CN115265458A - 一种基于轨迹点扩充及二维量化的自适应农机作业面积测算方法 - Google Patents

一种基于轨迹点扩充及二维量化的自适应农机作业面积测算方法 Download PDF

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CN115265458A CN202210908931.6A CN202210908931A CN115265458A CN 115265458 A CN115265458 A CN 115265458A CN 202210908931 A CN202210908931 A CN 202210908931A CN 115265458 A CN115265458 A CN 115265458A
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Abstract

本发明提供了一种基于轨迹点扩充及二维量化的自适应农机作业面积测算方法，属于农机作业面积测算技术领域。为了解决现有的农机工作面积测算方法不能有效处理重耕、漏耕的作业情况，不能高效率地、准确地测算农机工作面积的问题。包括以下步骤：步骤一、采集农机作业过程的经纬度坐标轨迹点，将经纬度坐标转换为平面xy坐标；步骤二、预处理以去除离群点和农机非正常作业状态下轨迹点；步骤三、设置机具宽度及最粗扩充距离，对轨迹点进行扩充；步骤四、对扩充后的轨迹点序列进行相对坐标转换及二维量化，对量化点进行权重赋值；步骤五、根据概率分布计算每一量化点面积并求和获得农机作业面积。本发明是一种高效率地、高精度的农机作业面积测算方法。

Description

一种基于轨迹点扩充及二维量化的自适应农机作业面积测算 方法
技术领域
本发明涉及农机作业面积测算技术领域，具体而言，涉及一种基于轨迹点扩充及二维量化的自适应农机作业面积测算方法。
背景技术
我国农业机械化进入了全面高质高效转型升级的发展时期，农业生产从主要依靠人力畜力转向机械动力，并且农业机械化与农业信息化也在快速融合。在各种农具装备中，自动化、物联网及遥感定位等技术的应用越来越广泛，大幅提高了农业生产效率。
在进行农业生产时，依据作业面积进行结算是许多相关业务的重要结算方式，除农机租赁、作物洒药外，近些年国家大力推广的耕地保护性深松也大都使用类似结算方式，可见准确地进行农机作业面积测算地的重要性。
目前常见的农机作业面积测算方法有人工测量法、多边形边界建模法和单元格处理法。人工测量法需要依赖测量人员使用测量设备，沿农机作业路径进行测量，面积通过农机行驶距离与农具幅宽之积获得，这种方法需要人力而且难以处理重耕的情况。多边形边界建模法通过采集整个作业范围内的边界顶点，再通过函数模型建模出整个作业的形状，这种方法依赖于边界顶点的数量及精度，当作业范围内存在大量漏耕的情况时，作业的形状较复杂，计算将变得困难。矩形格处理法是根据定位数据划分出大量矩形，通过重合部分实现面积计算。这种方法的矩形方向不一致，重叠区域不规则，当个别定位数据偏移时，误差会比较大。
因此，亟需一种能够灵活应对重耕以及漏耕情况，能适应多种类型农具作业来准确计算工作面积的测算方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：
现有的农机工作面积测算方法存在不能有效处理重耕、漏耕的作业情况，且不能广泛适用于不同类型农机具，不能高效率地、准确地测算农机工作面积的问题。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案：
本发明提供了一种基于轨迹点扩充及二维量化的自适应农机作业面积测算方法，包括以下步骤：
步骤一、在农机作业过程中，通过定位设备，每隔一个时间周期采集一次农机的经纬度坐标，得到农机作业的轨迹点序列，将各轨迹点的经纬度坐标转换为平面笛卡尔坐标系的xy 坐标；
步骤二、对轨迹点序列进行预处理以去除离群轨迹点和农机非正常作业状态下的轨迹点；
步骤三、设置农机所配置机具的宽度及最粗扩充距离，根据农机具宽度及最粗扩充距离对轨迹点进行径向和横向扩充；
