土壤墒情数据重建方法及预报方法技术

本发明专利技术提供一种土壤墒情数据重建方法及预报方法，涉及土壤分析技术领域，该方法包括获取目标区域内目标虚拟站点的第一历史土壤墒情影响数据，所述目标虚拟站点用于表征重建土壤墒情数据的空间位置；将所述第一历史土壤墒情影响数据输入至土壤墒情数据重建模型，得到所述土壤墒情数据重建模型输出的所述目标虚拟站点的历史土壤墒情数据重建结果。该方法通过目标真实站点测量所得的数据训练得到土壤墒情数据重建模型，可以实现目标虚拟站点的历史土壤墒情数据的重建，补全了目标区域内未对应有真实站点的空间位置的历史土壤墒情数据，可以实现区域土壤墒情的表征。可以实现区域土壤墒情的表征。可以实现区域土壤墒情的表征。

【技术实现步骤摘要】
土壤墒情数据重建方法及预报方法


[0001]本专利技术涉及土壤分析
，尤其涉及一种土壤墒情数据重建方法及预报方法。

技术介绍

[0002]土壤墒情，即作物根区的土壤含水状况，是评价作物水分亏缺状态的关键。目前，土壤墒情的监测方式已经从早期的人工土壤烘干判定法发展为传感器自动测定。以时域反射（Time Domain Reflectometry，TDR）测量技术、频域反射（Frequency Domain Reflectometry，FDR）测量技术为代表，以传感器的安装位置为站点，通过传感器测量不同深度下土壤的介电常数和介质损耗等介电性质参数进而转化为站点实际的土壤体积含水量。配合4G、5G网络等的无线通信网络，能够实现站点原位监测的土壤墒情物联网监测网络。
[0003]然而，气象、土壤理化性质等因素的高度异质性，决定了站点的土壤墒情难以有效表征一个区域的土壤墒情。同时，传感器的安装及维护成本较高，无法通过在区域内安装大量传感器的方式实现对该区域的土壤墒情的准确表征。
[0004]因此，现亟须提供一种土壤墒情数据重建方法，以实现区域土壤墒情的表征。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种土壤墒情数据重建方法及预报方法，用以解决现有技术中存在的缺陷。
[0006]本专利技术提供一种土壤墒情数据重建方法，包括：获取目标区域内目标虚拟站点的第一历史土壤墒情影响数据，所述目标虚拟站点用于表征重建土壤墒情数据的空间位置；将所述第一历史土壤墒情影响数据输入至土壤墒情数据重建模型，得到所述土壤墒情数据重建模型输出的所述目标虚拟站点的历史土壤墒情数据重建结果；其中，所述土壤墒情数据重建模型基于所述目标虚拟站点对应的目标真实站点的第二历史土壤墒情影响数据以及历史土壤墒情数据测量结果进行训练得到。
[0007]根据本专利技术提供的一种土壤墒情数据重建方法，所述目标虚拟站点以及所述目标真实站点基于如下方法确定：获取所述目标区域的时序卫星遥感数据，并基于所述时序卫星遥感数据，构建时空立方体；所述时空立方体包括多个时间柱，每个时间柱对应于所述时序卫星遥感数据中一个像素位置的时序数据；选取所述时序卫星遥感数据中的任一像素位置作为备选虚拟站点，并确定所述备选虚拟站点对应的目标时间柱，计算所述目标时间柱与所述时空立方体中除所述目标时间柱外的其他时间柱之间的时序数据相关性；基于所述时序数据相关性大于第一预设阈值的其他时间柱对应的像素位置，构建
目标平面区域，并确定所述目标平面区域内真实站点的数量，若所述数量大于第二预设阈值，则确定所述备选虚拟站点为所述目标虚拟站点，并确定所述真实站点为所述目标真实站点。
[0008]根据本专利技术提供的一种土壤墒情数据重建方法，所述获取目标区域内目标虚拟站点的第一历史土壤墒情影响数据，具体包括：每隔第一预设时间段，获取一次所述第一历史土壤墒情影响数据；相应地，所述将所述第一历史土壤墒情影响数据输入至土壤墒情数据重建模型，得到所述土壤墒情数据重建模型输出的所述目标虚拟站点的历史土壤墒情数据重建结果，具体包括：确定每次获取所述第一历史土壤墒情影响数据的第一获取时刻；将每次获取的所述第一历史土壤墒情影响数据输入至所述土壤墒情数据重建模型，得到所述土壤墒情数据重建模型输出的所述目标虚拟站点在所述第一获取时刻的历史土壤墒情数据重建结果。
