本发明涉及一种信息采集及数据处理技术领域，具体说，涉及一种农作物信息及样本的采集方法和系统。
背景技术：
农作物参数及样本是进行农业科学研究的基础，目前农作物参数及样本采集的大部分工作都是采用科研人员实地测量取样的传统方法。通过设立的固定站点或者流动监测站点，深入田间地头进行实地取样和观测。固定站点设立具有一定的代表性，科研人员可以较为方便的获得所需样本和多种测量参数，为科学研究长期积累数据，但是固定站点的建设和运行成本很高，无法进行大规模建设，无法获得大范围的科研数据。而流动监测站点工作量大，完成一年的采集任务需要投入科研人员大量的时间，如果在大范围内展开，既需要大量的财务支出，并且还不能保证数据的及时性和同步性。
随着电子技术的发展，人们研制出了少量的自动采集装置及方法，使得野外观测难度降低、数据质量提高、可观测区域也大幅增加。例如，公开号为CN101980249A、发明名称为“一种作物发育及长势自动观测装置”的专利申请，公开了一种自动观测装置，对作物生长信息进行实时自动采集和识别，通过网络在远程进行长期的观测、分析、测量，针对作物长势的自动测量，测量原理简单，测量结果准确。发明名称为“一种时空定位的野外地物信息采集、处理分析系统与方法”(公开号：CN1302033)的专利申请提供了另一种技术方案，即：在电源逆变器的支持下，利用一定配置的笔记本计算机和数码照相机、GPS接收机、手动输入器,通过开发出的软件系统，进行时空定位的野外地物信息采集与分析处理方法，可以广泛应用于地学、生态学、农学等领域中，主要以考察车辆作为运载工具，进行空间定位，采用点状或者线状采样方式，对野外地物信息进行获取与处理。
虽然包括上面两个专利申请在内的农作物参数采集的技术和方法相较传统方法有了较大的改进，但仅局限于小范围和少量参数的采集，对于大范围、多参数的采集要求，前述技术方案并不能达到稳定的业务运行要求，对于样本的采集更是无能为力。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供一种农作物信息及样本采集方法及系统，实现大范围农作物信息及样本的快速、有效采集。
为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，本发明提供了一种农作物信息及样本的采集方法，其中，包括：
根据预设的采集计划及农作物信息的目标采集参数，生成多个采集任务；
通过网络向多个经过筛选的采集终端下发与其对应的采集任务；
所述多个采集终端按照各自相应的采集任务进行农作物信息采集，并将采集到的农作物信息上传到数据中心；和
所述数据中心接收并处理所述多个采集终端发送来的农作物信息；
其中，上传到数据中心的所述农作物信息包括多种目标采集参数的采集数据，每种目标采集参数包括至少一个采集数据，所述采集数据包括采集地地理位置信息、采集时间信息和参数数据。
优选地，所述多个采集终端按照各自相应的采集任务进行农作物信息采集包括：
依据采集任务逐一采集所述多种目标采集参数的采集地地理位置信息、采集时间信息和对应的参数数据；
其中，将采集到的农作物信息上传到数据中心具体为：
将多种目标采集参数的采集数据打包上传给数据中心。
优选地，所述数据中心接收并处理所述多个采集终端发送来的农作物信息包括：
检测所述采集终端发送来的农作物信息是否包含了所有的目标采集参数的采集数据，如果有缺失，向对应的采集终端发送提示通知；
如果包含了所有的目标采集参数的采集数据，依据质量标准数据，对所述采集终端发送来的农作物信息进行质量评价，如果所述农作物信息符合质量标准，则标记农作物信息并保存，如果不符合质量标准，向对应的采集终端发送反馈通知；
依据对所述采集终端发送来的农作物信息的质量评价结果，计算并保存所述采集终端的采集数据有效率。
