CN106407682B - 土壤采样点确定方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本申请公开一种土壤采样点确定方法及装置。该方法包括：在预设多边形矢量数据集内确定土壤采样区；根据预设栅格尺寸，将所述土壤采样区转换为地理信息系统中的栅格数据集；确定所述栅格数据集中的有效栅格的数量；以及根据所述有效栅格的数量及所述指定的土壤采样点的数量，从所述有效栅格中随机选取所述有效栅格，并以选取的所述有效栅格的中心点作为所述土壤采样点；其中所述有效栅格为落在所述土壤采样区范围内的栅格。该方法能够提高土壤采样点布点效率。

Description

土壤采样点确定方法及装置
技术领域
本发明涉及土壤科学技术，具体而言，涉及一种土壤采样点确定方法及装置。
背景技术
随机土壤采样是获取土壤物理和化学特性的重要技术手段，在空间插值分析及其他统计学方法分析中特别常用。
目前，地理信息系统在土壤数据管理和分析技术中得到越来越广泛的应用。如何基于地理信息系统的支撑，在指定范围内自动生成指定数量的随机土壤采样点，从而提供一种算法简单易实现，且可以大大提高土壤采样布点效率的随机土壤采样点确定方法，成为本领域亟待解决的技术问题之一。
在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
本发明提供一种土壤采样点确定方法及装置，能够提高土壤采样点布点效率。
本发明的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本发明的实践而习得。
根据本发明的一方面，提供一种土壤采样点确定方法，包括：在预设多边形矢量数据集内确定土壤采样区；根据预设栅格尺寸，将所述土壤采样区转换为地理信息系统中的栅格数据集；确定所述栅格数据集中的有效栅格的数量；以及根据所述有效栅格的数量及所述指定的土壤采样点的数量，从所述有效栅格中随机选取所述有效栅格，并以选取的所述有效栅格的中心点作为所述土壤采样点；其中所述有效栅格为落在所述土壤采样区范围内的栅格。
根据本发明的一实施方式，所述土壤采样区包括所述多边形矢量数据集内的全部或部分多边形区域。
根据本发明的一实施方式，上述方法还包括：通过改变所述预设栅格尺寸来调整所述有效栅格的数量，减小预设栅格尺寸以增加所述有效栅格数量，增大预设栅格尺寸以减少所述有效栅格数量；其中所述有效栅格的数量远大于指定的土壤采样点的数量。
根据本发明的一实施方式，根据所述有效栅格的数量及所述指定的土壤采样点的数量，从所述有效栅格中随机选取所述有效栅格，并以选取的所述有效栅格的中心点作为所述土壤采样点包括：a)在[1,G_Count]范围内生成一随机整数，G_Count为所述有效栅格的数量；b)为所述有效栅格的编号设置初始值；c)遍历所述预设区域范围内的所有栅格；d)当遍历到的当前栅格为有效栅格时，使所述有效栅格的编号加一；e)当所述有效栅格的编号等于所述随机整数时，将所述当前栅格的中心点选取为所述土壤采样点。
根据本发明的一实施方式，上述方法还包括：将所述土壤采样点记录在一矢量点数据层中。
根据本发明的一实施方式，根据所述有效栅格的数量及所述土壤采样点的数量，从所述有效栅格中随机选取所述土壤采样点还包括：当选取的所述土壤采样点的数量小于所述指定的土壤采样点的数量时，重新执行步骤a)～步骤e)。
根据本发明的另一方面，提供一种土壤采样点确定装置，包括：采样区域确定模块，用于在预设多边形矢量数据集内确定土壤采样区；栅格分布确定模块，用于根据预设栅格尺寸，将所述土壤采样区转换为地理信息系统中的栅格数据集；栅格数量确定模块，用于确定所述栅格数据集中的有效栅格的数量；以及采样点选取模块，用于根据所述有效栅格的数量及所述指定的土壤采样点的数量，从所述有效栅格中随机选取所述有效栅格，并以选取的所述有效栅格的中心点作为所述土壤采样点；其中所述有效栅格为落在所述土壤采样区范围内的栅格。
根据本发明的一实施方式，所述土壤采样区包括所述多边形矢量数据集内的全部或部分多边形区域。