[0009]根据本专利技术提供的一种土壤墒情数据重建方法，所述将每次获取的所述第一历史土壤墒情影响数据输入至所述土壤墒情数据重建模型，得到所述土壤墒情数据重建模型输出的所述目标虚拟站点在所述第一获取时刻的历史土壤墒情数据重建结果，之后还包括：每隔第二预设时间段，对所述第二历史土壤墒情影响数据以及所述历史土壤墒情数据测量结果进行更新，并基于更新后的第二历史土壤墒情影响数据以及更新后的历史土壤墒情数据测量结果对所述土壤墒情数据重建模型进行更新，得到更新后的土壤墒情数据重建模型；若所述更新后的土壤墒情数据重建模型的重建误差小于所述土壤墒情数据重建模型，则将每次对所述土壤墒情数据重建模型进行更新后的第二预设时间段内每次获取的所述第一历史土壤墒情影响数据，输入至所述更新后的土壤墒情数据重建模型，得到所述更新后的土壤墒情数据重建模型输出的所述目标虚拟站点在所述第一获取时刻的历史土壤墒情数据重建结果。
[0010]本专利技术还提供一种土壤墒情数据预报方法，包括：获取待预报站点的历史土壤墒情数据、历史气象环境数据以及未来气象环境数据；将所述历史土壤墒情数据、所述历史气象环境数据以及所述未来气象环境数据输入至土壤墒情数据预报模型，得到所述土壤墒情数据预报模型输出的所述待预报站点的未来土壤墒情数据；其中，所述土壤墒情数据预报模型基于样本站点在第三预设时间段的第一历史土壤墒情数据样本、历史气象环境数据样本、预测得到的所述样本站点在第四预设时间段的未来气象环境数据样本以及所述样本站点在所述第四预设时间段的第二历史土壤墒情数据样本训练得到，所述样本站点包括所述目标虚拟站点，或包括所述目标虚拟站点以及所述真实站点，所述目标虚拟站点对应的第一历史土壤墒情数据样本以及第二历史土壤墒情数据样本均基于上述的土壤墒情数据重建方法得到。
[0011]根据本专利技术提供的一种土壤墒情数据预报方法，所述获取待预报站点的历史土壤墒情数据、历史气象环境数据以及未来气象环境数据，具体包括：
每隔第五预设时间段，获取一次所述历史土壤墒情数据、所述历史气象环境数据以及所述未来气象环境数据；相应地，所述将所述历史土壤墒情数据、所述历史气象环境数据以及所述未来气象环境数据输入至土壤墒情数据预报模型，得到所述土壤墒情数据预报模型输出的所述待预报站点的未来土壤墒情数据，具体包括：确定每次获取所述历史土壤墒情数据、所述历史气象环境数据以及所述未来气象环境数据的第二获取时刻；将每次获取的所述历史土壤墒情数据、所述历史气象环境数据以及所述未来气象环境数据，输入至所述土壤墒情数据预报模型，得到所述土壤墒情数据预报模型输出的、所述待预报站点在所述第二获取时刻的未来土壤墒情数据。
[0012]本专利技术还提供一种土壤墒情数据重建系统，包括：第一获取模块，用于获取目标区域内目标虚拟站点的第一历史土壤墒情影响数据，所述目标虚拟站点用于表征重建土壤墒情数据的空间位置；数据重建模块，用于将所述第一历史土壤墒情影响数据输入至土壤墒情数据重建模型，得到所述土壤墒情数据重建模型输出的所述目标虚拟站点的历史土壤墒情数据重建结果；其中，所述土壤墒情数据重建模型基于所述目标虚拟站点对应的目标真实站点的第二历史土壤墒情影响数据以及历史土壤墒情数据测量结果进行训练得到。
