CN116452021B - 一种水土保持准实时精细化监管定量评价方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于水土保持领域，涉及数据分析技术，用于解决现有的水土保持监管定量评价方法无法对整个地区内各个区域的侵蚀特征进行分析的问题，具体是一种水土保持准实时精细化监管定量评价方法，包括以下步骤：对水土保持地区进行区域性监测分析：将水土保持地区分割为若干个监测区域，获取监测区域的径流数据JL、侵蚀数据QS以及扰动数据RD并进行数值计算得到流失系数LS，通过流失系数LS将监测区域标记为正常区域或异常区域；本发明可以对水土保持地区进行区域性监测分析，通过区域划分的方式对每一个监测区域的各项水土侵蚀参数进行综合计算与分析得到流失系数，从而通过流失系数对监测区域的水土侵蚀严重性进行反馈。
Description
技术领域
本发明属于水土保持领域，涉及数据分析技术，具体是一种水土保持准实时精细化监管定量评价方法。
背景技术
水土保持是指对自然因素和人为活动造成水土流失所采取的预防和治理措施，八十年代以来，进入了一个以小流域为单元开展水土流失综合治理的新阶段。小流域是指以分水岭和出口断面为界形成的面积比较小的闭合集水区。
现有的水土保持监管定量评价方法通常仅能够进行区域性的水土侵蚀严重监测，然后通过监测结果生成对应的处理方案，但是这种方式无法对整个地区内各个区域的侵蚀特征进行分析，从而导致生成的处理方案可能不能够满足地区内所有区域的侵蚀特征，同时无法根据侵蚀特征分析结果对整体的治理难度进行评价分析，导致治理效果无法预测。
针对上述技术问题，本申请提出一种解决方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水土保持准实时精细化监管定量评价方法，用于解决现有的水土保持监管定量评价方法无法对整个地区内各个区域的侵蚀特征进行分析的问题；
本发明需要解决的技术问题为：如何提供一种可以对整个地区内各个区域的侵蚀特征进行分析的水土保持准实时精细化监管定量评价方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种水土保持准实时精细化监管定量评价方法，包括以下步骤：
步骤一：对水土保持地区进行区域性监测分析：将水土保持地区分割为若干个监测区域，获取监测区域的径流数据JL、侵蚀数据QS以及扰动数据RD并进行数值计算得到流失系数LS，通过流失系数LS将监测区域标记为正常区域或异常区域；
步骤二：对异常区域的侵蚀特征进行分析：通过无人机对异常区域进行航拍并将拍摄到的图像标记为监测图像，将监测图像放大为像素格图像并进行灰度变换，通过像素格的灰度值将像素格标记为面蚀格或凹陷格，将面蚀格的数量与像素格的数量比值标记为面蚀系数并通过面蚀系数对异常区域的侵蚀特征进行标记；
步骤三：对水土保持地区的水土保持治理难度进行综合评价分析并计算得到水土保持地区的治理系数ZL，通过治理系数ZL将水土保持地区的治理等级标记为一等级、二等级或三等级。
作为本发明的一种优选实施方式，在步骤一中，径流数据JL为监测区域的径流量，侵蚀数据QS为监测区域的土壤侵蚀量，扰动数据RD为监测区域的扰动地块面积值。
作为本发明的一种优选实施方式，在步骤一中，将监测区域标记为正常区域或异常区域的具体过程包括：通过存储模块获取到流失阈值LSmax，将监测区域的流失系数LS与流失阈值LSmax进行比较：若流失系数LS小于流失阈值LSmax，则判定监测区域的土壤保持状态满足要求，将对应监测区域标记为正常区域；若流失系数LS大于等于流失阈值LSmax，则判定监测区域的土壤保持状态不满足要求，将对应监测区域标记为异常区域。
作为本发明的一种优选实施方式，在步骤二中，将像素格标记为面蚀格或凹陷格的具体过程包括：通过存储模块获取到灰度阈值，将像素格的灰度值与灰度阈值进行比较：若像素格的灰度值小于灰度阈值，则将对应的像素格标记为凹陷格；若像素格的灰度值大于等于灰度阈值，则将对应的像素格标记为面蚀格。