步骤四、对扩充后的轨迹点序列进行相对坐标转换及二维量化，对每一量化点进行权重赋值；
步骤五、根据概率分布计算每一量化点面积，累加所有量化点面积获得农机作业面积。
可选地，步骤一中所述将轨迹点序列的经纬度转换为平面笛卡尔坐标的具体过程为：
利用米勒投影法，首先将经度Lat和纬度Lon分别转换为弧度，即：
Lon_rad＝Lon×π/180
Lat_rad＝Lat×π/180
然后转换笛卡尔坐标为：
x＝(W/2)+(W/(2×π))×Lon_rad
y＝(H/2)-(H/(2×m))×1.25×log(tan(0.25×π+0.4×Lat_rad))
其中，m为米勒投影常数，W表示地球周长，H表示地球周长的一半。
可选地，步骤二中所述去除与相邻轨迹点距离过远的轨迹点的方法为设定距离阈值，将与相邻轨迹点距离大于所设阈值的轨迹点排除；
所述去除农机非正常作业状态下的轨迹点的方法为设定点数阈值，将该类点的关注范围内的其它轨迹点点数小于所设阈值的轨迹点排除。
可选地，所述步骤三包括如下步骤：
步骤三一、设置农具宽度tool_width和最粗扩充距离为F_width/2；
步骤三二、输入两点轨迹点(x1,y1)及(x2,y2)，确定径向扩充点数量M-1及横向扩充点数量2N-1，具体为：
Figure BDA0003773434050000021
Figure BDA0003773434050000022
Figure BDA0003773434050000023
步骤三三、将轨迹点进行径向与横向的双向扩充；
首先沿径向进行轨迹点扩充，具体为：
Figure BDA0003773434050000031
Figure BDA0003773434050000032
得到径向点序列为(xm_1,ym_1)，(xm_2,ym_2)，…，(xm_M+1,ym_M+1)；
然后对径向点序列进行横向扩充，具体为：
Figure BDA0003773434050000033
Figure BDA0003773434050000034
Figure BDA0003773434050000035
Figure BDA0003773434050000036
Figure BDA0003773434050000037
Figure BDA0003773434050000038
计算得到的双向扩充轨迹点序列为：
(xm_1_r_N+1,ym_1_r_N+1)，(xm_1_r_N,ym_1_r_N)，…，(xm_1_r_1,ym_1_r_1)，(xm_1_l_2,ym_1_l_2)，…，(xm_1_l_N+1,ym_1_l_N+1)，…，(xm_M+1_r_N+1,ym_ M+1_r_N+1)，(xm_M+1_r_N,ym_M+1_r_N)，…，(xm_M+1_r_1,ym_M+1_r_1)，(xm_ M+1_l_2,ym_M+1_l_2)，…，(xm_M+1_l_N+1,ym_M+1_l_N+1)；
其中，r代表在进行横向扩充时，以(x1，y1)与(x2，y2)连接线为中线，右侧扩充的点；
l代表在进行横向扩充时，以(x1，y1)与(x2，y2)连接线为中线，左侧扩充的点；
步骤三四、将两点扩充完成后，选取该两点的下一点输入重复进行步骤三二至步骤三三至所有轨迹点处理完成。
可选地，所述步骤四包括如下步骤：
步骤四一、取轨迹点序列中的最小x坐标及最小y坐标作为新坐标系原点(0,0)，设置调整参数a，设置最小坐标单元为a×F_width/2，其中a≥1，以原点为基础更新所有轨迹点坐标，记为(X,Y)；其中X、Y分别代表轨迹点投影在横纵坐标上相对原点的距离关于a×F_width/2的倍数；
步骤四二、对所有轨迹点的X，Y坐标依次进行取整，即将(a×F_width/2)2范围内的轨迹点量化至一个坐标点；对量化后轨迹点进行权重赋值，权重Z反应量化至同一点的轨迹点的数量，即权重Z反应(a×F_width/2)2范围内量化前轨迹点的分布密度；得到量化后点坐标为(X，Y，Z)。
可选地，所述步骤五包括如下步骤：
步骤五一、确定能够反应(a×F_width/2)2面积的权重Z的阈值T；
步骤五二、计算每个量化后坐标点(X,Y,Z)对应的面积为：
Figure BDA0003773434050000041
