一种基于物联网的土地信息测绘系统的制作方法

本发明涉及物联网，具体为一种基于物联网的土地信息测绘系统。

背景技术：

1、物联网技术作为当今信息科技的重要组成部分，正在迅速改变农业领域的传统管理模式，物联网通过连接各种传感器、设备和系统，实现了信息的实时采集、传输和处理，极大地提高了农业生产的智能化水平，基于物联网的土地信息测绘通过部署在不同区域的传感器网络，实时采集土壤状态、植物生长状态等关键数据。这些数据通过物联网进行传输和处理，从而构建出一个全面的土地信息图谱。

2、目前，农业生产中的区域划分和管理仍然依赖于传统的经验和统一的管理策略。这种方式忽略了不同区域之间的土地特性差异，如土壤成分、地形坡度和光照强度等，导致了管理策略的单一性和不精准性，例如，在农田内，不同区域可能需要不同的水肥管理方案，而现有的统一施肥、统一灌溉或打药方式，难以满足这些差异化需求，这种“一刀切”的管理方式，往往会造成资源的浪费，如水分过多导致土壤侵蚀，或者肥料过少影响作物生长。同时，由于无法根据具体区域的实际情况进行差异化的操作，还可能导致作物产量和质量的不均衡，部分区域的作物产量较低，整体的农业效益难以最大化。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于物联网的土地信息测绘系统，解决了背景技术中提到的问题。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于物联网的土地信息测绘系统，包括传感器网络模块、数据分析模块、区域划分模块、管理决策模块、反馈优化模块和可视化模块；

3、所述传感器网络模块通过对土地进行划分的若干区域部署物联网络传感器，通过部署的网络传感器进行采集土壤状态信息和植物生长状态信息，组成物联网采集数据组；

4、所述数据分析模块通过对物联网采集数据组进行分析获取土壤盐分含量因子、植物生长状态因子和土壤活性因子，组成区域i的特征向量；

5、所述区域划分模块根据获取的特征向量使用基于聚类分析的方法进行相似性划分，将区域特征向量进行特征值标准化，再使用欧几里得距离计算区域间的相似性距离，获取相似特征区域的集和簇类型，组成簇数据cm；

6、所述管理决策模块根据接收到的簇数据cm进行分析特征的均值和标准差，获取簇数据cm特征均值和特征标准差，进行拟合后获取管理需求指数；

7、所述反馈优化模块根据管理需求指数进行相关人员通知和提示，对执行管理需求指数后进行实时检测区域i的特征向量并进行分析获取反馈调控指数，根据反馈调控指数进行自适应通知和提示管理需求指数的调整结果；

8、所述可视化模块用于生成土地管理的综合报告可视化页面，通过可视化方式展示区域的状态和调整结果状态，包括利用地图和图表可视化工具，展示区域划分和生成区域的报告。

9、优选的，所述传感器网络模块包括区域划分单元和数据采集传输单元；

10、所述区域划分单元通过在每个划分的区域内部署相关的物联网传感器，用于实时监测和采集土壤状态信息和植物生长状态信息，包括土壤湿度传感器、激光测距传感器、光合作用测量仪、温度传感器、电导率传感器、光照传感器和摄像头传感器；

11、所述数据采集传输单元通过对部署的网络传感器进行采集土壤状态信息和植物生长状态信息，组成物联网采集数据组，包括土壤湿度、电导率、土壤温度值、浓度值、植物平均高度值、植物叶面积和植物密度。

12、优选的，所述数据分析模块包括向量分析单元；

13、所述向量分析单元通过对物联网采集数据组进行分析获取土壤盐分含量因子、植物生长状态因子和土壤活性因子，组成区域i的特征向量；

14、其中，区域i的特征向量具体为={，，}。

15、优选的，所述土壤盐分含量因子ssalt通过以下计算公式获取：

16、；

17、式中，表示电导率，表示土壤温度值，表示温度修正常数，exp表示指数函数；

18、所述植物生长状态因子通过以下计算公式获取：

19、；

20、式中，表示浓度值变化值，表示植物平均高度值，△h表示植物高度差异峰值，表示植物叶面积，t表示固定测试周期时长，表示植物密度；

21、所述土壤活性因子通过以下计算公式获取：

22、；

23、式中，表示土壤湿度，eh表示氧化还原电位，氧化还原电位的修正常数。

24、优选的，所述区域划分模块包括标准化单元和聚类分析单元；

25、所述标准化单元根据获取所有区域的特征向量使用基于聚类分析的方法进行相似性划分，将区域的特征向量进行特征值标准化；

26、其中，特征值标准化通过以下计算公式进行处理：

27、；

28、式中，表示区域i标准化后的第k个特征值，表示原始特征值，具体表示区域i的第k个未标准化处理的特征值，表示第k个特征值的均值，表示第k个特征值的标准差；

29、所述聚类分析单元通过使用欧几里得距离计算区域间的相似性距离，通过获取每个区域间的相似性距离进行填充距离矩阵元素，组成区域i和区域j的距离矩阵d[i，j]，将所有距离矩阵d[i，j]进行冒泡排序获取相邻的距离矩阵d[i，j]标记为相似特征区域的集合簇类型，具体为特征值k类型的集合簇类型，组成簇数据cm，具体为cm=[ck，ck+1，...，cm]。