优选地，所述质量标准数据包括所有目标采集参数的数据有效范围，依据质量标准数据，对所述采集终端发送来的农作物信息进行质量评价包括以下过程：
依据预存的目标采集参数的数据有效范围，将所述采集终端发送来的农作物信中包含的多个目标采集参数数据逐一与其对应的数据有效范围进行对比，如果所述目标采集参数数据超出了其对应的数据有效范围，则所述目标采集参数不符合质量标准，如果所述目标采集参数数据在其对应的数据有效范围内，则所述目标采集参数符合质量标准。
优选地，所述质量标准数据包括目标采集参数的遥感影像数据，所述遥感影像数据包括地理位置信息、时间信息和参数数据；如果上传到数据中心的所述农作物信息包括同种、不同地理位置信息的目标采集参数数据，在对所述采集终端发送来的农作物信息进行质量评价之前，对所述采集终端发送来的农作物信息中的同种、不同地理位置信息的目标采集参数的采集数据转换为具有空间参考坐标系的矢量数据；其中，同种、不同地理位置的目标采集参数数据作为所述矢量数据的点属性；
所述对所述采集终端发送来的农作物信息进行质量评价包括：
将所述每一种目标采集参数的矢量数据叠加至与其时间信息和地理位置信息相匹配的遥感影像数据，计算并比较目标采集参数的矢量数据各点之间的第一空间差异趋势与遥感影像数据中相应各点的第二空间差异趋势是否一致，如果一致，则所述目标采集参数符合质量标准，如果不一致，则所述目标采集参数不符合质量标准。
优选地，在通过网络向多个经过筛选的采集终端下发与其对应的采集任务之前，还包括：
根据预存的每个采集终端的采集数据有效率，按照采集数据有效率从高到低的排序，筛选出排序高的多个采集终端；和
为所述多个采集任务匹配相应采集终端。
优选地，所述目标采集参数包括作物类型、土壤类型、植株密度、植株高度、灌溉状况、作物物候、作物长势、单产、种植面积、总产和病虫害状况多种信息的任意组合。
为解决上述技术问题，根据本发明的另一个方面，本发明还提供了一种农作物信息及样本的采集系统，其中，包括：
数据中心，根据预设的采集计划及农作物信息的目标采集参数，生成多个采集任务；和
多个采集终端，通过网络与所述数据中心通信，用于获取来自所述数据中心的采集任务，完成相应农作物信息及样本的采集，并将采集到的农作物信息通过网络上传给所述数据中心；
其中，上传到数据中心的所述农作物信息包括多种目标采集参数的采集数据，所述采集数据包括采集地地理位置信息、采集时间信息和参数数据，每种目标采集参数包括至少一个采集数据。
优选地，所述采集终端包括GPS单元，用于获取目标采集参数的采集地地理位置信息。
优选地，所述数据中心包括：
采集任务生成模块，用于根据预设的采集计划及农作物信息的目标采集参数，生成多个采集任务，通过网络向多个经过筛选的采集终端下发与其对应的采集任务；
数据评价模块，用于对采集终端上传来的农作物信息利用遥感影像数据进行质量评价；
采集终端评价模块，用于依据对所述采集终端发送来的农作物信息的质量评价结果，计算并保存所述采集终端的采集数据有效率；和
数据库，用于存储并维护农作物信息及采集终端信息。
本发明利用通信和网络技术，通过公众平台发布公众参与募集公告，筛选出符合农作物参数采集空间范围需求的应征者；将根据采集计划生成的采集任务发送给这些公众采集者有采集终端，通过公众采集者应用采集终端完成农作物信息的各种目标采集参数的采集，避免了传统方法采集简单农作物物理参数与农情信息耗时、费力、低效的缺陷。
附图说明
通过参照以下附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
图1为本发明所述农作物信息及样本采集系统的原理框图；
图2为本发明所述农作物信息及样本采集方法的流程图；
图3为本发明数据中心的原理框图；和
图4为本发明一实施例中的数据采集流程图。
具体实施方式
