本發(fā)明涉及物聯(lián)網(wǎng)，具體為一種基于物聯(lián)網(wǎng)的土地信息測(cè)繪系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為當(dāng)今信息科技的重要組成部分，正在迅速改變農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的傳統(tǒng)管理模式，物聯(lián)網(wǎng)通過連接各種傳感器、設(shè)備和系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了信息的實(shí)時(shí)采集、傳輸和處理，極大地提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的智能化水平，基于物聯(lián)網(wǎng)的土地信息測(cè)繪通過部署在不同區(qū)域的傳感器網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時(shí)采集土壤狀態(tài)、植物生長(zhǎng)狀態(tài)等關(guān)鍵數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)通過物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行傳輸和處理，從而構(gòu)建出一個(gè)全面的土地信息圖譜。

2、目前，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的區(qū)域劃分和管理仍然依賴于傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)和統(tǒng)一的管理策略。這種方式忽略了不同區(qū)域之間的土地特性差異，如土壤成分、地形坡度和光照強(qiáng)度等，導(dǎo)致了管理策略的單一性和不精準(zhǔn)性，例如，在農(nóng)田內(nèi)，不同區(qū)域可能需要不同的水肥管理方案，而現(xiàn)有的統(tǒng)一施肥、統(tǒng)一灌溉或打藥方式，難以滿足這些差異化需求，這種“一刀切”的管理方式，往往會(huì)造成資源的浪費(fèi)，如水分過多導(dǎo)致土壤侵蝕，或者肥料過少影響作物生長(zhǎng)。同時(shí)，由于無法根據(jù)具體區(qū)域的實(shí)際情況進(jìn)行差異化的操作，還可能導(dǎo)致作物產(chǎn)量和質(zhì)量的不均衡，部分區(qū)域的作物產(chǎn)量較低，整體的農(nóng)業(yè)效益難以最大化。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種基于物聯(lián)網(wǎng)的土地信息測(cè)繪系統(tǒng)，解決了背景技術(shù)中提到的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：一種基于物聯(lián)網(wǎng)的土地信息測(cè)繪系統(tǒng)，包括傳感器網(wǎng)絡(luò)模塊、數(shù)據(jù)分析模塊、區(qū)域劃分模塊、管理決策模塊、反饋優(yōu)化模塊和可視化模塊；

3、所述傳感器網(wǎng)絡(luò)模塊通過對(duì)土地進(jìn)行劃分的若干區(qū)域部署物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)傳感器，通過部署的網(wǎng)絡(luò)傳感器進(jìn)行采集土壤狀態(tài)信息和植物生長(zhǎng)狀態(tài)信息，組成物聯(lián)網(wǎng)采集數(shù)據(jù)組；

4、所述數(shù)據(jù)分析模塊通過對(duì)物聯(lián)網(wǎng)采集數(shù)據(jù)組進(jìn)行分析獲取土壤鹽分含量因子、植物生長(zhǎng)狀態(tài)因子和土壤活性因子，組成區(qū)域i的特征向量；

5、所述區(qū)域劃分模塊根據(jù)獲取的特征向量使用基于聚類分析的方法進(jìn)行相似性劃分，將區(qū)域特征向量進(jìn)行特征值標(biāo)準(zhǔn)化，再使用歐幾里得距離計(jì)算區(qū)域間的相似性距離，獲取相似特征區(qū)域的集和簇類型，組成簇?cái)?shù)據(jù)cm；

6、所述管理決策模塊根據(jù)接收到的簇?cái)?shù)據(jù)cm進(jìn)行分析特征的均值和標(biāo)準(zhǔn)差，獲取簇?cái)?shù)據(jù)cm特征均值和特征標(biāo)準(zhǔn)差，進(jìn)行擬合后獲取管理需求指數(shù)；

7、所述反饋優(yōu)化模塊根據(jù)管理需求指數(shù)進(jìn)行相關(guān)人員通知和提示，對(duì)執(zhí)行管理需求指數(shù)后進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)區(qū)域i的特征向量并進(jìn)行分析獲取反饋調(diào)控指數(shù)，根據(jù)反饋調(diào)控指數(shù)進(jìn)行自適應(yīng)通知和提示管理需求指數(shù)的調(diào)整結(jié)果；

