CN109033032A - 基于农机轨迹和地块格网化计算农机有效作业面积的方法 - Google Patents

基于农机轨迹和地块格网化计算农机有效作业面积的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种基于农机轨迹和地块格网化计算农机有效作业面积的方法，包括：获取农机的作业速度和作业宽度，查询并设置对应的地块格网化边长参数；获取该地块所处经纬度信息，根据该地块所处的经纬度信息和转换后的经纬度坐标差，对该地块进行格网化分块处理；获取农机作业的经纬度坐标，判断该坐标是否位于有效格网内，如果是则标记对应格网为有效作业格网；记录所有格网标记状态的二维数组，将格网标记状态为有效作业格网的数量进行累加，得到有效作业格网数量；利用单个格网的面积和有效作业格网数量的乘积，得到有效作业面积。本发明可以有效的提高实时面积的测算精度，实现了实时面积精确测算的目标。

Description

基于农机轨迹和地块格网化计算农机有效作业面积的方法
技术领域
本发明涉及农业机械化技术领域，特别涉及一种基于农机轨迹和地块格网化计算农机有效作业面积的方法。
背景技术
对现代农业来说，机械化作业已成常态。但在进行具体作业跟管理上，还是存在一些问题，如地块作业面积的准确性。
具体存在缺陷如下：
1、在进行面积测量时，大多数作业者还是采用目测或丈量等传统手段，测量结果的精准度差，且效率低下，从而给农场主和农机所有者带来不必要的费用纠纷；
2、在播种、施肥、喷灌等作业时，作业面积不准确，不仅会造成种子、肥料、水的浪费，而且可能致使农作物产量减少；
3、人员疏忽或监管不到位、偷工减料、人为降低作业质量、套取国家补贴等情况，导致地块外作业、农机对某一区域重复作业或漏作业等现状时有发生。
但就现有的传统测量手段及一些自动化测量手段而言，并不能有效地解决上述问题，因此迫切需要一种自动化测量精度高的有效作业面积方法。
发明内容
本发明的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。
为此，本发明的目的在于提出一种基于农机轨迹和地块格网化计算农机有效作业面积的方法，可以有效的提高实时面积的测算精度，实现了实时面积精确测算的目标。
为了实现上述目的，本发明的实施例提供一种基于农机轨迹和地块格网化计算农机有效作业面积的方法，包括如下步骤：
步骤S1，获取农机的作业速度和作业宽度，根据所述作业速度和作业宽度从预设的作业速度-作业宽度-格网边长匹配表中，查询并设置对应的地块格网化边长参数；
步骤S2，获取该地块所处经纬度信息，将步骤S1获取的地块格网化边长参数转换为对应的经纬度坐标差，进而根据该地块所处的经纬度信息和转换后的经纬度坐标差，对该地块进行格网化分块处理，判断每个格网是否存在于该地块边界内，如果是则标记为有效格网，否则标记为无效格网；
步骤S3，获取所述农机作业的经纬度坐标，判断该坐标是否位于有效格网内，如果是则标记对应格网为有效作业格网；
步骤S4，记录所有格网标记状态的二维数组，将格网标记状态为有效作业格网的数量进行累加，得到有效作业格网数量；根据地块格网化边长参数计算出单个格网的面积，利用单个格网的面积和有效作业格网数量的乘积，得到有效作业面积。
进一步，在所述步骤S1中，所述预设的作业速度-作业宽度-格网边长匹配表由实验及大数据分析获取，且根据实时数据进行更新优化。
进一步，在所述步骤S2中，根据该地块所处经纬度信息计算出针对地块边界的最大经纬度和最小经纬度，根据上述最大经纬度和最小纬度度所框出的区域内使用转换后的经纬度坐标差进行格网化分块处理，判断每个格网是否存在于该地块边界内，如果是则标记为有效格网，否则标记为无效格网。
进一步，通过最小经度加上经度差计算出下一经度点；以此类推，直到下一经度点大于最大经度时，结束计算，得出所有经度点。
再通过最小纬度加上纬度差计算出下一纬度点；以此类推，直到下一纬度点大于最大纬度时，结束计算；得出所有纬度点；
将所有经度点和纬度点以二维数组的方式存储，每个经度点和纬度点均可组成一组坐标，若该坐标是否位于地块边界内，则标记为有效格网；否则标记为无效格网，至此完成地块格网化。
进一步，在所述步骤S2中，将步骤S1获取的地块格网化边长参数转换为对应的经纬度坐标差，包括如下步骤：
纬度坐标差通过所述格网化边长参数直接转换得到；
经度坐标差由该地块所处纬度通过如下经纬度公式进行计算：
经度差＝格网化边长参数/cos(本地纬度)。
进一步，在所述步骤S3中，如果获取的农机作业的坐标经度左边小于等于该格网最大经度、坐标经度大于等于该格网最小经度且坐标纬度小于等于该格网最小纬度、坐标纬度大于等于该格网最大纬度，则标记该格网为有效作业格网。
进一步，在所述步骤S3中，先根据农机的平均行驶速度，设置获取频率；按该频率实时获取农机作业经纬度坐标。
根据本发明实施例的基于农机轨迹和地块格网化计算农机有效作业面积的方法，实现基于农机轨迹和地块格网化技术，实时计算农机有效作业面积的方法。该方法避免了普通农机轨迹算法中，农机在地块外作业、农机对某一区域重复作业和农机对某一区域漏作业等情况所造成的数据误差，充分考虑了不同种类农机作业速度和作业宽度，通过设置合理的格网化边长以及农机位置参数的方式，可以有效的提高实时面积的测算精度，实现了实时面积精确测算的目标。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为根据本发明实施例的基于农机轨迹和地块格网化计算农机有效作业面积的方法的流程图；