以下基于实施例对本发明进行描述，但是本发明并不仅仅限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。为了避免混淆本发明的实质，公知的方法、过程、流程没有详细叙述。另外附图不一定是按比例绘制的。
附图中的流程图、框图图示了本发明实施例的系统、方法、装置的可能的体系框架、功能和操作，流程图和框图上的方框可以代表一个模块、程序段或仅仅是一段代码，所述模块、程序段和代码都是用来实现规定逻辑功能的可执行指令。也应当注意，所述实现规定逻辑功能的可执行指令可以重新组合，从而生成新的模块和程序段。因此附图的方框以及方框顺序只是用来更好的图示实施例的过程和步骤，而不应以此作为对发明本身的限制。
如图1所示，为本发明所述农作物信息及样本采集系统的原理框图。如图2所示，为本发明所述农作物信息及样本采集方法的流程图。结合图1和图2，对本发明进行总体说明。
本发明所述系统包括数据中心1和多个采集终端2，在步骤S1，数据中心1根据预设的采集计划及农作物信息的目标采集参数，生成多个采集任务。
具体地，工作人员在数据中心1将需要进行参数及样本采集的地理位置、作物品种和作物的物候期等信息输入到数据中心，设置详细的采集计划，确定需要采集的目标采集参数及其要求(如样本数量、时间及空间分布范围)和评价标准等。从而生成采集任务。所述采集任务包括采集地点要求、采集时间要求、具体的采集参数、采集流程等。不同的采集终端，采集任务会有所差别，如作物品种不同时，采集时间、采集参数及采集流程也会不同，即使是相同的品种，但由于地理位置不同，采集时间也会不同。在下发任务之前，通常还要通过公众平台发布公众参与募集公告，筛选出符合农作物信息采集空间范围需求的应征者；制定农作物信息及样本采集的操作规范，利用多媒体技术和网络技术为选定的参与数据采集的公众开展数据采集规范培训。
步骤S2，数据中心1通过网络向多个经过筛选的采集终端2下发与其对应的采集任务。由于本发明要解决的是大范围的数据采集的问题，因此，采集终端2有很多个，尽管图1中仅图示出了有限的5个，但并不限于图示的数量，可以设置为实际需要的个数。这些采集终端由采集公众所持，分布在本次采集任务对应的地区。在此步骤，通常是依据采集时间要求，在规定的时间，通过网络向多个经过筛选的采集终端2下发与其对应的采集任务。
步骤S3，所述多个采集终端2按照各自相应的采集任务进行农作物信息采集，并将采集到的农作物信息采集数据打包上传到数据中心1。其中，上传到数据中心1的所述农作物信息包括多种目标采集参数的采集数据，每种目标采集参数包括至少一个采集数据，所述采集数据包括采集地的地理位置信息、采集时间信息和参数数据。所述目标采集参数包括作物类型、土壤类型、植株密度与高度、灌溉状况、作物物候、作物长势、单产、种植面积、总产和病虫害状况多种信息的任意组合。
步骤S4，所述数据中心1接收并处理所述多个采集终端发送来的农作物信息。包括对采集数据的完整性检查、质量评价和对采集终端的采集数据有效率的计算等。如果某个采集终端发送来的农作物信息缺少目标采集参数的采集数据，或者采集数据的质量不符合要求，则会通知该采集终端，要求其补充采集或重新采集等。
通过以上系统和方法，打破了传统的由科学家跋山涉水、亲力亲为进行农作物信息各种参数及样本采集的方式，采集终端的用户可以是任何一名符合要求的公众，而非科研人员，实现了大范围、多点、同步的数据观测与样本采集，能够获取空间分布广泛、时间连续的农作物参数。在节约了科研人员在野外地面观测、数据采集的时间、财务花费的同时，使得野外观测数据的采集更加及时、同步、高效。
图1中所述的数据中心1可通过网络与采集终端2进行通信，下发采集任务，处理采集终端2上传的采集数据，并建有数据库，存储有采集终端信息、采集任务信息、采集数据及各种处理数据等。具体地，参见图3，图3为本发明数据中心1的原理框图。