步骤五三、假设总点数为K，则农机作业面积为：
Figure BDA0003773434050000042
可选地，步骤五中所述确定能够反应(a×F_width/2)2面积的权重Z的阈值T的具体确定方法为：根据最粗扩充距离F_width/2，由扩充过程可知扩充后点与点之间距离为F_width/2 至F_width/4，以4个点构成的最小正方形的面积为F_width2/4至F_width2/16；该数值存在随机性，从数学概率角度定义其服从正态分布，期望为5F_width2/32；
理想情况下考虑(n+1)*(n+1)个点构成矩形，以期望计算总面积为5*F_width2*n2/32，当n 趋近于无穷时，面积与点数之比为5*F_width2/32；因此可认为一个点反映了5*F_width2/32 的面积；
最后考虑多少点能够完全反映a2*F_width2/4的单元面积，计算(a2*F_width2/4)/(5*F_width2/32)得出权重Z的阈值T＝1.6a2。
一种基于轨迹点扩充及二维量化的自适应的农机作业面积测算装置，包括定位装置、定位装置固定架、至少一个存储器和至少一个处理器；所述定位装置固定架用于将定位装置固定于农机机身，所述存储器用于存储计算机指令，所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机指令，以执行如权利要求1～7任一权利要求所述的方法。
一种基于轨迹点扩充及二维量化的自适应的农机作业面积测算系统，该系统具有与上述权利要求1～7任一项权利要求的步骤对应的程序模块，运行时执行上述的基于轨迹点扩充及二维量化的自适应的农机作业面积测算方法中的步骤。
一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行权利要求1～7中任一项权利要求所述的方法。
相较于现有技术，本发明的有益效果是：
本发明一种基于轨迹点扩充及二维量化的自适应农机作业面积测算方法，一、本发明方法有较广的适用性，在同样精度标准下，能够对不同定位设备的不同间隔轨迹点和不同类型农机具进行面积计算。同时能够有效处理重耕及漏耕情况，不会由于路径重合而重复计算，不会由于大量漏耕时建模的工作形状复杂而难以计算。
二、本发明方法较高的计算效率，消耗的计算资源较少。相对于边界建模或矩形格处理方法，常有较为复杂的运算过程，边界建模会大量使用复杂函数的积分运算，在计算机中积分运算的效率是较差的。尽管本方法使用了积分及概率分布的数学思想，但通过量化将大量计算转化为更易于处理基本计算，能够实现较快的计算速度。
三、本发明方法还具有高的测算精度，通过预处理排除了不合理的轨迹点，再将原始的轨迹点依据设定的最粗扩充距离进行径向和横向扩充，以准确反应农机路径的面积，并且在量化后依据概率分布测算了每个量化点上的面积大小，可以实现高精度的农机作业面积测算。
附图说明
图1为本发明实施例中基于轨迹点扩充及二维量化的自适应农机作业面积测算方法的流程图；
图2为本发明实施例中的轨迹点扩充示意图，其中，实心点为原始轨迹点，空心点为扩充轨迹点；
图3为本发明实施例中的轨迹点二维量化及权重赋值示意图，其中，实心点为量化前轨迹点，空心点为量化及权重赋值后的轨迹点；
图4为本发明实施例中农机沿回字形路径作业的面积测算示意图。
具体实施方式
在本发明的描述中，应当说明的是，在本发明的实施例中所提到的术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，并不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个该特征。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
具体实施方案一：结合图1至图3所示，本发明提供了一种基于轨迹点扩充及二维量化的自适应农机作业面积测算方法，包括以下步骤：
步骤一、通过定位设备，每隔一个时间周期采集一次农机的经纬度坐标，得到农机作业的轨迹点序列，利用米勒投影法将各轨迹点的经纬度坐标转换为平面笛卡尔坐标系的xy坐标；
步骤二、对轨迹点序列进行预处理以去除离群轨迹点和农机非正常作业状态下的轨迹点；