根据本发明的一实施方式，所述栅格数量确定模块还用于：通过改变所述预设栅格尺寸来调整所述有效栅格的数量，减小预设栅格尺寸以增加所述有效栅格数量，增大预设栅格尺寸以减少所述有效栅格数量；其中所述有效栅格的数量远大于指定的土壤采样点的数量。
根据本发明的一实施方式，所述采样点选取模块包括：随机数子模块，用于在[1,G_Count]范围内生成一随机整数，G_Count为所述有效栅格的数量；编号设置子模块，用于为所述有效栅格的编号设置初始值；以及栅格遍历子模块，用于遍历所述预设区域范围内的所有栅格，当遍历到的当前栅格为有效栅格时，使所述有效栅格的编号加一；当所述有效栅格的编号等于所述随机整数时，将所述当前栅格的中心点选取为所述土壤采样点。
根据本发明的土壤采样点确定方法，基于地理信息系统的支撑，在指定范围内自动生成指定数量的随机土壤采样点，从而提供了一种算法简单，且可以大大提高土壤采样布点效率的随机土壤采样点确定方法。
另外，根据一些实施例，本发明的土壤采样点确定方法，进一步地将从地理信息系统获取的矢量地理信息，转换为栅格数据，并基于栅格数据提供一种算法简单易实现，且可以大大提高土壤采样布点效率的随机土壤采样点确定方法。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本发明。
附图说明
通过参照附图详细描述其示例实施例，本发明的上述和其它目标、特征及优点将变得更加显而易见。
图1是根据一示例性实施方式示出的一种土壤采样点确定方法的流程图。
图2是根据一示例性实施方式示出的另一种土壤采样点确定方法的流程图。
图3A是根据一示例示出的预设区域与土壤采样区的示意图。
图3B是根据一示例示出的预设区域范围内的栅格的分布示意图。
图3C是根据一示例示出的有效栅格编号的示意图。
图4是根据一示例性实施方式示出的一种土壤采样点确定装置的框图。
图5是根据一示例性实施方式示出的另一种土壤采样点确定装置的框图。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本发明将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。附图仅为本发明的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。
此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本发明的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本发明的技术方案而省略所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、方法、装置、实现或者操作以避免喧宾夺主而使得本发明的各方面变得模糊。
图1是根据一示例性实施方式示出的一种土壤采样点确定方法的流程图。如图1所示，土壤采样点确定方法10包括：
在步骤S102中，在一预设多边形矢量数据集内确定土壤采样区。
在该预设多边形矢量数据集范围内确定土壤采样区，该土壤采样区中可以包括至少一个多边形采样区域，采样区形状可以不规则，内部可以有空洞或岛。采样区可以为预设多边形矢量数据层中的全部多边形，也可以为预设多边形矢量数据层中的部分多边形。通常预设多边形矢量数据集可以为土壤类型图层或者土地利用地块图层，但是不限于上述二者。
在步骤S104中，根据一预设栅格尺寸大小，将采样区矢量多边形转换为地理信息系统中的栅格数据。
若采样区为预设多边形矢量数据集内的部分多边形时，仅将采样区多边形进行栅格转换。
该预设栅格尺寸可根据土壤采样样方大小、土壤采样区范围大小等设置，本发明不以此为限。
在步骤S106中，确定步骤S104生成的栅格数据集内的有效栅格数量。
其中，该有效栅格是指落在土壤采样区范围内的栅格。有效栅格的数量应远大于土壤采样区范围内指定的土壤采样点的数量，从而确保生成的土壤采样点分布的随机性。有效栅格的数量远大于土壤采样点的数量例如包括：有效栅格数量通常应大于预设土壤采样点数量100倍以上。