作为本发明的一种优选实施方式，在步骤二中，对异常区域的侵蚀特征进行标记的具体过程包括：通过存储模块获取到面蚀阈值，将面蚀系数与面蚀阈值进行比较：若面蚀系数大于面蚀阈值，则将异常区域的侵蚀特征标记为面蚀侵蚀；若面蚀系数小于等于面蚀阈值，则对监测图像进行深度分析；将异常区域的侵蚀特征发送至监管分析平台，监管分析平台接收到异常区域的侵蚀特征后将异常区域的侵蚀特征发送至综合评价模块。
作为本发明的一种优选实施方式，在步骤二中，对监测图像进行深度分析的具体过程包括：由相互连接的凹陷格组成凹陷集合，将所有凹陷集合的元素数量进行求和取平均值得到凹陷系数，将监测图像中的凹陷集合的数量标记为凹表值，通过存储模块获取到凹陷阈值与凹表阈值，将凹陷系数、凹表值分别与凹陷阈值、凹表阈值进行比较：若凹陷系数小于凹陷阈值且凹表值大于等于凹表阈值，则将异常区域的侵蚀特征标记为溅蚀侵蚀；否则，将异常区域的侵蚀特征标记为细沟侵蚀。
作为本发明的一种优选实施方式，在步骤三中，水土保持地区的治理系数ZL的获取过程包括：获取水土保持地区的异常区域的数量并标记为异常数据YC，对所有异常区域的流失系数LC进行求和取平均值得到水土保持地区的流失表现值LB，将水土保持地区中侵蚀特征为面蚀侵蚀、溅蚀侵蚀以及细沟侵蚀的异常区域的数量分别标记为面蚀值、溅蚀值以及细沟值，对面蚀值、溅蚀值以及细沟值进行方差计算得到水土保持地区的集中数据JZ；
对异常数据YC、流失表现值LB以及集中数据JZ进行数值计算得到水土保持地区的治理系数ZL。
作为本发明的一种优选实施方式，在步骤三中，将水土保持地区的治理等级标记为一等级、二等级或三等级的具体过程包括：通过存储模块获取到治理阈值ZLmin、ZLmax，将水土保持地区的治理系数ZL与治理阈值ZLmin、ZLmax进行比较：若ZL≤ZLmin，则将水土保持地区的治理等级标记为三等级；若ZLmin＜ZL＜ZLmax，则将水土保持地区的治理等级标记为二等级；若ZL≥ZLmax，则将水土保持地区的治理等级标记为一等级；将水土保持地区的治理等级发送至监管分析平台，监管分析平台将接收到的水土保持地区的治理等级发送至管理人员的手机终端。
作为本发明的一种优选实施方式，应用于一种水土保持准实时精细化监管定量评价系统当中，包括监管分析平台，所述监管分析平台通信连接有区域监测模块、特征分析模块、综合评价模块以及存储模块；
所述区域监测模块用于对水土保持地区进行区域性监测分析并将监测区域标记为正常区域或异常区域；
所述特征分析模块用于对异常区域的侵蚀特征进行分析并将侵蚀特征标记为面蚀侵蚀、溅蚀侵蚀或细沟侵蚀；
所述综合评价模块用于对水土保持地区的水土保持治理难度进行综合评价分析并将治理等级标记为一等级、二等级或三等级。
本发明具备下述有益效果：
1、通过区域监测模块可以对水土保持地区进行区域性监测分析，通过区域划分的方式对每一个监测区域的各项水土侵蚀参数进行综合计算与分析得到流失系数，从而通过流失系数对监测区域的水土侵蚀严重性进行反馈，然后根据流失系数对监测区域进行不同的标记；
2、通过特征分析模块可以对异常区域的侵蚀特征进行分析，通过对异常区域进行图像拍摄以及图像处理得到面蚀系数，从而通过面蚀系数对异常区域的水土侵蚀与面蚀侵蚀特征的重合度进行反馈，并结合深度分析结果对侵蚀特征进行标记，从而通过侵蚀特征为监测区域生成针对性的处理措施，提高水土保持效果；
3、通过综合评价模块可以对水土保持地区的水土保持治理难度进行综合评价分析，通过对水土保持地区内所有异常区域的各项侵蚀参数进行综合分析与计算得到治理系数，从而通过治理系数对水土保持地区的水土保持治理难度进行反馈，并进行治理等级标记。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一的系统框图；
图2为本发明实施例二的方法流程图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：如图1所示，一种水土保持准实时精细化监管定量评价系统，包括监管分析平台，监管分析平台通信连接有区域监测模块、特征分析模块、综合评价模块以及存储模块。