步骤三、设置农机所配置机具的宽度及最粗扩充距离，根据农机具宽度及最粗扩充距离对轨迹点进行径向和横向扩充；
步骤四、对扩充后的轨迹点序列进行相对坐标转换及二维量化，对每一量化点进行权重赋值；
步骤五、根据概率分布计算每一量化点面积，累加所有量化点面积获得农机作业面积。
本实施方案中轨迹点的径向是指当前轨迹点向下一轨迹点的方向，横向是指径向的垂直方向；通过轨迹点的扩充可适应不同宽度的农机具，能够反映农机路径的面积。对扩充后轨迹点的量化，将处于相同坐标的轨迹点数量作为新轨迹点的权重，根据概率分布计算每一量化点面积，累加所有量化点面积获得农机作业面积。
本发明方法计算量小，适用于大规模和复杂农机作业面积的测算，适用面广，且测算精度高，能够有效处理重耕和漏耕的情况。
具体实施方案二：步骤一中所述利用米勒投影法将轨迹点序列的经纬度转换为平面笛卡尔坐标的具体过程为：
首先将经度Lat和纬度Lon分别转换为弧度，即：
Lon_rad＝Lon×π/180
Lat_rad＝Lat×π/180
然后转换笛卡尔坐标为：
x＝(W/2)+(W/(2×π))×Lon_rad
y＝(H/2)-(H/(2×m))×1.25×log(tan(0.25×π+0.4×Lat_rad))
其中，m为米勒投影常数，W表示地球周长，H表示地球周长的一半。本实施方案中其他与具体实施方案一相同。
具体实施方案三：步骤二中所述去除与相邻轨迹点距离过远的轨迹点的方法为设定距离阈值，将与相邻轨迹点距离大于所设阈值的轨迹点排除；
所述去除农机非正常作业状态下的轨迹点的方法为设定点数阈值，将该类点的关注范围内的其它轨迹点点数小于所设阈值的轨迹点排除。本实施方案中其他与具体实施方案二相同。
所述离群轨迹点通常是由于卫星信号强度很低导致的定位失真，是不予考虑的错误轨迹点。
所述农机非正常作业状态的轨迹点，是农机未在耕地范围内正常作业时出现孤立轨迹点的情况，也是不予考虑的轨迹点。
具体实施方案四：所述步骤三包括如下步骤：
步骤三一、设置农具宽度tool_width和最粗扩充距离为F_width/2；
步骤三二、输入两点轨迹点(x1,y1)及(x2,y2)，确定径向扩充点数量M-1及横向扩充点数量2N-1，具体为：
Figure BDA0003773434050000071
Figure BDA0003773434050000072
Figure BDA0003773434050000073
步骤三三、将轨迹点进行径向与横向的双向扩充；
首先沿径向进行轨迹点扩充，具体为：
Figure BDA0003773434050000074
Figure BDA0003773434050000075
得到径向点序列为(xm_1,ym_1)，(xm_2,ym_2)，…，(xm_M+1,ym_M+1)；
然后对径向点序列进行横向扩充，具体为：
Figure BDA0003773434050000076
Figure BDA0003773434050000077
Figure BDA0003773434050000078
Figure BDA0003773434050000079
Figure BDA0003773434050000081
Figure BDA0003773434050000082
计算得到的双向扩充轨迹点序列为：
(xm_1_r_N+1,ym_1_r_N+1)，(xm_1_r_N,ym_1_r_N)，…，(xm_1_r_1,ym_1_r_1)，(xm_1_l_2,ym_1_l_2)，…，(xm_1_l_N+1,ym_1_l_N+1)，…，(xm_M+1_r_N+1,ym_ M+1_r_N+1)，(xm_M+1_r_N,ym_M+1_r_N)，…，(xm_M+1_r_1,ym_M+1_r_1)，(xm_ M+1_l_2,ym_M+1_l_2)，…，(xm_M+1_l_N+1,ym_M+1_l_N+1)；
其中，r代表在进行横向扩充时，以(x1，y1)与(x2，y2)连接线为中线，右侧扩充的点；
l代表在进行横向扩充时，以(x1，y1)与(x2，y2)连接线为中线，左侧扩充的点；
步骤三四、将两点扩充完成后，选取该两点的下一点输入重复进行步骤三二至步骤三三至所有轨迹点处理完成。本实施方案中其他与具体实施方案三相同。