图2为根据本发明实施例的作业速度、作业宽度和格网边长匹配的流程图；
图3为根据本发明实施例的地块格网化的流程图；
图4为根据本发明实施例的有效作业格网判断的流程图；
图5为根据本发明实施例的有效面积计算的流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
本发明提出一种基于农机轨迹和地块格网化实时计算农机有效作业面积的方法，实现基于农机轨迹和地块格网化技术，可以实时计算农机有效作业面积。本方法避免了普通农机轨迹算法中，农机在地块外作业、农机对某一区域重复作业和农机对某一区域漏作业等情况所造成的数据误差，有效的提高实时面积的测算精度，实现了实时面积精确测算的目标。
如图1所示，本发明实施例的基于农机轨迹和地块格网化计算农机有效作业面积的方法，包括如下步骤：
步骤S1，获取农机的作业速度和作业宽度，上传作业速度和作业宽度至主机中，并根据作业速度和作业宽度从预设的作业速度-作业宽度-格网边长匹配表中，查询并设置每台农机对应的地块格网化边长参数。
在步骤S1中，预设的作业速度-作业宽度-格网边长匹配表存储在主机内，由实验及大数据分析获取，整理出作业速度、作业宽度、格网边长的最佳对应关系，且根据实时数据进行更新优化。
步骤S2，获取该地块所处经纬度信息，将步骤S1获取的地块格网化边长参数转换为对应的经纬度坐标差，进而根据该地块所处的经纬度信息和转换后的经纬度坐标差，对该地块进行格网化分块处理，判断每个格网是否存在于该地块边界内，如果是则标记为有效格网，否则标记为无效格网。
具体的，如图3所示，根据该地块所处经纬度信息计算出针对地块边界的最大经纬度和最小经纬度(步骤S31)，然后将步骤S1获取的地块格网化边长参数(以米为单位)转换为对应的经纬度坐标差(步骤S32)，包括如下步骤：
纬度坐标差通过格网化边长参数直接转换得到；
经度坐标差由该地块所处纬度通过如下经纬度公式进行计算：
经度差＝格网化边长参数/cos(本地纬度)。
使用该方式可以确保每个格网在现实地块内表现为“正方形”，减少因纬度不同导致的偏差；该方式也确保了每个格网的面积公式为：单个格网面积＝格网化边长参数×格网化边长参数。
在此最大经纬度和最小纬度度所框出的“长方形”或“正方形”内使用经纬度坐标差进行格网化分块处理(步骤S33)；判断每个格网是否存在于该地块边界内(步骤S34)，如果是则标记为有效格网(步骤S35)，否则标记为无效格网(步骤S36)。
通过最小经度加上经度差计算出下一经度点；以此类推，直到下一经度点大于最大经度时，结束计算，得出所有经度点。
再通过最小纬度加上纬度差计算出下一纬度点；以此类推，直到下一纬度点大于最大纬度时，结束计算；得出所有纬度点；
将所有经度点和纬度点以二维数组的方式存储，每个经度点和纬度点均可组成一组坐标，若该坐标是否位于地块边界内，则标记为有效格网；否则标记为无效格网，至此完成地块格网化。
步骤S3，获取农机作业的经纬度坐标，判断该坐标是否位于有效格网内，如果是则标记对应格网为有效作业格网。
在步骤S3中，先根据农机的平均行驶速度，设置获取频率；按该频率实时获取农机作业经纬度坐标(步骤S41)。判断是否位于有效格网内(无效格网位于地块边界之外，不予计算)(步骤S42)。如果获取的农机作业的坐标经度左边小于等于该格网最大经度、坐标经度大于等于该格网最小经度且坐标纬度小于等于该格网最小纬度、坐标纬度大于等于该格网最大纬度，则标记该格网为有效作业格网(步骤S43)。若多个格网满足条件，则标记该多个格网为有效作业格网。结束本次计算(步骤S44)，返回步骤S41，继续获取下一组农机的坐标，重复上述计算动作。
步骤S4，实时扫描所有格网，对有效作业格网进行面积累加即得出有效作业面积。
参考图5，实时扫描记录所有格网标记状态的二维数组，获取所有格网标记状态(步骤S52)，将格网标记状态为有效作业格网的数量进行累加，得到有效作业格网数量(步骤S54)；获取格网边长(步骤S51)，将设置的地块格网化边长参数进行平方的方式计算出单个格网的面积(步骤S53)，利用单个格网的面积和有效作业格网数量的乘积(步骤S55)，计算得到有效作业面积(步骤S56)。
根据本发明实施例的基于农机轨迹和地块格网化计算农机有效作业面积的方法，主要实现以下几个功能
1)合理设置格网化边长参数：其根据农机的作业速度和作业宽度，通过实验和大数据分析的方式，整理出作业速度、作业宽度、格网边长匹配表，并在实际使用中持续优化；
2)标记有效作业格网：根据农机行驶速度设定获取位置频率，实时获取农机作业经纬度坐标，并判断经过的格网(不包含无效格网)，将其标记为有效作业格网。
3)计算实时面积：实时扫描所有格网，得出有效格网数量；然后通过设置的地块格网化边长参数平方的方式计算出单个格网的面积，有效作业面积等于单个格网的面积乘以有效格网数量。
本发明实现基于农机轨迹和地块格网化技术，实时计算农机有效作业面积的方法。该方法避免了普通农机轨迹算法中，农机在地块外作业、农机对某一区域重复作业和农机对某一区域漏作业等情况所造成的数据误差，充分考虑了不同种类农机作业速度和作业宽度，通过设置合理的格网化边长以及农机位置参数的方式，可以有效的提高实时面积的测算精度，实现了实时面积精确测算的目标。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本发明的范围由所附权利要求极其等同限定。