有效栅格可以通过改变步骤S104中指定的预设栅格尺寸大小来调整有效栅格数量。
在步骤S108中，根据该有效栅格的数量及该土壤采样区范围内指定的土壤采样点的数量，从该有效栅格中随机选取有效栅格，并以选取栅格的中心点作为土壤采样点。
本发明实施方式的土壤采样点确定方法，基于地理信息系统的支撑，在指定范围内自动生成指定数量的随机土壤采样点，从而提供了一种算法简单，且可以大大提高土壤采样布点效率的随机土壤采样点确定方法。
应清楚地理解，本发明描述了如何形成和使用特定示例，但本发明的原理不限于这些示例的任何细节。相反，基于本发明公开的内容的教导，这些原理能够应用于许多其它实施方式。
图2是根据一示例性实施方式示出的另一种土壤采样点确定方法的流程图。如图2所示，该土壤采样点确定方法20包括：
在步骤S202中，根据地理信息系统获取一预设区域的矢量地理信息，并在该预设区域内确定土壤采样区。
图3A是根据一示例示出的预设区域与土壤采样区的示意图。如图3A所示，预设区域以矩形为例，但本发明不以此为限。在预设区域的范围内，包括土壤采样区A(图中阴影部分)，土壤采样区A包括至少一块多边形采样区A1-A3。
在步骤S204中，根据一预设栅格尺寸CellSize，将预设区域内确定的采样区多边形矢量地理信息转换为栅格数据集，该栅格数据集内的有效栅格为采样区范围内的栅格。
该预设栅格尺寸可根据土壤采样单元大小、土壤采样区范围大小等设置，本发明不以此为限。
在步骤S206中，确定该预设区域范围内的有效栅格的数量G_Count。
图3B是根据一示例示出的预设区域范围内的有效栅格的分布示意图。如图3B所示，其中包含点“●”的栅格为该预设区域范围内的有效栅格，即落在土壤采样区范围内的栅格。
通常有效栅格的数量G_Count远大于土壤采样区范围内指定的土壤采样点的数量P_Count。可以通过缩小步骤S204中指定的预设栅格尺寸CellSize大小来增加有效栅格数量。
在步骤S208中，生成一个矢量点数据层Sample_Points。
初始的Sample_Points为空，不包含任何点，因此其初始状态点数设为0。
在步骤S210中，初始化土壤采样点的编号i。
i为当前确定的采样点的编号，可将其初始值设置为0，本发明不以此为限，例如还可以设置为1等。
在步骤S212中，在[1,G_Count]范围内生成一随机整数R。
在步骤S214中，初始化有效栅格的编号r。
可将其初始值例如设置为0，本发明不以此为限，例如还可以设置为1等。
在步骤S216中，从预设区域范围内的栅格中的第1行、第1列开始遍历所有栅格，当遍历到的当前栅格为有效栅格时，使r＝r+1；当r＝R时，将当前有效栅格的中心点选取为土壤采样点，在Sample_Points生成坐标为当前有效栅格中心点的坐标(x，y)的矢量点，并使i＝i+1。
同时修改当前有效栅格值，使之变为无效栅格。无效栅格的值依所使用的地理信息系统平台而定，通常也可以人为指定，比如习惯上指定为-9999。将当前有效栅格修改为无效栅格的目的是避免后续选定的采样点与当前确定的采样点重复。同时，更新有效栅格数量G_Count，令其等于原值减1。
在遍历所有栅格时，例如可以逐行遍历，也可以逐列遍历，本发明不以此为限。
图3C是根据一示例示出的有效栅格编号的示意图。在图3C中，从第1行、第1列开始，逐行遍历栅格，其编号如图所示。
在步骤S218中，判断i是否小于P_Count，如果小于，则返回步骤S212；否则，进入步骤S220。
在步骤S220中，将Sample_Points中生成的P_Count个矢量点确定为P_Count个土壤采样点。
本发明实施方式的土壤采样点确定方法，进一步地将从地理信息系统获取的矢量地理信息，转换为栅格数据，并基于栅格数据提供一种算法简单易实现，且可以大大提高土壤采样布点效率的随机土壤采样点确定方法。
