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無線傳感的綠化樹木種植管理淺析

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無線傳感的綠化樹木種植管理淺析

摘要:以農(nóng)業(yè)園林綠化種植過程為研究對象,對農(nóng)業(yè)園林綠化樹木管理過程進行分析,設(shè)計一種基于無線傳感技術(shù)的農(nóng)業(yè)園林綠化管理系統(tǒng),以實現(xiàn)綠化樹木種植的自動化信息管理。通過對無線傳感技術(shù)在農(nóng)業(yè)綠化過程中的應(yīng)用特點及關(guān)鍵技術(shù)進行分析,對農(nóng)業(yè)園林綠化區(qū)域內(nèi)的相關(guān)信息和樹木分布特征進行分析,形成管理系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù),結(jié)合管理系統(tǒng)的基本功能建立農(nóng)業(yè)園林綠化種植數(shù)據(jù)庫,形成完整的農(nóng)業(yè)園林綠化管理系統(tǒng)基礎(chǔ)模塊、分析模塊以及區(qū)域評價模塊,實現(xiàn)了農(nóng)業(yè)園林綠化管理系統(tǒng)的信息查詢、數(shù)據(jù)分析及綠化種植過程科學管理。

關(guān)鍵詞:樹木種植管理;園林綠化;無線傳感技術(shù);動態(tài)更新

0引言

生態(tài)綠化種植直接影響農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的基本建設(shè),可推動和促進農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的平衡[1]。農(nóng)業(yè)是社會經(jīng)濟的基礎(chǔ),農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的園林綠化能夠確保林木資源的有效利用,同時解決農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成的生態(tài)問題[2-3]。農(nóng)業(yè)園林綠化管理系統(tǒng)能夠有效優(yōu)化綠化種植管理過程,降低綠化難度,提高綠化種植管理的工作效率,從而實現(xiàn)農(nóng)業(yè)園林綠化過程的科學管理[4]。農(nóng)業(yè)園林綠化管理系統(tǒng)可為相關(guān)作業(yè)過程提供基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù),確保過程數(shù)據(jù)的準確性,從而實現(xiàn)管理過程數(shù)字化[5]。本文利用無線傳感技術(shù),進行農(nóng)業(yè)園林綠化區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)采集,建立了農(nóng)業(yè)園林綠化種植管理系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫,并進行農(nóng)業(yè)園林綠化種植管理系統(tǒng)的開發(fā),實現(xiàn)了綠化過程數(shù)據(jù)的有效管理。

1綠化種植管理系統(tǒng)需求分析

農(nóng)業(yè)園林綠化樹木種植管理系統(tǒng)要求能夠進行管理區(qū)域內(nèi)的地理信息查詢,包括地圖數(shù)據(jù)的打開及查看;能夠根據(jù)無線傳感數(shù)據(jù)實時進行區(qū)域內(nèi)綠化過程數(shù)據(jù)和作業(yè)狀態(tài)數(shù)據(jù)的查看,形成地理數(shù)據(jù)、作業(yè)數(shù)據(jù)及狀態(tài)數(shù)據(jù)的一體化管理,以提高農(nóng)業(yè)園林綠化種植過程的管理效率;能夠根據(jù)無線傳感數(shù)據(jù),自動規(guī)劃設(shè)計后期綠化需求和當前綠化狀態(tài)管理;能夠在數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)上根據(jù)無線傳感采集數(shù)據(jù)進行綠化管理體系的生成,并反饋至綠化管理數(shù)據(jù)庫[6-8]。

2無線傳感采集技術(shù)