所述数据中心1包括：第一数据接口11、采集任务生成模块12、数据库13、数据评价模块14和采集终端评价模块15。采集任务生成模块12从所述数据库中获取预设的采集计划及农作物信息的目标采集参数，从而生成多个采集任务，根据数据库中的采集终端信息，筛选出合适的采集终端，通过第一数据接口11，经由网络将采集任务发送给对应的采集终端。其中，数据库13中存储有采集终端相关信息，包括采集终端的身份信息、可以采集数据的地理位置信息，另外，数据库中还存储有对应于每一个采集终端的采集数据有效率，用于在采集任务发布且有众多采集终端应征时，对采集终端进行自动优化筛选。采集终端的采集数据有效率按由高到低排序，当需要选择采集终端时，按照采集终端需求量(如需求N个)，从众多采集终端中，筛选出有效率高的前N个采集终端来开展采集任务
当数据中心1通过第一数据接口11接收到采集终端2上传来的农作物信息时，由数据评价模块14对其进行评价。具体为：首先进行完整性检测，即检测所述采集终端发送来的农作物信息是否包含了所有的目标采集参数的采集数据，如果有缺失，向对应的采集终端发送提示通知；如果包含了所有的目标采集参数的采集数据，依据质量标准数据，对所述采集终端发送来的农作物信息进行质量评价，如果所述农作物信息符合质量标准，则标记农作物信息并保存到数据库13中，如果不符合质量标准，向对应的采集终端发送反馈通知。
其中，进行质量评价的方法有两种，一种为：在数据库中存储有所有目标采集参数的数据有效范围，依据预存的目标采集参数的数据有效范围，将所述采集终端发送来的农作物信中包含的多个目标采集参数数据逐一与其对应的数据有效范围进行对比，如果所述目标采集参数数据超出了其对应的数据有效范围，则所述目标采集参数不符合质量标准，如果所述目标采集参数数据在其对应的数据有效范围内，则所述目标采集参数符合质量标准。例如对于“单产”这一目标采集参数，在数据库中存储有对于某种作物的单产的一个上、下限范围，如果采集终端发送来的“单产”这一种目标采集参数数据不在这个范围内，说明该用户对“单产”这一目标采集参数的采集不符合质量标准，此时，将向所述发送该采集数据的采集终端发送通知，要求其重新采集。如果在这个范围内，则将该参数数据保存到数据库13中，为了区分，通常会加上标记。
另一种质量评价的方法为，利用遥感影像数据作为对比的依据。在数据库13中存储有本次采集任务中目标采集参数与采集时间一致的遥感影像数据，所述遥感影像数据是具有准确地理位置信息、时间信息的相关参数数据。通常，上传到数据中心的所述农作物信息中，根据采集要求，同一种目标采集参数会包括多个采集数据，即在不同地理位置对同一目标采集参数进行多次采集。因而，同一种目标采集参数对应不同的地理位置会有不同的参数数据，并相应的在数据13中也存储了与其对应的遥感影像数据。
由于遥感影像数据是具有空间参考坐标系的数据，因此，需要对接收到的采集数据进行转换，将采集终端发送来的农作物信息中的每一种目标采集参数转换为具有空间参考坐标系的矢量数据，其中，不同地理位置的目标采集参数数据作为所述矢量数据的点属性。
关于数据转换，具体为，将接收到的文本数据转换为空间矢量数据模块。其中的文本数据自带有经度、纬度、属性信息(即具体的参数数据)，通过调用的地理信息系统平台-ArcMap的AddData工具，将文本信息自动加载至AcrMap平台中；同时调用DisplayXYData工具，自动设置X属性坐标为经度，Y属性坐标为纬度，选择输入的坐标系统为GCS_WGS_1984坐标(坐标单位：度，坐标中央经线：格林威治0°经线，参考椭球体，D_WGS_1984，椭球：WGS_1984，长半轴:6378137.0，短半轴：6356752.314245179，偏心率：298.257223563)，将文本信息转化为具有经纬度地理坐标的点状矢量数据，在转换的过程中，文本数据属性信息自动加载至点状矢量数据中。