8、所述可視化模塊用于生成土地管理的綜合報(bào)告可視化頁(yè)面，通過可視化方式展示區(qū)域的狀態(tài)和調(diào)整結(jié)果狀態(tài)，包括利用地圖和圖表可視化工具，展示區(qū)域劃分和生成區(qū)域的報(bào)告。

9、優(yōu)選的，所述傳感器網(wǎng)絡(luò)模塊包括區(qū)域劃分單元和數(shù)據(jù)采集傳輸單元；

10、所述區(qū)域劃分單元通過在每個(gè)劃分的區(qū)域內(nèi)部署相關(guān)的物聯(lián)網(wǎng)傳感器，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和采集土壤狀態(tài)信息和植物生長(zhǎng)狀態(tài)信息，包括土壤濕度傳感器、激光測(cè)距傳感器、光合作用測(cè)量?jī)x、溫度傳感器、電導(dǎo)率傳感器、光照傳感器和攝像頭傳感器；

11、所述數(shù)據(jù)采集傳輸單元通過對(duì)部署的網(wǎng)絡(luò)傳感器進(jìn)行采集土壤狀態(tài)信息和植物生長(zhǎng)狀態(tài)信息，組成物聯(lián)網(wǎng)采集數(shù)據(jù)組，包括土壤濕度、電導(dǎo)率、土壤溫度值、濃度值、植物平均高度值、植物葉面積和植物密度。

12、優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)分析模塊包括向量分析單元；

13、所述向量分析單元通過對(duì)物聯(lián)網(wǎng)采集數(shù)據(jù)組進(jìn)行分析獲取土壤鹽分含量因子、植物生長(zhǎng)狀態(tài)因子和土壤活性因子，組成區(qū)域i的特征向量；

14、其中，區(qū)域i的特征向量具體為={，，}。

15、優(yōu)選的，所述土壤鹽分含量因子ssalt通過以下計(jì)算公式獲?。?/p>

16、；

17、式中，表示電導(dǎo)率，表示土壤溫度值，表示溫度修正常數(shù)，exp表示指數(shù)函數(shù)；

18、所述植物生長(zhǎng)狀態(tài)因子通過以下計(jì)算公式獲取：

19、；

20、式中，表示濃度值變化值，表示植物平均高度值，△h表示植物高度差異峰值，表示植物葉面積，t表示固定測(cè)試周期時(shí)長(zhǎng)，表示植物密度；

21、所述土壤活性因子通過以下計(jì)算公式獲?。?/p>

22、；

23、式中，表示土壤濕度，eh表示氧化還原電位，氧化還原電位的修正常數(shù)。

24、優(yōu)選的，所述區(qū)域劃分模塊包括標(biāo)準(zhǔn)化單元和聚類分析單元；

25、所述標(biāo)準(zhǔn)化單元根據(jù)獲取所有區(qū)域的特征向量使用基于聚類分析的方法進(jìn)行相似性劃分，將區(qū)域的特征向量進(jìn)行特征值標(biāo)準(zhǔn)化；

26、其中，特征值標(biāo)準(zhǔn)化通過以下計(jì)算公式進(jìn)行處理：

27、；

28、式中，表示區(qū)域i標(biāo)準(zhǔn)化后的第k個(gè)特征值，表示原始特征值，具體表示區(qū)域i的第k個(gè)未標(biāo)準(zhǔn)化處理的特征值，表示第k個(gè)特征值的均值，表示第k個(gè)特征值的標(biāo)準(zhǔn)差；

29、所述聚類分析單元通過使用歐幾里得距離計(jì)算區(qū)域間的相似性距離，通過獲取每個(gè)區(qū)域間的相似性距離進(jìn)行填充距離矩陣元素，組成區(qū)域i和區(qū)域j的距離矩陣d[i，j]，將所有距離矩陣d[i，j]進(jìn)行冒泡排序獲取相鄰的距離矩陣d[i，j]標(biāo)記為相似特征區(qū)域的集合簇類型，具體為特征值k類型的集合簇類型，組成簇?cái)?shù)據(jù)cm，具體為cm=[ck，ck+1，...，cm]。