在綠化種植管理系統(tǒng)當中,所涉及到的無線傳感技術(shù)主要指遙感圖像。工作時,對綠化區(qū)域內(nèi)的植被進行圖像采集,獲取綠化信息數(shù)據(jù),并與實地測量的綠化數(shù)據(jù)進行對比,形成農(nóng)業(yè)綠化種植管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)[9]。綠化植被具有季節(jié)特性,各個時節(jié)綠化特點不同,因此遙感圖像要求能夠?qū)χ脖恍畔D斑進行特殊識別,并能對綠化區(qū)域內(nèi)的建筑與河流等信息進行提取,提高植被識別分類精度。農(nóng)業(yè)園林綠化管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)功能不同,且無線傳感數(shù)據(jù)采集成像時間也具有一定的差異性。夏季植被葉綠素含量較高,圖像光譜的特征顯著,冬季植被圖像光譜提取精度較差,但仍能滿足綠化管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)需求[10-11]。農(nóng)業(yè)園林綠化管理系統(tǒng)對無線傳感圖像數(shù)據(jù)的提取通過監(jiān)督分類的方式進行,從而獲取綠化植被的覆蓋數(shù)據(jù)。通過對綠化植被物的特征進行訓(xùn)練,形成數(shù)據(jù)訓(xùn)練器,對綠化區(qū)域內(nèi)的圖像數(shù)據(jù)進行自動分類,形成目標類別像素單元[12]。在同一個綠化種植區(qū)域內(nèi),植被圖像所反映的光譜特性具有差異性,可采用最大似然分類的方式清除影響因素,獲取正確的分類方法,確保圖像信息的準確性[13]。最大似然分類將無線傳感圖像數(shù)據(jù)的光譜特性假設(shè)為正態(tài)分布,將每一類圖像信息參數(shù)進行估算,從而形成各類的統(tǒng)計概率。最大似然分類的判別函數(shù)可表示為Mi(n)=p(in)p(n)=p(ni)p(i)其中,p(in)為第i個類別當中特征向量n的圖像單元概率;p(i)為第i個類別的先驗性概率。判別準則可表示為綠化植被遙感圖像分類過程如圖1所示。農(nóng)業(yè)園林綠化管理系統(tǒng)基礎(chǔ)模塊要求能夠進行多個視圖界面的打開,靈活進行數(shù)據(jù)的顯示,并在使用過程中能夠進行相關(guān)用戶界面操作;分析模塊要求系統(tǒng)具有測量功能,能夠?qū)G化種植區(qū)域內(nèi)的相關(guān)參數(shù)進行測量,同時讀取區(qū)域內(nèi)植被參數(shù),為區(qū)域內(nèi)的綠化植被覆蓋面積統(tǒng)計提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù);農(nóng)業(yè)園林綠化管理系統(tǒng)評價模塊要求能夠根據(jù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)參數(shù)進行。

3綠化種植管理系統(tǒng)總體設(shè)計

農(nóng)業(yè)園林綠化管理系統(tǒng)要能夠?qū)崿F(xiàn)管理區(qū)域內(nèi)相關(guān)綠化植被的生長狀態(tài)管理、區(qū)域內(nèi)種植過程作業(yè)管理及區(qū)域內(nèi)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計管理,其總體功能結(jié)構(gòu)如圖2所示。當前綠化區(qū)域的評價,評價目標數(shù)據(jù)來自于無線傳感采集到的房屋、道路、河流、耕地及植被信息,對比數(shù)據(jù)來自于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫及測量數(shù)據(jù)。