本领域技术人员可以理解实现上述实施方式的全部或部分步骤被实现为由CPU执行的计算机程序。在该计算机程序被CPU执行时，执行本发明提供的上述方法所限定的上述功能。所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
此外，需要注意的是，上述附图仅是根据本发明示例性实施方式的方法所包括的处理的示意性说明，而不是限制目的。易于理解，上述附图所示的处理并不表明或限制这些处理的时间顺序。另外，也易于理解，这些处理可以是例如在多个模块中同步或异步执行的。
下述为本发明装置实施例，可以用于执行本发明方法实施例。对于本发明装置实施例中未披露的细节，请参照本发明方法实施例。
图4是根据一示例性实施方式示出的一种土壤采样点确定装置的框图。如图4所示，该土壤采样点确定装置30包括：采样区域确定模块302、栅格分布确定模块304、栅格数量确定模块306及采样点选取模块308。
其中，采样区域确定模块302用于在预设多边形矢量数据集内确定土壤采样区。
在一些实施例中，土壤采样区包括所述多边形矢量数据集内的全部或部分多边形区域。
栅格分布确定模块304用于根据预设栅格尺寸，将所述土壤采样区转换为地理信息系统中的栅格数据集。
栅格数量确定模块306用于确定所述栅格数据集中的有效栅格的数量，所述有效栅格的数量应远大于指定的土壤采样点的数量。
其中采样区范围内为有效栅格，预设区域内非采样区范围内的栅格为无效栅格(或非有效数据栅格，地理信息系统中通常用一个特定的栅格值表示，比如-9999。)。
采样点选取模块308用于根据所述有效栅格的数量及所述指定的土壤采样点的数量，从所述有效栅格中随机选取所述有效栅格，并以选取的所述有效栅格的中心点作为所述土壤采样点。
本发明实施方式的土壤采样点确定装置，基于地理信息系统的支撑，在指定范围内自动生成指定数量的随机土壤采样点，从而提供了一种算法简单，且可以大大提高土壤采样布点效率的随机土壤采样点确定方法。
图5是根据一示例性实施方式示出的另一种土壤采样点确定装置的框图。图5所示的土壤采样点确定装置40与图4所示的土壤采样点确定装置30不同之处在于：
栅格数量确定模块406还用于通过改变所述预设栅格尺寸来增加所述有效栅格的数量，以使所述有效栅格的数量远大于指定的土壤采样点的数量。
采样点选取模块408包括：随机数子模块4082、编号设置子模块4084及栅格遍历子模块4086。
其中，随机数子模块4082用于在[1,G_Count]范围内生成一随机整数，G_Count为有效栅格的数量。
编号设置子模块4084用于为有效栅格的编号设置初始值。
栅格遍历子模块4086用于遍历预设区域范围内的所有栅格，当遍历到的当前栅格为有效栅格时，使有效栅格的编号加一；当有效栅格的编号等于模块4082所产生的随机整数时，将当前栅格中心点选取为土壤采样点。通过重设该栅格的栅格值(无效栅格值通常可以人为指定，通常为-9999)，将该有效栅格变为无效栅格，同时将G_Count的值减1。
本发明实施方式的土壤采样点确定装置，进一步地将从地理信息系统获取的矢量地理信息，转换为栅格数据，并基于栅格数据提供一种算法简单易实现，且可以大大提高土壤采样布点效率的随机土壤采样点确定方法。
需要注意的是，上述附图中所示的框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员易于理解，这里描述的示例实施方式可以通过软件实现，也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。因此，根据本发明实施方式的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中或网络上，包括若干指令以使得一台计算设备(可以是个人计算机、服务器、移动终端、或者网络设备等)执行根据本发明实施方式的方法。
以上具体地示出和描述了本发明的示例性实施方式。应可理解的是，本发明不限于这里描述的详细结构、设置方式或实现方法；相反，本发明意图涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效设置。