本实施方案中设置最粗扩充距离F_width/2目的在于适应不同采样间隔的轨迹点和不同规格的GPS设备，最粗扩充距离的大小决定了算法的精度，其设置越小则算法精度越高，计算也越复杂，可根据轨迹点情况和实际的精度需求进行设置。
具体实施方案五：所述步骤四包括如下步骤：
步骤四一、取轨迹点序列中的最小x坐标及最小y坐标作为新坐标系原点(0,0)，设置调整参数a，设置最小坐标单元为a×F_width/2，其中a≥1，以原点为基础更新所有轨迹点坐标，记为(X,Y)；其中X、Y分别代表轨迹点投影在横纵坐标上相对原点的距离关于 a×F_width/2的倍数；
步骤四二、对所有轨迹点的X，Y坐标依次进行取整，即将(a×F_width/2)2范围内的轨迹点量化至一个坐标点；对量化后轨迹点进行权重赋值，权重Z反应量化至同一点的轨迹点的数量，即权重Z反应(a×F_width/2)2范围内量化前轨迹点的分布密度；得到量化后点坐标为(X，Y，Z)。本实施方案中其他与具体实施方案四相同。
本实施方案中根据实际调整参数a，根据实测经验参数a设置为1.33时效果较好，若漏耕情况多，参数a设置越大则测算面积结果越偏大，因此可而根据实际情况进行设置，通常设置在1.2～2之间。
具体实施方案六：所述步骤五包括如下步骤：
步骤五一、确定能够反应(a×F_width/2)2面积的权重Z的阈值T；
步骤五二、计算每个量化后坐标点(X,Y,Z)对应的面积为：
Figure BDA0003773434050000091
步骤五三、假设总点数为K，则农机作业面积为：
Figure BDA0003773434050000092
本实施方案中其他与具体实施方案五相同。
具体实施方案七：步骤五中所述确定能够反应(a×F_width/2)2面积的权重Z的阈值T 的具体确定方法为：根据最粗扩充距离F_width/2，由扩充过程可知扩充后点与点之间距离为 F_width/2至F_width/4，以4个点构成的最小正方形的面积为F_width2/4至F_width2/16；该数值存在随机性，从数学概率角度定义其服从正态分布，期望为5F_width2/32；
理想情况下考虑(n+1)*(n+1)个点构成矩形，以期望计算总面积为5*F_width2*n2/32，当n 趋近于无穷时，面积与点数之比为5*F_width2/32；因此可认为一个点反映了5*F_width2/32 的面积；
最后考虑多少点能够完全反映a2*F_width2/4的单元面积，计算(a2*F_width2/4)/(5*F_width2/32)得出权重Z的阈值T＝1.6a2。本实施方案中其他与具体实施方案六相同。
实施例1
如图4所示，采用安装有定位装置农机设备，且农机配置有宽度为7m的机具，将农机沿回字型进行作业，同时模拟部分重耕及漏耕情况。
通过定位装置获取农机工作路径轨迹点，并以无线方式发送至后台云服务器，轨迹点包含每一个采集时刻的经度与纬度，利用米勒投影法将各轨迹点的经纬度坐标转换为平面笛卡尔坐标系的xy坐标，将每个轨迹点的经度与纬度转换为平面坐标下的的x与y。将与相邻轨迹点距离大于100m的轨迹点排除，将在50m范围内的其它轨迹点点数小于3的轨迹点排除。设置最粗扩充距离F_width/2为1m，根据机具宽度和最粗扩充距离对农机轨迹点进行径向和横向扩充。取轨迹点序列中的最小x坐标及最小y坐标作为新坐标系原点(0,0)，设置调整参数a为1.33，设置坐标单元a×F_width/2为1.33，以原点为基础更新所有轨迹点坐标，记为 (X,Y)。对所有轨迹点的X，Y坐标依次进行取整，即将1.332范围内的轨迹点量化至一个坐标点，对量化后轨迹点进行权重赋值，得到量化后点坐标为(X，Y，Z)。确定能够反应1.332面积的权重Z的阈值T为2.83，根据概率分布计算每一量化点面积为：
Figure BDA0003773434050000101
假设总点数为K，则农机作业面积为：
Figure BDA0003773434050000102
求得农机作业面积为3343.4平方米，与人工实地分段精测的作业面积3286平方米相近，说明本发明方法具有较高测算精度。