转换完之后，将所述每一种目标采集参数的矢量数据叠加至与其时间信息和地理位置信息相匹配的遥感影像数据，计算目标采集参数的矢量数据各点之间的第一空间差异的趋势与遥感影像数据中相应各点的第二空间差异的趋势，如果所述空间差异的趋势保持一致，则所述目标采集参数符合质量标准，如果所述空间差异的趋势不一致，则所述目标采集参数不符合质量标准。其中，所述的空间差异的趋势是指各点之间数据值是增加的趋势，还是减少的趋势。例如，对于“植株高度”这一目标采集参数，有A、B、C、D共4个不同地理位置的采集数据，分别为120cm、125cm、110cm、118cm。AB点之间的空间差异的趋势为增加，BC点之间的空间差异的趋势为减少，CD点之间的空间差异的趋势为增加。对应的，在遥感影像数据中，对应该A、B、C、D4个不同地理位置的采集数据分别为121cm、124cm、111cm、119cm。则在遥感影像数据中，AB点之间的空间差异的趋势为增加，BC点之间的空间差异的趋势为减少，CD点之间的空间差异的趋势为增加。将从采集数据中得到的各点之间的空间差异的趋势与从遥感影像数据中得到的各点之间的空间差异的趋势进行对比，如AB点，这两个空间差异趋势均是增加，BC点之间的空间差异的趋势均为减少，CD点之间的空间差异的趋势均是增加，则比较之间将从采集数据中得到的各点之间的空间差异的趋势与从遥感影像数据中得到的各点之间的空间差异的趋势一致，虽然在具体数据值上有小的差别，但是总的空间差异的趋势一致，则说明该采集数据符合质量标准。相反，如果遥感影像数据中，B的数据是118，则在遥感影像数据中，AB点之间的空间差异的趋势为减少，而采集数据中的AB点之间的空间差异的趋势为增加，则二者的空间差异的趋势不一致，则说明该采集数据不符合质量标准，需要重新采集。
当得到数据质量评价结果后，采集终端评价模块15依据所述质量评价结果，计算所述采集终端的采集数据有效率，并将其保存到数据库中。以此作为下次筛选采集终端的依据。
另外，数据中心在接收处理完所有的采集终端的采集数据后，将处理完的所有数据汇总，制成相应格式的文件，以供查阅和参考。
关于本发明所述的采集终端2，其包括有GPS单元和图像采集单元，GPS单元用于采集地理位置信息，图像采集单元用于采集样本的图像信息。当采集终端将接收到的采集任务分解为具体的子任务。然后再依照子任务的优先级依次执行相应的子任务，从而得到相应目标采集参数的采集数据。如图4所示，为本发明一实施例中的采集终端进行数据采集的流程图。
步骤S31，采集终端接收采集任务。
步骤S32，采集终端对该采集任务进行分解，以得到不同的任务，并赋予所述多个子任务的执行优先级。
步骤S33，执行子任务一，在取样前进行地理位置坐标及样品图像的采集。在一具体实施例中，在冬小麦成熟前，采集终端用户在执行子任务一时，准备好所需的工具，如采集终端(如智能手机)、镰刀、样框、样品袋、尺子，选择面积较大的农田作为样地，样地不能靠近村庄和公路。在选择样方时，尽量位于大片田块中心，使用手机GPS记录下该点坐标并拍照。
步骤S34，执行子任务二，取样。即使用1m*1m的固定框架，框选1m*1m的小麦样方进行取样，在取样品时，使用镰刀从小麦根部(地上部分)砍下，将麦穗连同秸秆一起放入保鲜袋中进行封装。
步骤S35，执行子任务三，取样后进行地理位置坐标及样品图像的采集，再次使用手机GPS记录下该点坐标并拍照。
步骤S36，将数据录入系统，存放到相应的存储介质中，通过网络将对应该目标采集参数的数据打包上传到数据中心。
步骤S37，执行子任务四，把该样品以快递的形式邮寄给到数据中心。
步骤S38，并将快递单号上传到数据中心以供查。
步骤S39，查看是收到要求补充采集或重新采集的通知，如果采集的样品均合格，则采集任务完成，否则，在步骤S40，根据通知进行相应的补充采集或重新采集。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。