30、優(yōu)選的，所述相似性距離通過以下公式計(jì)算獲?。?/p>

31、；

32、式中，表示相似性距離，具體表示區(qū)域i和區(qū)域j之間的歐幾里得距離，n表示特征向量長(zhǎng)度，具體表示特征向量包括的特征值總數(shù)，k表示特征因子索引，第k個(gè)特征值，表示區(qū)域j在標(biāo)準(zhǔn)化后的第k個(gè)特征值。

33、優(yōu)選的，所述管理決策模塊包括簇處理單元和管理指數(shù)單元；

34、所述簇處理單元根據(jù)接收到的簇?cái)?shù)據(jù)cm進(jìn)行分析特征的均值和標(biāo)準(zhǔn)差，獲取簇?cái)?shù)據(jù)c特征均值和特征標(biāo)準(zhǔn)差；

35、其中，特征均值通過以下計(jì)算公式獲?。?/p>

36、；

37、式中，表示簇?cái)?shù)據(jù)中第m個(gè)集合簇類型的特征均值，具體表示簇?cái)?shù)據(jù)cm中第k個(gè)特征的均值，|cm|表示簇?cái)?shù)據(jù)總數(shù)，具體表示為組成簇?cái)?shù)據(jù)cm的距離矩陣長(zhǎng)度，表示區(qū)域i的第k個(gè)特征值；

38、特征標(biāo)準(zhǔn)差通過以下計(jì)算公式獲取：

39、；

40、式中，表示特征標(biāo)準(zhǔn)差，具體表示簇?cái)?shù)據(jù)中第m個(gè)集合簇類型的特征標(biāo)準(zhǔn)差；

41、所述管理指數(shù)單元根據(jù)獲取簇?cái)?shù)據(jù)cm特征均值特征均值和特征標(biāo)準(zhǔn)差，進(jìn)行擬合后獲取管理需求指數(shù)。

42、優(yōu)選的，所述管理需求指數(shù)通過以下計(jì)算公式獲?。?/p>

43、；

44、式中，表示管理需求指數(shù)，具體表示簇?cái)?shù)據(jù)cm的管理需求，包括施肥調(diào)控、施藥調(diào)控和水分調(diào)控，表示特征均值的預(yù)設(shè)權(quán)重值，表示特征標(biāo)準(zhǔn)差的預(yù)設(shè)權(quán)重值。

45、優(yōu)選的，所述反饋優(yōu)化模塊包括反饋通知單元和反饋檢測(cè)單元；

46、所述反饋通知單元根據(jù)管理需求指數(shù)與預(yù)設(shè)的管理需求通知閾值xq進(jìn)行匹配，獲取管理需求通知結(jié)果，并根據(jù)管理需求通知結(jié)果進(jìn)行相關(guān)人員通知和提示，通知包括手機(jī)短信、預(yù)設(shè)語(yǔ)音提示和可交互頁(yè)面彈框提示；

47、所述管理需求通知結(jié)果通過以下匹配方式獲取：

48、管理需求指數(shù)＜管理需求通知閾值xq，獲取管理需求通知發(fā)送結(jié)果；

49、管理需求指數(shù)≥管理需求通知閾值xq，獲取管理需求通知不發(fā)送結(jié)果；

50、所述反饋檢測(cè)單元對(duì)執(zhí)行管理需求指數(shù)后進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)區(qū)域i的特征向量并進(jìn)行分析獲取反饋調(diào)控指數(shù)，根據(jù)反饋調(diào)控指數(shù)對(duì)管理需求指數(shù)通過計(jì)算公式進(jìn)行自適應(yīng)通知和提示管理需求指數(shù)的調(diào)整結(jié)果；

51、所述反饋調(diào)控指數(shù)通過以下計(jì)算公式獲取：

52、；

53、式中，表示執(zhí)行管理需求指數(shù)后記錄的區(qū)域i的特征向量，表示執(zhí)行管理需求指數(shù)前記錄的區(qū)域i的特征向量，表示調(diào)控預(yù)設(shè)權(quán)重值。