Claims (10)

1.一种土壤采样点确定方法，其特征在于，包括：
在预设多边形矢量数据集内确定土壤采样区；
根据预设栅格尺寸，将所述土壤采样区转换为地理信息系统中的栅格数据集；
确定所述栅格数据集中的有效栅格的数量；以及
根据所述有效栅格的数量及所述指定的土壤采样点的数量，从所述有效栅格中随机选取所述有效栅格，并以选取的所述有效栅格的中心点作为所述土壤采样点；
其中所述有效栅格为落在所述土壤采样区范围内的栅格。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述土壤采样区包括所述多边形矢量数据集内的全部或部分多边形区域。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，还包括：
通过改变所述预设栅格尺寸来调整所述有效栅格的数量，减小预设栅格尺寸以增加所述有效栅格数量，增大预设栅格尺寸以减少所述有效栅格数量；其中所述有效栅格的数量远大于指定的土壤采样点的数量。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述有效栅格的数量及所述指定的土壤采样点的数量，从所述有效栅格中随机选取所述有效栅格，并以选取的所述有效栅格的中心点作为所述土壤采样点包括：
a)在[1,G_Count]范围内生成一随机整数，G_Count为所述有效栅格的数量；
b)为所述有效栅格的编号设置初始值；
c)遍历预设区域范围内的所有栅格；
d)当遍历到的当前栅格为有效栅格时，使所述有效栅格的编号加一；
e)当所述有效栅格的编号等于所述随机整数时，将所述当前栅格的中心点选取为所述土壤采样点。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括：将所述土壤采样点记录在一矢量点数据层中。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据所述有效栅格的数量及所述土壤采样点的数量，从所述有效栅格中随机选取所述土壤采样点还包括：当选取的所述土壤采样点的数量小于所述指定的土壤采样点的数量时，重新执行步骤a)～步骤e)。
7.一种土壤采样点确定装置，其特征在于，包括：
采样区域确定模块，用于在预设多边形矢量数据集内确定土壤采样区；
栅格分布确定模块，用于根据预设栅格尺寸，将所述土壤采样区转换为地理信息系统中的栅格数据集；
栅格数量确定模块，用于确定所述栅格数据集中的有效栅格的数量；以及
采样点选取模块，用于根据所述有效栅格的数量及所述指定的土壤采样点的数量，从所述有效栅格中随机选取所述有效栅格，并以选取的所述有效栅格的中心点作为所述土壤采样点；
其中所述有效栅格为落在所述土壤采样区范围内的栅格。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述土壤采样区包括所述多边形矢量数据集内的全部或部分多边形区域。
9.根据权利要求7或8所述的装置，其特征在于，所述有效栅格数量确定模块还用于：通过改变所述预设栅格尺寸来调整所述有效栅格的数量，减小预设栅格尺寸以增加所述有效栅格数量，增大预设栅格尺寸以减少所述有效栅格数量；其中所述有效栅格的数量远大于指定的土壤采样点的数量。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述采样点选取模块包括：
随机数子模块，用于在[1,G_Count]范围内生成一随机整数，G_Count为所述有效栅格的数量；
编号设置子模块，用于为所述有效栅格的编号设置初始值；以及
栅格遍历子模块，用于遍历预设区域范围内的所有栅格，当遍历到的当前栅格为有效栅格时，使所述有效栅格的编号加一；当所述有效栅格的编号等于所述随机整数时，将所述当前栅格的中心点选取为所述土壤采样点。
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