一种基于物联网的乡村土地遥感监测方法及系统

本发明涉及遥感监测领域，特别是一种基于物联网的乡村土地遥感监测方法及系统。

背景技术：

1、遥感监测是通过卫星、无人机、飞艇等遥感平台获取地球表面信息并进行监测分析的过程，通过遥感设备将电磁波发射至待监测地方并接收反射的电磁波，然后将这些反射的电磁波转换为图像或数字数据进行分析，具有覆盖范围广、数据获取方便和实时性强的优点。贩卖农作物是乡村农民养家糊口的手段，而乡村土地中的耕地区域是养殖农作物的地方，耕地区域的环境及土壤性质对农作物的生长及是否会造成病虫害的侵袭起决定性作用，受污染的耕地区域，种植的农作物的营养成分、卖相等会大幅度下降，污染严重的耕地区域甚至不能种植农作物，所以需要对耕地区域进行监测，使用遥感技术可以对耕地区域进行监测并获取对污染耕地区域的修复方法。

技术实现思路

1、本发明克服了现有技术的不足，提供了一种基于物联网的乡村土地遥感监测方法及系统。

2、为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

3、本发明第一方面提供了一种基于物联网的乡村土地遥感监测方法，包括以下步骤：

4、获取乡村土地的遥感图像，对所述乡村土地的遥感图像进行图像预处理和图像特征提取，得到乡村土地遥感数据；

5、基于乡村土地遥感数据，使用模糊评价算法对乡村土地进行土地作用分类，获得耕地区域；

6、对耕地区域的农作物病虫害情况进行分析，并制定病虫害的解决办法；

7、对耕地区域进行耕地状态实时监控，若耕地状态出现异常，则通过物联网对耕地区域发出预警信号，并计算污染耕地区域的面积变化情况；

8、对污染耕地区域的性质及周边环境进行分析，制定污染耕地区域的修复方法及修复顺序。

9、进一步的，本发明的一个较佳实施例中，所述获取乡村土地的遥感图像，对所述乡村土地的遥感图像进行图像预处理、图像特征提取及光谱特征提取，得到乡村土地遥感数据，具体为：

10、基于大数据网络获取待监测乡村土地范围的地理坐标，获取待监测的乡村土地范围，基于遥感卫星，获取所述待监测的乡村土地范围的卫星遥感图像；

11、令所述卫星遥感图像的像素坐标与所述地理坐标相对应，并基于大气透射模型，对所述卫星遥感图像进行大气校正和几何校正，得到校正卫星遥感图像；

12、对所述校正卫星遥感图像进行图像灰度化处理，并对灰度化处理后的校正卫星图像导入高斯滤波器中进行滤波降噪处理，得到滤波卫星遥感图像；

13、预设图像分割阈值范围，对滤波卫星遥感图像中的每一个像素点进行分析，若像素点的像素值在图像分割阈值范围内，则将像素点定义为目标像素点，像素点的像素值不在图像分割阈值范围内，则将像素点定义为背景像素点；

14、提取所述目标像素点，使无人机在目标像素点对应的土地上方工作，无人机搭载多光谱传感器，所述多光谱传感器获取目标像素点的光谱特征，基于像素点连接算法，结合所述目标像素点的光谱特征，得到乡村土地遥感数据。

15、进一步的，本发明的一个较佳实施例中，所述基于乡村土地遥感数据，使用模糊评价算法对乡村土地进行土地作用分类，获得耕地区域，具体为：

16、基于大数据检索，获取乡村土地中耕地的特征数据，所述乡村土地中耕地的特征数据包括耕地纹理特征、耕地颜色和光谱特征及耕犁排列特征；

17、根据所述耕地的特征数据，定义不同形状的隶属函数，基于所述不同形状的隶属函数，创建不同的模糊集合，并分别对不同的模糊集合进行取值范围定义；

18、基于所述不同的模糊集合，构建模糊规则，将所述模糊规则应用至乡村土地遥感数据中，使用模糊交算法、模糊并算法和模糊补算法对乡村土地遥感数据进行模糊运算，得到模糊输出值；

19、对所述模糊输出值使用平均值法进行解模糊化处理，得到乡村土地分类结果，对所述乡村土地分类结果进行汇总，得到汇总数据；

20、对所述汇总数据进行数据验证测试，当数据误差收敛至预设值，在数据验证测试后的汇总数据中提取获得耕地区域信息；

21、基于所述耕地区域信息，得到乡村土地中的耕地区域。

22、进一步的，本发明的一个较佳实施例中，所述对耕地区域的农作物病虫害情况进行分析，并制定病虫害的解决办法，具体为：

23、通过遥感无人机，对耕地区域内的农作物进行遥感图像获取，得到农作物遥感图像，并对所述农作物遥感图像进行图像预处理和图像特征提取处理，得到农作物特征数据；

24、基于所述农作物特征数据，构建农作物三维模型，基于大数据检索，获取农作物标准特征数据并构建标准农作物三维模型，将所述农作物三维模型和标准农作物三维模型进行模型比较，得到模型偏差值；

25、获取耕地区域的环境参数，使用灰色关联法获取所述耕地区域的环境参数和模型偏差值的关联值，若所述关联值大于预设值，则对耕地区域的环境参数进行调控；

26、若所述关联值不大于预设值，则将所述模型偏差值导入大数据网络中进行病虫害类型初步溯源，确定农作物的所有病虫害类型，基于所述农作物的所有病虫害类型，在大数据网络中获取农作物所有病虫害类型的病虫害效果数据，作为农作物的所有病虫害类型的基准值；