同时，根据GPS定位点序列并使用地图软件，在考虑幅宽情况下，人工框选路径的几何形状粗测得到作业面积，得到结果为3880平方米，与得到的精测结果相比偏大且无法处理漏耕情况。而根据传统的路径累加算法进行测算得农机作业为4096.5平方米，重耕部分会重复累加，导致结果过大。
说明采用本发明方法进行农机作业面积测算，每个量化点单元面积都进行精细化计算，结果具有较高准确性，且重耕面积不会重复累加，漏耕面积可以识别；使最终结果更贴近实际。
虽然本发明公开披露如上，但本发明公开的保护范围并非仅限于此。本发明领域技术人员在不脱离本发明公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于轨迹点扩充及二维量化的自适应农机作业面积测算方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一、在农机作业过程中，通过定位设备，每隔一个时间周期采集一次农机的经纬度坐标，得到农机作业的轨迹点序列，将各轨迹点的经纬度坐标转换为平面笛卡尔坐标系的xy坐标；
步骤二、对轨迹点序列进行预处理以去除离群轨迹点和农机非正常作业状态下的轨迹点；
步骤三、设置农机所配置机具的宽度及最粗扩充距离，根据农机具宽度及最粗扩充距离对轨迹点进行径向和横向扩充；
步骤四、对扩充后的轨迹点序列进行相对坐标转换及二维量化，对每一量化点进行权重赋值；
步骤五、根据概率分布计算每一量化点面积，累加所有量化点面积获得农机作业面积。
2.根据权利要求1所述的一种基于轨迹点扩充及二维量化的自适应农机作业面积测算方法，其特征在于步骤一中所述将轨迹点序列的经纬度转换为平面笛卡尔坐标的具体过程为：
利用米勒投影法，首先将经度Lat和纬度Lon分别转换为弧度，即：
首先将经度Lat和纬度Lon分别转换为弧度，即：
Lon_rad＝Lon×π/180
Lat_rad＝Lat×π/180
然后转换笛卡尔坐标为：
x＝(W/2)+(W/(2×π))×Lon_rad
y＝(H/2)-(H/(2×m))×1.25×log(tan(0.25×π+0.4×Lat_rad))
其中，m为米勒投影常数，W表示地球周长，H表示地球周长的一半。
3.根据权利要求2所述的一种基于轨迹点扩充及二维量化的自适应农机作业面积测算方法，其特征在于步骤二中所述去除与相邻轨迹点距离过远的轨迹点的方法为设定距离阈值，将与相邻轨迹点距离大于所设阈值的轨迹点排除；
所述去除农机非正常作业状态下的轨迹点的方法为设定点数阈值，将该类点的关注范围内的其它轨迹点点数小于所设阈值的轨迹点排除。
4.根据权利要求3所述的一种基于轨迹点扩充及二维量化的自适应农机作业面积测算方法，其特征在于所述步骤三包括如下步骤：
步骤三一、设置农具宽度tool_width和最粗扩充距离为F_width/2；
步骤三二、输入两点轨迹点(x1,y1)及(x2,y2)，确定径向扩充点数量M-1及横向扩充点数量2N-1，具体为：
Figure FDA0003773434040000021
Figure FDA0003773434040000022
Figure FDA0003773434040000023
步骤三三、将轨迹点进行径向与横向的双向扩充；
首先沿径向进行轨迹点扩充，具体为：
Figure FDA0003773434040000024
Figure FDA0003773434040000025
得到径向点序列为(xm_1,ym_1)，(xm_2,ym_2)，…，(xm_M+1,ym_M+1)；
然后对径向点序列进行横向扩充，具体为：
Figure FDA0003773434040000026
Figure FDA0003773434040000027
Figure FDA0003773434040000028
Figure FDA0003773434040000029
Figure FDA00037734340400000210
Figure FDA00037734340400000211
计算得到的双向扩充轨迹点序列为：