区域监测模块用于对水土保持地区进行区域性监测分析：将水土保持地区分割为若干个监测区域，获取监测区域的径流数据JL、侵蚀数据QS以及扰动数据RD，径流数据JL为监测区域的径流量，侵蚀数据QS为监测区域的土壤侵蚀量，扰动数据RD为监测区域的扰动地块面积值，通过公式LS=α1*JL+α2*QS+α3*RD得到监测区域的流失系数LS，流失系数是一个反映监测区域的水土侵蚀严重程度的数值，流失系数的数值越大，则表示监测区域的水土侵蚀严重程度越高；其中α1、α2以及α3均为比例系数，且α1＞α2＞α3＞1；通过存储模块获取到流失阈值LSmax，将监测区域的流失系数LS与流失阈值LSmax进行比较：若流失系数LS小于流失阈值LSmax，则判定监测区域的土壤保持状态满足要求，将对应监测区域标记为正常区域；若流失系数LS大于等于流失阈值LSmax，则判定监测区域的土壤保持状态不满足要求，将对应监测区域标记为异常区域；将异常区域发送至监管分析平台，监管分析平台接收到异常区域后将异常区域发送至特征分析模块；对水土保持地区进行区域性监测分析，通过区域划分的方式对每一个监测区域的各项水土侵蚀参数进行综合计算与分析得到流失系数，从而通过流失系数对监测区域的水土侵蚀严重性进行反馈，然后根据流失系数对监测区域进行不同的标记。
特征分析模块用于对异常区域的侵蚀特征进行分析：通过无人机对异常区域进行航拍并将拍摄到的图像标记为监测图像，将监测图像放大为像素格图像并进行灰度变换，通过存储模块获取到灰度阈值，将像素格的灰度值与灰度阈值进行比较：若像素格的灰度值小于灰度阈值，则将对应的像素格标记为凹陷格；若像素格的灰度值大于等于灰度阈值，则将对应的像素格标记为面蚀格；将面蚀格的数量与像素格的数量比值标记为面蚀系数，通过存储模块获取到面蚀阈值，将面蚀系数与面蚀阈值进行比较：若面蚀系数大于面蚀阈值，则将异常区域的侵蚀特征标记为面蚀侵蚀；若面蚀系数小于等于面蚀阈值，则对监测图像进行深度分析：由相互连接的凹陷格组成凹陷集合，将所有凹陷集合的元素数量进行求和取平均值得到凹陷系数，将监测图像中的凹陷集合的数量标记为凹表值，通过存储模块获取到凹陷阈值与凹表阈值，将凹陷系数、凹表值分别与凹陷阈值、凹表阈值进行比较：若凹陷系数小于凹陷阈值且凹表值大于等于凹表阈值，则将异常区域的侵蚀特征标记为溅蚀侵蚀；否则，将异常区域的侵蚀特征标记为细沟侵蚀；将异常区域的侵蚀特征发送至监管分析平台，监管分析平台接收到异常区域的侵蚀特征后将异常区域的侵蚀特征发送至综合评价模块；对异常区域的侵蚀特征进行分析，通过对异常区域进行图像拍摄以及图像处理得到面蚀系数，从而通过面蚀系数对异常区域的水土侵蚀与面蚀侵蚀特征的重合度进行反馈，并结合深度分析结果对侵蚀特征进行标记，从而通过侵蚀特征为监测区域生成针对性的处理措施，提高水土保持效果。
综合评价模块用于对水土保持地区的水土保持治理难度进行综合评价分析：获取水土保持地区的异常区域的数量并标记为异常数据YC，对所有异常区域的流失系数LC进行求和取平均值得到水土保持地区的流失表现值LB，将水土保持地区中侵蚀特征为面蚀侵蚀、溅蚀侵蚀以及细沟侵蚀的异常区域的数量分别标记为面蚀值、溅蚀值以及细沟值，对面蚀值、溅蚀值以及细沟值进行方差计算得到水土保持地区的集中数据JZ，通过公式ZL=β1*YC+β2*LB-β3*JZ得到水土保持地区的治理系数ZL，治理系数是一个反映水土保持地区的水土保持治理难度的数值，治理系数的数值越大，则表示水土保持地区的水土保持治理难度越高；其中β1、β2以及β3均为比例系数，且β1＞β2＞β3＞1；通过存储模块获取到治理阈值ZLmin、ZLmax，将水土保持地区的治理系数ZL与治理阈值ZLmin、ZLmax进行比较：若ZL≤ZLmin，则将水土保持地区的治理等级标记为三等级；若ZLmin＜ZL＜ZLmax，则将水土保持地区的治理等级标记为二等级；若ZL≥ZLmax，则将水土保持地区的治理等级标记为一等级；将水土保持地区的治理等级发送至监管分析平台，监管分析平台将接收到的水土保持地区的治理等级发送至管理人员的手机终端；对水土保持地区的水土保持治理难度进行综合评价分析，通过对水土保持地区内所有异常区域的各项侵蚀参数进行综合分析与计算得到治理系数，从而通过治理系数对水土保持地区的水土保持治理难度进行反馈，并进行治理等级标记。
实施例二：如图2所示，一种水土保持准实时精细化监管定量评价方法，包括以下步骤：