[0013]本专利技术还提供一种土壤墒情数据预报系统，包括：第二获取模块，用于获取待预报站点的历史土壤墒情数据、历史气象环境数据以及未来气象环境数据；数据预报模块，用于将所述历史土壤墒情数据、所述历史气象环境数据以及所述未来气象环境数据输入至土壤墒情数据预报模型，得到所述土壤墒情数据预报模型输出的所述待预报站点的未来土壤墒情数据；其中，所述土壤墒情数据预报模型基于样本站点在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种土壤墒情数据重建方法，其特征在于，包括：获取目标区域内目标虚拟站点的第一历史土壤墒情影响数据，所述目标虚拟站点用于表征重建土壤墒情数据的空间位置；将所述第一历史土壤墒情影响数据输入至土壤墒情数据重建模型，得到所述土壤墒情数据重建模型输出的所述目标虚拟站点的历史土壤墒情数据重建结果；其中，所述土壤墒情数据重建模型基于所述目标虚拟站点对应的目标真实站点的第二历史土壤墒情影响数据以及历史土壤墒情数据测量结果进行训练得到。2.根据权利要求1所述的土壤墒情数据重建方法，其特征在于，所述目标虚拟站点以及所述目标真实站点基于如下方法确定：获取所述目标区域的时序卫星遥感数据，并基于所述时序卫星遥感数据，构建时空立方体；所述时空立方体包括多个时间柱，每个时间柱对应于所述时序卫星遥感数据中一个像素位置的时序数据；选取所述时序卫星遥感数据中的任一像素位置作为备选虚拟站点，并确定所述备选虚拟站点对应的目标时间柱，计算所述目标时间柱与所述时空立方体中除所述目标时间柱外的其他时间柱之间的时序数据相关性；基于所述时序数据相关性大于第一预设阈值的其他时间柱对应的像素位置，构建目标平面区域，并确定所述目标平面区域内真实站点的数量，若所述数量大于第二预设阈值，则确定所述备选虚拟站点为所述目标虚拟站点，并确定所述真实站点为所述目标真实站点。3.根据权利要求1或2所述的土壤墒情数据重建方法，其特征在于，所述获取目标区域内目标虚拟站点的第一历史土壤墒情影响数据，具体包括：每隔第一预设时间段，获取一次所述第一历史土壤墒情影响数据；相应地，所述将所述第一历史土壤墒情影响数据输入至土壤墒情数据重建模型，得到所述土壤墒情数据重建模型输出的所述目标虚拟站点的历史土壤墒情数据重建结果，具体包括：确定每次获取所述第一历史土壤墒情影响数据的第一获取时刻；将每次获取的所述第一历史土壤墒情影响数据输入至所述土壤墒情数据重建模型，得到所述土壤墒情数据重建模型输出的所述目标虚拟站点在所述第一获取时刻的历史土壤墒情数据重建结果。4.根据权利要求3所述的土壤墒情数据重建方法，其特征在于，所述将每次获取的所述第一历史土壤墒情影响数据输入至所述土壤墒情数据重建模型，得到所述土壤墒情数据重建模型输出的所述目标虚拟站点在所述第一获取时刻的历史土壤墒情数据重建结果，之后还包括：每隔第二预设时间段，对所述第二历史土壤墒情影响数据以及所述历史土壤墒情数据测量结果进行更新，并基于更新后的第二历史土壤墒情影响数据以及更新后的历史土壤墒情数据测量结果对所述土壤墒情数据重建模型进行更新，得到更新后的土壤墒情数据重建模型；若所述更新后的土壤墒情数据重建模型的重建误差小于所述土壤墒情数据重建模型，则将每次对所述土壤墒情数据重建模型进行更新后的第二预设时间段内每次获取的所述第一历史土壤墒情影响数据，输入至所述更新后的土壤墒情数据重建模型，得到所述更新
后的土壤墒情数据重建模型输出的所述目标虚拟站点在所述第一获取时刻的历史土壤墒情数据重建结果。5.一种土壤墒情数据预报方法，其特征在于，包括：获取待预报站点的历史土壤墒情数据、历史气象环境数据以及未来气象环境数据；将所述历史土壤墒情数据、所述历史气象环境数据以及所述未来气象环境数据输入至土壤墒情数据预报模型，得到所述土壤墒情数据预报模型输出的所述待预报站点的未来土壤墒情数据；其中，所述土壤墒情数据预报模型基于样本站点在第三预设时间段的第一历史土...

【专利技术属性】
技术研发人员：张钟莉莉，于景鑫，郑文刚，吴勇，陈广锋，沈欣，李作麟，
申请(专利权)人：北京市农林科学院智能装备技术研究中心，
类型：发明
国别省市：