30、优选的，所述相似性距离通过以下公式计算获取：

31、；

32、式中，表示相似性距离，具体表示区域i和区域j之间的欧几里得距离，n表示特征向量长度，具体表示特征向量包括的特征值总数，k表示特征因子索引，第k个特征值，表示区域j在标准化后的第k个特征值。

33、优选的，所述管理决策模块包括簇处理单元和管理指数单元；

34、所述簇处理单元根据接收到的簇数据cm进行分析特征的均值和标准差，获取簇数据c特征均值和特征标准差；

35、其中，特征均值通过以下计算公式获取：

36、；

37、式中，表示簇数据中第m个集合簇类型的特征均值，具体表示簇数据cm中第k个特征的均值，|cm|表示簇数据总数，具体表示为组成簇数据cm的距离矩阵长度，表示区域i的第k个特征值；

38、特征标准差通过以下计算公式获取：

39、；

40、式中，表示特征标准差，具体表示簇数据中第m个集合簇类型的特征标准差；

41、所述管理指数单元根据获取簇数据cm特征均值特征均值和特征标准差，进行拟合后获取管理需求指数。

42、优选的，所述管理需求指数通过以下计算公式获取：

43、；

44、式中，表示管理需求指数，具体表示簇数据cm的管理需求，包括施肥调控、施药调控和水分调控，表示特征均值的预设权重值，表示特征标准差的预设权重值。

45、优选的，所述反馈优化模块包括反馈通知单元和反馈检测单元；

46、所述反馈通知单元根据管理需求指数与预设的管理需求通知阈值xq进行匹配，获取管理需求通知结果，并根据管理需求通知结果进行相关人员通知和提示，通知包括手机短信、预设语音提示和可交互页面弹框提示；

47、所述管理需求通知结果通过以下匹配方式获取：

48、管理需求指数＜管理需求通知阈值xq，获取管理需求通知发送结果；

49、管理需求指数≥管理需求通知阈值xq，获取管理需求通知不发送结果；

50、所述反馈检测单元对执行管理需求指数后进行实时检测区域i的特征向量并进行分析获取反馈调控指数，根据反馈调控指数对管理需求指数通过计算公式进行自适应通知和提示管理需求指数的调整结果；

51、所述反馈调控指数通过以下计算公式获取：

52、；

53、式中，表示执行管理需求指数后记录的区域i的特征向量，表示执行管理需求指数前记录的区域i的特征向量，表示调控预设权重值。

54、优选的，所述可视化模块包括可视化单元；

55、所述可视化单元用于生成土地管理的综合报告的可视化页面，通过可视化方式展示区域的状态和调整结果状态，包括利用地图和图表可视化工具，展示区域划分和生成区域的报告，包括使用地图绘制工具和图表绘制工具进行动态展示区域的土地信息和植物生长状态信息。

56、本发明提供了一种基于物联网的土地信息测绘系统，具备以下有益效果：

57、（1）系统运行时，通过传感器网络模块实时采集不同区域的土壤和植物生长状态信息，并将这些数据进行深入分析，获取土壤盐分含量因子、植物生长状态因子和土壤活性因子，从而准确地定义区域特征，然后，通过先进的聚类分析算法，系统能够将不同区域根据相似性进行科学划分，生成具有一致性特征的管理单元，这种精细化的土地区域划分绘测方式，使得每个区域都能得到量身定制的管理方案，确保资源的合理分配与利用，避免了水肥浪费和资源过度使用，此外，反馈优化模块还可以实时监控并调整管理措施，确保作物在生长过程中能够得到最优的资源配置，最终，通过系统生成的可视化报告，管理人员可以清晰地看到各个区域的土地绘测划分状态和调整效果，提高了农业生产的效率和效益，解决了由于区域特性差异带来的不均衡产量和资源浪费问题，最终达到通过土地信息的测绘能够准确地反映不同区域的土地特性。

58、（2）通过标准化单元和聚类分析单元，精细化地对不同区域的土地特性进行标准化处理，并计算区域间的相似性距离，从而实现了对区域的精准划分，确保了各区域的特征差异得以充分考虑，还通过优化后的簇数据cm，提供了可靠的基础数据用于进一步的管理决策，精确地计算出各区域的特征均值和特征标准差，并据此拟合出具体的管理需求指数，实现了对施肥、施药和水分调控的智能化管理，尽可能的避免了传统农业管理中的资源浪费和不均衡现象，还为土地绘测提供了更加可视化、可控的调控手段，大大提高了作物产量和质量。

59、（3）根据管理需求指数与预设的管理需求通知阈值xq的匹配结果，精准地发送或不发送管理需求通知，确保通知的准确性和及时性。随后，通过反馈检测单元对执行管理需求指数后的区域特征向量进行实时检测与分析，系统能够动态获取反馈调控指数，并据此调整管理策略。这种机制不仅提高了管理决策的精确度，还使得土地绘测过程更加灵活可控，减少了资源浪费和错误决策的发生。可视化模块则通过地图和图表工具，将土地绘测管理过程中的各种信息以直观的方式展示出来，使得管理者能够清晰地了解区域状态和调整结果，提升了决策的透明度和可操作性。