步骤一：对水土保持地区进行区域性监测分析：将水土保持地区分割为若干个监测区域，获取监测区域的径流数据JL、侵蚀数据QS以及扰动数据RD并进行数值计算得到流失系数LS，通过流失系数LS将监测区域标记为正常区域或异常区域，通过流失系数对监测区域的水土侵蚀严重性进行反馈，然后根据流失系数对监测区域进行不同的标记；
步骤二：对异常区域的侵蚀特征进行分析：通过无人机对异常区域进行航拍并将拍摄到的图像标记为监测图像，将监测图像放大为像素格图像并进行灰度变换，通过像素格的灰度值将像素格标记为面蚀格或凹陷格，将面蚀格的数量与像素格的数量比值标记为面蚀系数并通过面蚀系数对异常区域的侵蚀特征进行标记，结合深度分析结果对侵蚀特征进行标记，从而通过侵蚀特征为监测区域生成针对性的处理措施，提高水土保持效果；
步骤三：对水土保持地区的水土保持治理难度进行综合评价分析并计算得到水土保持地区的治理系数ZL，通过治理系数ZL将水土保持地区的治理等级标记为一等级、二等级或三等级，通过治理系数对水土保持地区的水土保持治理难度进行反馈，并进行治理等级标记。
一种水土保持准实时精细化监管定量评价方法，工作时，将水土保持地区分割为若干个监测区域，获取监测区域的径流数据JL、侵蚀数据QS以及扰动数据RD并进行数值计算得到流失系数LS，通过流失系数LS将监测区域标记为正常区域或异常区域；通过无人机对异常区域进行航拍并将拍摄到的图像标记为监测图像，将监测图像放大为像素格图像并进行灰度变换，通过像素格的灰度值将像素格标记为面蚀格或凹陷格，将面蚀格的数量与像素格的数量比值标记为面蚀系数并通过面蚀系数对异常区域的侵蚀特征进行标记；对水土保持地区的水土保持治理难度进行综合评价分析并计算得到水土保持地区的治理系数ZL，通过治理系数ZL将水土保持地区的治理等级标记为一等级、二等级或三等级。
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
上述公式均是采集大量数据进行软件模拟得出且选取与真实值接近的一个公式，公式中的系数是由本领域技术人员根据实际情况进行设置；如：公式LS=α1*JL+α2*QS+α3*RD；由本领域技术人员采集多组样本数据并对每一组样本数据设定对应的流失系数；将设定的流失系数和采集的样本数据代入公式，任意三个公式构成三元一次方程组，将计算得到的系数进行筛选并取均值，得到α1、α2以及α3的取值分别为4.36、3.84和2.53；
系数的大小是为了将各个参数进行量化得到的一个具体的数值，便于后续比较，关于系数的大小，取决于样本数据的多少及本领域技术人员对每一组样本数据初步设定对应的流失系数；只要不影响参数与量化后数值的比例关系即可，如流失系数与径流数据的数值成正比。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”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。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (7)
1.一种水土保持准实时精细化监管定量评价方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：对水土保持地区进行区域性监测分析：将水土保持地区分割为若干个监测区域，获取监测区域的径流数据JL、侵蚀数据QS以及扰动数据RD并进行数值计算得到流失系数LS，通过流失系数LS将监测区域标记为正常区域或异常区域；
步骤二：对异常区域的侵蚀特征进行分析：通过无人机对异常区域进行航拍并将拍摄到的图像标记为监测图像，将监测图像放大为像素格图像并进行灰度变换，通过像素格的灰度值将像素格标记为面蚀格或凹陷格，将面蚀格的数量与像素格的数量比值标记为面蚀系数并通过面蚀系数对异常区域的侵蚀特征进行标记；
步骤三：对水土保持地区的水土保持治理难度进行综合评价分析并计算得到水土保持地区的治理系数ZL，通过治理系数ZL将水土保持地区的治理等级标记为一等级、二等级或三等级；
