(fēng)力和太陽輻射增加，使得有機(jī)質(zhì)分解較快；坡度可采用坡向的正弦值或者余弦值進(jìn)行表示，不同的坡向使得土壤遭受的太陽輻射不同，進(jìn)而影響有機(jī)質(zhì)含量；土壤植被調(diào)節(jié)系數(shù)反映土壤的植被覆蓋情況，而植被對(duì)土壤流失存在影響；環(huán)境因子數(shù)據(jù)可取為指標(biāo)的單項(xiàng)肥力指數(shù)，既考慮不同數(shù)據(jù)之間指標(biāo)的差異性，也同時(shí)對(duì)指標(biāo)消除了量綱的影響；其他歷史數(shù)據(jù)只需保持變化方向與最新的歷史數(shù)據(jù)相同，當(dāng)其他歷史數(shù)據(jù)與最新的歷史數(shù)據(jù)選擇的采樣點(diǎn)相同時(shí)，地形因子也相同；計(jì)算歐式距離采樣起點(diǎn)處的地形因子和環(huán)境因子數(shù)據(jù)，對(duì)于最新的歷史數(shù)據(jù)來說，記為點(diǎn)（xi，yi）處的數(shù)據(jù)。

18、在步驟s12中，還包括以下步驟：

19、獲取子區(qū)域內(nèi)部每個(gè)位置處的土壤肥力綜合指數(shù)，令（u，v）表示子區(qū)域中的橫縱坐標(biāo)，p（u，v）表示位置（u，v）處的土壤肥力綜合指數(shù)，獲取同一子區(qū)域內(nèi)最接近的采樣點(diǎn)m與位置（u，v）之間的變化方向；獲取采樣點(diǎn)m處產(chǎn)生的兩個(gè)變化方向不共線的變化率數(shù)據(jù)d和e，按照變化方向?qū)⑦M(jìn)行分解，，和為采樣點(diǎn)m處產(chǎn)生的兩個(gè)不共線變化方向，和為系數(shù)，將變化率d和e數(shù)據(jù)按照系數(shù)相加得到變化率，根據(jù)變化率按照步驟s24方式得到位置（u，v）處的單項(xiàng)肥力指數(shù)。

20、在步驟s13中，所述計(jì)算出每個(gè)子區(qū)域的土壤肥力綜合指數(shù)還包括以下步驟：

21、獲取每個(gè)子區(qū)域的單項(xiàng)肥力指數(shù)，根據(jù)單項(xiàng)肥力指數(shù)計(jì)算出子區(qū)域的土壤肥力綜合指數(shù)p（r），，，式中，a（r）表示第r個(gè)子區(qū)域的面積，式中p（r）為第r個(gè)子區(qū)域的土壤肥力綜合指數(shù)，pmin表示第r個(gè)子區(qū)域位置（u，v）處的單項(xiàng)肥力指數(shù)的最小值，pave表示第r個(gè)子區(qū)域位置（u，v）處的單項(xiàng)肥力指數(shù)的平均值。

22、在同一個(gè)子區(qū)域內(nèi)部，單向肥力指數(shù)的最小值均來自同一個(gè)指標(biāo)，即土壤最缺乏的指標(biāo)相同，含量過低的指標(biāo)會(huì)成為限制植物成長(zhǎng)的主要因素，進(jìn)而成為影響綠地的主要因素，因此，在同一個(gè)子區(qū)域內(nèi)部，土壤肥力的性質(zhì)相似。一個(gè)子區(qū)域內(nèi)包括至少一個(gè)采樣點(diǎn)，當(dāng)兩個(gè)采樣點(diǎn)相鄰且最小指標(biāo)不相同時(shí)，這兩個(gè)采樣點(diǎn)屬于不同的子區(qū)域，此時(shí)每個(gè)子區(qū)域內(nèi)有最少一個(gè)采樣點(diǎn)，當(dāng)兩個(gè)采樣點(diǎn)相鄰且最小指標(biāo)相同時(shí)，此時(shí)每個(gè)子區(qū)域內(nèi)的采樣點(diǎn)數(shù)量仍然不小于一。