Claims (7)

1.一种基于农机轨迹和地块格网化计算农机有效作业面积的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1，获取农机的作业速度和作业宽度，根据所述作业速度和作业宽度从预设的作业速度-作业宽度-格网边长匹配表中，查询并设置对应的地块格网化边长参数；
步骤S2，获取该地块所处经纬度信息，将步骤S1获取的地块格网化边长参数转换为对应的经纬度坐标差，进而根据该地块所处的经纬度信息和转换后的经纬度坐标差，对该地块进行格网化分块处理，判断每个格网是否存在于该地块边界内，如果是则标记为有效格网，否则标记为无效格网；
步骤S3，获取所述农机作业的经纬度坐标，判断该坐标是否位于有效格网内，如果是则标记对应格网为有效作业格网；
步骤S4，记录所有格网标记状态的二维数组，将格网标记状态为有效作业格网的数量进行累加，得到有效作业格网数量；根据地块格网化边长参数计算出单个格网的面积，利用单个格网的面积和有效作业格网数量的乘积，得到有效作业面积。
2.如权利要求1所述的基于农机轨迹和地块格网化计算农机有效作业面积的方法，其特征在于，在所述步骤S1中，所述预设的作业速度-作业宽度-格网边长匹配表由实验及大数据分析获取，且根据实时数据进行更新优化。
3.如权利要求1所述的基于农机轨迹和地块格网化计算农机有效作业面积的方法，其特征在于，在所述步骤S2中，根据该地块所处经纬度信息计算出针对地块边界的最大经纬度和最小经纬度，根据上述最大经纬度和最小纬度度所框出的区域内使用转换后的经纬度坐标差进行格网化分块处理，判断每个格网是否存在于该地块边界内，如果是则标记为有效格网，否则标记为无效格网。
4.如权利要求3所述的基于农机轨迹和地块格网化计算农机有效作业面积的方法，其特征在于，
通过最小经度加上经度差计算出下一经度点；以此类推，直到下一经度点大于最大经度时，结束计算，得出所有经度点。
再通过最小纬度加上纬度差计算出下一纬度点；以此类推，直到下一纬度点大于最大纬度时，结束计算；得出所有纬度点；
将所有经度点和纬度点以二维数组的方式存储，每个经度点和纬度点均可组成一组坐标，若该坐标是否位于地块边界内，则标记为有效格网；否则标记为无效格网，至此完成地块格网化。
5.如权利要求1所述的基于农机轨迹和地块格网化计算农机有效作业面积的方法，其特征在于，在所述步骤S2中，将步骤S1获取的地块格网化边长参数转换为对应的经纬度坐标差，包括如下步骤：
纬度坐标差通过所述格网化边长参数直接转换得到；
经度坐标差由该地块所处纬度通过如下经纬度公式进行计算：
经度差＝格网化边长参数/cos(本地纬度)。
6.如权利要求1所述的基于农机轨迹和地块格网化计算农机有效作业面积的方法，其特征在于，在所述步骤S3中，如果获取的农机作业的坐标经度左边小于等于该格网最大经度、坐标经度大于等于该格网最小经度且坐标纬度小于等于该格网最小纬度、坐标纬度大于等于该格网最大纬度，则标记该格网为有效作业格网。
7.如权利要求1所述的基于农机轨迹和地块格网化计算农机有效作业面积的方法，其特征在于，在所述步骤S3中，先根据农机的平均行驶速度，设置获取频率；按该频率实时获取农机作业经纬度坐标。
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