27、分析所有农作物的模型偏差值，令农作物的模型偏差值与基准值进行比较，若比较结果在预设值内，则将基准值对应的病虫害类型作为农作物的病虫害类型；

28、若比较结果不在预设范围内，则计算农作物的模型偏差值与基准值的马氏距离，并基于农作物所有病虫害类型的病虫害效果数据设置马氏距离区间，获取农作物的模型偏差值与基准值的马氏距离所在的马氏区间，定义所述马氏区间对应的农作物病虫害类型为农作物的病虫害类型；

29、将农作物对应的病虫害类型导入大数据网络中进行病虫害防治方法检索，获取符合防治性质、防治效果和防治效率最高的病虫害防治方法作为最优病虫害防治方法。

30、进一步的，本发明的一个较佳实施例中，所述对耕地区域进行耕地状态实时监控，若耕地状态出现异常，则通过物联网对耕地区域发出预警信号，并计算污染耕地区域的面积变化情况，具体为：

31、基于所述耕地区域信息，获取耕地区域内的光谱特征，并获取良好耕地的光谱特征，将所述耕地区域的光谱特征与良好耕地的光谱特征进行特征值对比，获得特征偏差值；

32、将特征偏差值在预设值内的耕地区域定义为待监测耕地区域，将特征偏差值在预设值外的耕地区域定义为污染耕地区域，对所述待监测耕地区域进行区域划分，得到多个待监测子区域；

33、在多个子区域内提取耕地土壤样品，并对耕地土壤样品进行污染监测，对污染监测不达标的子区域同样定义为污染耕地区域，对污染监测达标的子区域定义为良好耕地区域；

34、在耕地区域中埋设传感器，所述传感器用于检测污染扩散速率和污染物浓度，使用传感器检测耕地区域的污染物浓度，将所述耕地区域的污染物浓度导入随机森林预测模型中进行预测处理，获得耕地区域污染物浓度预测数据；

35、将所述耕地区域污染物浓度预测数据导入支持向量机中进行数据分类，分别得到污染耕地区域和良好耕地区域的污染物浓度预测数据，分析良好耕地区域的污染物浓度预测数据，若良好耕地区域的污染物浓度预测数据不在预设范围内，则分析耕地区域的污染扩散速率，若耕地区域的污染扩散速率大于预设值，则通过物联网发出预警信号，并且基于良好耕地区域的污染物浓度预测数据和污染耕地区域的污染物浓度预测数据，计算污染耕地区域的面积变化情况。

36、进一步的，本发明的一个较佳实施例中，所述对污染耕地区域的性质及周边环境进行分析，制定污染耕地区域的修复方法及修复顺序，具体为：

37、通过卫星遥感技术获取耕地区域的周边环境图像，对所述周边环境图像进行图像预处理和图像特征提取后，得到周边环境特征数据；

38、在大数据网络中检索耕地区域的地下环境数据，基于所述地下环境数据和周边环境特征数据，在动态仿真软件中构建耕地区域全景动态仿真模型；

39、将所述良好耕地区域的污染物浓度预测数据和污染耕地区域的污染物浓度预测数据导入耕地区域全景动态仿真模型中，所述耕地区域全景动态仿真模型自动标记污染耕地区域和良好耕地区域，并自动更新污染耕地区域的面积变化情况；

40、在耕地区域全景动态仿真模型中将污染耕地区域划分为多个污染耕地子区域，对所有污染耕地子区域进行风险评估，得到风险评估表，所述风险评估表包括所有污染耕地子区域的风险评估结果，基于所有污染耕地子区域的风险评估结果由大到小顺序，生成污染耕地子区域修复初步顺序；

41、获取污染耕地子区域的所有修复方法，并对所有修复方法进行可行性分析，基于可行性分析结果，对污染耕地子区域修复初步顺序进行优化，得到污染耕地子区域修复顺序；

42、基于污染耕地子区域修复顺序和修复方法，对污染耕地子区域进行修复处理。

43、本发明第二方面还提供了种基于物联网的乡村土地遥感监测系统，所述乡村土地遥感监测系统包括存储器与处理器，所述存储器中储存有乡村土地遥感监测方法，所述乡村土地遥感监测方法被所述处理器执行时，实现如下步骤：

44、获取乡村土地的遥感图像，对所述乡村土地的遥感图像进行图像预处理和图像特征提取，得到乡村土地遥感数据；

45、基于乡村土地遥感数据，使用模糊评价算法对乡村土地进行土地作用分类，获得耕地区域；

46、对耕地区域的农作物病虫害情况进行分析，并制定病虫害的解决办法；

47、对耕地区域进行耕地状态实时监控，若耕地状态出现异常，则通过物联网对耕地区域发出预警信号，并计算污染耕地区域的面积变化情况；

48、对污染耕地区域的性质及周边环境进行分析，制定污染耕地区域的修复方法及修复顺序。

49、本发明解决的背景技术中存在的技术缺陷，本发明具备以下有益效果：通过卫星遥感技术获取乡村土地的遥感图像，都所述乡村土地的遥感图像机械能图像预处理和图像特征提取，得到乡村土地遥感数据，使用模糊评价算法对乡村土地遥感数据进行分类，得到耕地区域，对所述耕地区域进行病虫害类型溯源，获取耕地区域中的污染耕地区域并通过物联网对耕地区域发出预警信号，对污染耕地区域的性质及周边环境进行分析，制定污染耕地区域的修复方法及修复顺序。本发明能够通过遥感技术对乡村土地中的耕地区域进行分析处理，并对耕地区域进行病虫害溯源，以及对污染耕地区域进行修复。