23、在步驟s13中，所述根據(jù)子區(qū)域的土壤肥力綜合指數(shù)得到評(píng)估區(qū)域的土壤肥力綜合指數(shù)還包括以下步驟：

24、根據(jù)公式計(jì)算出評(píng)估區(qū)域的土壤肥力綜合指數(shù)p，，式中（a，b）表示直角坐標(biāo)系中的橫縱坐標(biāo)，p（a，b）表示位置（a，b）處的土壤肥力綜合指數(shù)；根據(jù)實(shí)際情況按照子區(qū)域?qū)竭M(jìn)行簡(jiǎn)化得到評(píng)估區(qū)域的土壤肥力綜合指數(shù)p：。

25、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種基于歷史數(shù)據(jù)的城市綠地土壤肥力綜合評(píng)估系統(tǒng)，包括：土壤指標(biāo)數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、土壤肥力分析模塊和輸出模塊；所述土壤指標(biāo)數(shù)據(jù)采集模塊的輸出端與所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊和所述土壤肥力分析模塊的輸入端相連接，用于獲取土壤的各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)；所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊的輸出端與所述土壤肥力分析模塊的輸入端相連接，用于存儲(chǔ)研究區(qū)域土壤的各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)；所述土壤肥力分析模塊的輸出端與所述輸出模塊的輸入端相連接，根據(jù)采樣點(diǎn)的指標(biāo)數(shù)據(jù)得到整個(gè)研究區(qū)域的土壤肥力綜合指數(shù)；所述輸出模塊，用于輸出土壤肥力綜合評(píng)估結(jié)果。

26、所述土壤指標(biāo)數(shù)據(jù)采集模塊還包括抽樣單元、指標(biāo)分析單元和傳感單元；所述抽樣單元用于將研究區(qū)域分割成網(wǎng)格并確定采樣點(diǎn)；所述指標(biāo)分析單元用于實(shí)驗(yàn)分析土壤樣本的指標(biāo)數(shù)據(jù)；所述傳感單元用于對(duì)土壤肥力指標(biāo)進(jìn)行田間測(cè)量。所述土壤肥力分析模塊還包括區(qū)域分割單元、變化率分析單元和土壤肥力綜合指數(shù)計(jì)算單元，所述區(qū)域分割單元用于將研究區(qū)域分割成若干個(gè)子區(qū)域；所述變化率分析單元用于獲取土壤肥力指標(biāo)在固定方向上的變化率；所述土壤肥力綜合指數(shù)計(jì)算單元用于計(jì)算研究區(qū)域的土壤肥力綜合指數(shù)。所述土壤肥力綜合指數(shù)計(jì)算單元，根據(jù)單項(xiàng)肥力指數(shù)計(jì)算出子區(qū)域的土壤肥力綜合指數(shù)p（r），p（r）為第r個(gè)子區(qū)域的土壤肥力綜合指數(shù)；根據(jù)公式計(jì)算出評(píng)估區(qū)域的土壤肥力綜合指數(shù)p，，式中（a，b）表示直角坐標(biāo)系中的橫縱坐標(biāo)，p（a，b）表示位置（a，b）處的土壤肥力綜合指數(shù)；根據(jù)實(shí)際情況按照子區(qū)域?qū)竭M(jìn)行簡(jiǎn)化得到評(píng)估區(qū)域的土壤肥力綜合指數(shù)p：p=∑p(r)。

27、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：獲取采樣點(diǎn)的各項(xiàng)土壤肥力指標(biāo)，考慮土壤指標(biāo)的變化情況，從采樣點(diǎn)的各項(xiàng)土壤肥力指標(biāo)中得到研究區(qū)域整體的土壤肥力指標(biāo)，最終對(duì)研究區(qū)域的土壤肥力進(jìn)行評(píng)定，使評(píng)定結(jié)果更為準(zhǔn)確；對(duì)土壤肥力指標(biāo)的評(píng)估，可以了解土壤的養(yǎng)分狀況，從而確定適宜的施肥和灌溉策略，這有助于改善綠地土壤環(huán)境，提升綠地的整體質(zhì)量；可以了解綠地的健康狀況和發(fā)展趨勢(shì)，為綠地管理提供科學(xué)依據(jù)，有助于制定合理的綠地管理策略，提高管理效率。