在步骤二中，对异常区域的侵蚀特征进行标记的具体过程包括：通过存储模块获取到面蚀阈值，将面蚀系数与面蚀阈值进行比较：若面蚀系数大于面蚀阈值，则将异常区域的侵蚀特征标记为面蚀侵蚀；若面蚀系数小于等于面蚀阈值，则对监测图像进行深度分析；将异常区域的侵蚀特征发送至监管分析平台，监管分析平台接收到异常区域的侵蚀特征后将异常区域的侵蚀特征发送至综合评价模块；
在步骤二中，对监测图像进行深度分析的具体过程包括：由相互连接的凹陷格组成凹陷集合，将所有凹陷集合的元素数量进行求和取平均值得到凹陷系数，将监测图像中的凹陷集合的数量标记为凹表值，通过存储模块获取到凹陷阈值与凹表阈值，将凹陷系数、凹表值分别与凹陷阈值、凹表阈值进行比较：若凹陷系数小于凹陷阈值且凹表值大于等于凹表阈值，则将异常区域的侵蚀特征标记为溅蚀侵蚀；否则，将异常区域的侵蚀特征标记为细沟侵蚀。
2.根据权利要求1所述的一种水土保持准实时精细化监管定量评价方法，其特征在于，在步骤一中，径流数据JL为监测区域的径流量，侵蚀数据QS为监测区域的土壤侵蚀量，扰动数据RD为监测区域的扰动地块面积值。
3.根据权利要求2所述的一种水土保持准实时精细化监管定量评价方法，其特征在于，在步骤一中，将监测区域标记为正常区域或异常区域的具体过程包括：通过存储模块获取到流失阈值LSmax，将监测区域的流失系数LS与流失阈值LSmax进行比较：若流失系数LS小于流失阈值LSmax，则判定监测区域的土壤保持状态满足要求，将对应监测区域标记为正常区域；若流失系数LS大于等于流失阈值LSmax，则判定监测区域的土壤保持状态不满足要求，将对应监测区域标记为异常区域。
4.根据权利要求3所述的一种水土保持准实时精细化监管定量评价方法，其特征在于，在步骤二中，将像素格标记为面蚀格或凹陷格的具体过程包括：通过存储模块获取到灰度阈值，将像素格的灰度值与灰度阈值进行比较：若像素格的灰度值小于灰度阈值，则将对应的像素格标记为凹陷格；若像素格的灰度值大于等于灰度阈值，则将对应的像素格标记为面蚀格。
5.根据权利要求4所述的一种水土保持准实时精细化监管定量评价方法，其特征在于，在步骤三中，水土保持地区的治理系数ZL的获取过程包括：获取水土保持地区的异常区域的数量并标记为异常数据YC，对所有异常区域的流失系数LC进行求和取平均值得到水土保持地区的流失表现值LB，将水土保持地区中侵蚀特征为面蚀侵蚀、溅蚀侵蚀以及细沟侵蚀的异常区域的数量分别标记为面蚀值、溅蚀值以及细沟值，对面蚀值、溅蚀值以及细沟值进行方差计算得到水土保持地区的集中数据JZ；
对异常数据YC、流失表现值LB以及集中数据JZ进行数值计算得到水土保持地区的治理系数ZL。
6.根据权利要求5所述的一种水土保持准实时精细化监管定量评价方法，其特征在于，在步骤三中，将水土保持地区的治理等级标记为一等级、二等级或三等级的具体过程包括：通过存储模块获取到治理阈值ZLmin、ZLmax，将水土保持地区的治理系数ZL与治理阈值ZLmin、ZLmax进行比较：若ZL≤ZLmin，则将水土保持地区的治理等级标记为三等级；若ZLmin＜ZL＜ZLmax，则将水土保持地区的治理等级标记为二等级；若ZL≥ZLmax，则将水土保持地区的治理等级标记为一等级；将水土保持地区的治理等级发送至监管分析平台，监管分析平台将接收到的水土保持地区的治理等级发送至管理人员的手机终端。
7.根据权利要求1-6任一项所述的一种水土保持准实时精细化监管定量评价方法，其特征在于，应用于一种水土保持准实时精细化监管定量评价系统当中，包括监管分析平台，所述监管分析平台通信连接有区域监测模块、特征分析模块、综合评价模块以及存储模块；
所述区域监测模块用于对水土保持地区进行区域性监测分析并将监测区域标记为正常区域或异常区域；
所述特征分析模块用于对异常区域的侵蚀特征进行分析并将侵蚀特征标记为面蚀侵蚀、溅蚀侵蚀或细沟侵蚀；
所述综合评价模块用于对水土保持地区的水土保持治理难度进行综合评价分析并将治理等级标记为一等级、二等级或三等级。
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|---|
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