(xm_1_r_N+1,ym_1_r_N+1)，(xm_1_r_N,ym_1_r_N)，…，(xm_1_r_1,ym_1_r_1)，(xm_1_l_2,ym_1_l_2)，…，(xm_1_l_N+1,ym_1_l_N+1)，…，(xm_M+1_r_N+1,ym_M+1_r_N+1)，(xm_M+1_r_N,ym_M+1_r_N)，…，(xm_M+1_r_1,ym_M+1_r_1)，(xm_M+1_l_2,ym_M+1_l_2)，…，(xm_M+1_l_N+1,ym_M+1_l_N+1)；
其中，r代表在进行横向扩充时，以(x1，y1)与(x2，y2)连接线为中线，右侧扩充的点；
l代表在进行横向扩充时，以(x1，y1)与(x2，y2)连接线为中线，左侧扩充的点；
步骤三四、将两点扩充完成后，选取该两点的下一点输入重复进行步骤三二至步骤三三至所有轨迹点处理完成。
5.根据权利要求4所述的一种基于轨迹点扩充及二维量化的自适应农机作业面积测算方法，其特征在于所述步骤四包括如下步骤：
步骤四一、取轨迹点序列中的最小x坐标及最小y坐标作为新坐标系原点(0,0)，设置调整参数a，设置最小坐标单元为a×F_width/2，其中a≥1，以原点为基础更新所有轨迹点坐标，记为(X,Y)；其中X、Y分别代表轨迹点投影在横纵坐标上相对原点的距离关于a×F_width/2的倍数；
步骤四二、对所有轨迹点的X，Y坐标依次进行取整，即将(a×F_width/2)2范围内的轨迹点量化至一个坐标点；对量化后轨迹点进行权重赋值，权重Z反应量化至同一点的轨迹点的数量，即权重Z反应(a×F_width/2)2范围内量化前轨迹点的分布密度；得到量化后点坐标为(X，Y，Z)。
6.根据权利要求5所述的一种基于轨迹点扩充及二维量化的自适应农机作业面积测算方法，其特征在于所述步骤五包括如下步骤：
步骤五一、确定能够反应(a×F_width/2)2面积的权重Z的阈值T；
步骤五二、计算每个量化后坐标点(X,Y,Z)对应的面积为：
Figure FDA0003773434040000031
步骤五三、假设总点数为K，则农机作业面积为：
Figure FDA0003773434040000032
7.根据权利要求6所述的一种基于轨迹点扩充及二维量化的自适应农机作业面积测算方法，其特征在于步骤五中所述确定能够反应(a×F_width/2)2面积的权重Z的阈值T的具体确定方法为：根据最粗扩充距离F_width/2，由扩充过程可知扩充后点与点之间距离为F_width/2至F_width/4，以4个点构成的最小正方形的面积为F_width2/4至F_width2/16；该数值存在随机性，从数学概率角度定义其服从正态分布，期望为5F_width2/32；
理想情况下考虑(n+1)*(n+1)个点构成矩形，以期望计算总面积为5*F_width2*n2/32，当n趋近于无穷时，面积与点数之比为5*F_width2/32；因此可认为一个点反映了5*F_width2/32的面积；
最后考虑多少点能够完全反映a2*F_width2/4的单元面积，计算(a2*F_width2/4)/(5*F_width2/32)得出权重Z的阈值T＝1.6a2。
8.一种基于轨迹点扩充及二维量化的自适应的农机作业面积测算装置，其特征在于，包括定位装置、定位装置固定架、至少一个存储器和至少一个处理器；所述定位装置固定架用于将定位装置固定于农机机身，所述存储器用于存储计算机指令，所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机指令，以执行如权利要求1～7任一权利要求所述的方法。
9.一种基于轨迹点扩充及二维量化的自适应的农机作业面积测算系统，其特征在于该系统具有与上述权利要求1～7任一项权利要求的步骤对应的程序模块，运行时执行上述的基于轨迹点扩充及二维量化的自适应的农机作业面积测算方法中的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于所述计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行权利要求1～7中任一项权利要求所述的方法。
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