54、優(yōu)選的，所述可視化模塊包括可視化單元；

55、所述可視化單元用于生成土地管理的綜合報(bào)告的可視化頁(yè)面，通過可視化方式展示區(qū)域的狀態(tài)和調(diào)整結(jié)果狀態(tài)，包括利用地圖和圖表可視化工具，展示區(qū)域劃分和生成區(qū)域的報(bào)告，包括使用地圖繪制工具和圖表繪制工具進(jìn)行動(dòng)態(tài)展示區(qū)域的土地信息和植物生長(zhǎng)狀態(tài)信息。

56、本發(fā)明提供了一種基于物聯(lián)網(wǎng)的土地信息測(cè)繪系統(tǒng)，具備以下有益效果：

57、（1）系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，通過傳感器網(wǎng)絡(luò)模塊實(shí)時(shí)采集不同區(qū)域的土壤和植物生長(zhǎng)狀態(tài)信息，并將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析，獲取土壤鹽分含量因子、植物生長(zhǎng)狀態(tài)因子和土壤活性因子，從而準(zhǔn)確地定義區(qū)域特征，然后，通過先進(jìn)的聚類分析算法，系統(tǒng)能夠?qū)⒉煌瑓^(qū)域根據(jù)相似性進(jìn)行科學(xué)劃分，生成具有一致性特征的管理單元，這種精細(xì)化的土地區(qū)域劃分繪測(cè)方式，使得每個(gè)區(qū)域都能得到量身定制的管理方案，確保資源的合理分配與利用，避免了水肥浪費(fèi)和資源過度使用，此外，反饋優(yōu)化模塊還可以實(shí)時(shí)監(jiān)控并調(diào)整管理措施，確保作物在生長(zhǎng)過程中能夠得到最優(yōu)的資源配置，最終，通過系統(tǒng)生成的可視化報(bào)告，管理人員可以清晰地看到各個(gè)區(qū)域的土地繪測(cè)劃分狀態(tài)和調(diào)整效果，提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效率和效益，解決了由于區(qū)域特性差異帶來的不均衡產(chǎn)量和資源浪費(fèi)問題，最終達(dá)到通過土地信息的測(cè)繪能夠準(zhǔn)確地反映不同區(qū)域的土地特性。

58、（2）通過標(biāo)準(zhǔn)化單元和聚類分析單元，精細(xì)化地對(duì)不同區(qū)域的土地特性進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，并計(jì)算區(qū)域間的相似性距離，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)區(qū)域的精準(zhǔn)劃分，確保了各區(qū)域的特征差異得以充分考慮，還通過優(yōu)化后的簇?cái)?shù)據(jù)cm，提供了可靠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)用于進(jìn)一步的管理決策，精確地計(jì)算出各區(qū)域的特征均值和特征標(biāo)準(zhǔn)差，并據(jù)此擬合出具體的管理需求指數(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)施肥、施藥和水分調(diào)控的智能化管理，盡可能的避免了傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)管理中的資源浪費(fèi)和不均衡現(xiàn)象，還為土地繪測(cè)提供了更加可視化、可控的調(diào)控手段，大大提高了作物產(chǎn)量和質(zhì)量。

59、（3）根據(jù)管理需求指數(shù)與預(yù)設(shè)的管理需求通知閾值xq的匹配結(jié)果，精準(zhǔn)地發(fā)送或不發(fā)送管理需求通知，確保通知的準(zhǔn)確性和及時(shí)性。隨后，通過反饋檢測(cè)單元對(duì)執(zhí)行管理需求指數(shù)后的區(qū)域特征向量進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)與分析，系統(tǒng)能夠動(dòng)態(tài)獲取反饋調(diào)控指數(shù)，并據(jù)此調(diào)整管理策略。這種機(jī)制不僅提高了管理決策的精確度，還使得土地繪測(cè)過程更加靈活可控，減少了資源浪費(fèi)和錯(cuò)誤決策的發(fā)生?？梢暬K則通過地圖和圖表工具，將土地繪測(cè)管理過程中的各種信息以直觀的方式展示出來，使得管理者能夠清晰地了解區(qū)域狀態(tài)和調(diào)整結(jié)果，提升了決策的透明度和可操作性。