4系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫

農(nóng)業(yè)園林綠化管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)處理,要求能夠?qū)ο到y(tǒng)數(shù)據(jù)進行有效的管理,在進行綠化樹木種植數(shù)據(jù)訪問時能夠有效進行數(shù)據(jù)查詢和數(shù)據(jù)傳輸。農(nóng)業(yè)園林綠化管理系統(tǒng)通過對種植區(qū)域內(nèi)的基礎(chǔ)地形數(shù)據(jù)、無線傳感圖像數(shù)據(jù)、綠化植被狀態(tài)數(shù)據(jù)以及其他相關(guān)數(shù)據(jù)進行存儲,在數(shù)據(jù)引擎搜索查詢過程中采用分布式技術(shù)進行海量數(shù)據(jù)獲取。農(nóng)業(yè)園林綠化管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫要求具有較高的穩(wěn)定性,能夠在運行過程中高效進行數(shù)據(jù)的管理與處理。根據(jù)農(nóng)業(yè)園林綠化管理系統(tǒng)區(qū)域內(nèi)的實際綠化情況及綠化目標,農(nóng)業(yè)園林綠化基礎(chǔ)數(shù)據(jù)主要包含林地、草坪、綠地、濕地以及道路綠化等,要求數(shù)據(jù)庫能夠?qū)A(chǔ)數(shù)據(jù)進行查詢與顯示。農(nóng)業(yè)園林綠化專業(yè)數(shù)據(jù)包含區(qū)域內(nèi)的建筑、河流、路面以及其他配套基本設(shè)施,主要作為系統(tǒng)管理區(qū)域內(nèi)的參考數(shù)據(jù),用于對綠化區(qū)域內(nèi)的綠色植被管理進行參考屬性設(shè)置。農(nóng)業(yè)園林綠化管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫相關(guān)參數(shù)屬性如表1所示。農(nóng)業(yè)園林綠化管理系統(tǒng)在進行綠化區(qū)域內(nèi)綠化率計算時,需要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包含樹木冠幅、直徑及高度等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。另外,在獲取綠化樹木的分布圖時,要求能夠有效提取出樹木的種植區(qū)域,因此要求樹木各項基礎(chǔ)參數(shù)屬性能夠包含農(nóng)業(yè)園林綠化管理系統(tǒng)計算分析時所需要的各項基本參數(shù)。農(nóng)業(yè)園林綠化管理系統(tǒng)中,綠化區(qū)域內(nèi)的基礎(chǔ)設(shè)施也是農(nóng)業(yè)綠化的基本屬性,其數(shù)據(jù)庫中基礎(chǔ)設(shè)施相關(guān)參數(shù)屬性如表2所示。

5系統(tǒng)功能模塊實現(xiàn)

農(nóng)業(yè)園林綠化管理系統(tǒng)采用用戶名、密碼以及驗證碼校驗的登錄方式,在登錄窗口輸入后,才可安全登錄。農(nóng)業(yè)園林綠化管理系統(tǒng)要求能夠?qū)τ脩舨僮髁晳T進行充分考慮,使用過程要求簡便,且各項功能能夠高度集中。系統(tǒng)登錄完成后,在主系統(tǒng)界面內(nèi)可查看系統(tǒng)的狀態(tài)、系統(tǒng)圖層以及地圖顯示等數(shù)據(jù)。在農(nóng)業(yè)園林綠化管理系統(tǒng)中,各功能的操作界面內(nèi)都可進行相關(guān)綠化樹木參數(shù)的新增、修改、刪除以及更新等過程的實施。當進行綠化樹木基礎(chǔ)數(shù)據(jù)參數(shù)新增時,點擊系統(tǒng)內(nèi)“新增”功能按鈕,即可彈出新增綠化樹木相關(guān)數(shù)據(jù)的窗口,在窗口內(nèi)輸入相關(guān)樹木屬性,并點擊“確定”功能按鈕,即可對樹木參數(shù)屬性進行保存;與新增功能類似,在進行參數(shù)修改與刪除時,點擊“修改”按鈕即可進行相關(guān)功能操作。農(nóng)業(yè)園林綠化管理系統(tǒng)所包含的測量功能用于對管理區(qū)域內(nèi)樹木所處位置相關(guān)參數(shù)進行測量,并根據(jù)測量結(jié)果進行相關(guān)面積計算。測量過程包含樹木位置坐標測量、距離測量及面積測量,同時可根據(jù)坐標測量結(jié)果進行距離計算及面積計算。通過對區(qū)域內(nèi)不同位置的4棵樹木相關(guān)位置坐標進行測量,分別計算得出兩棵樹木之間的距離,并根據(jù)任意四邊形面積計算方法計算4棵樹木所屬區(qū)域內(nèi)的面積。通過直接測量的方式獲取任意兩棵樹木之間的距離,并與計算結(jié)果進行對比,同理可進行面積數(shù)據(jù)對比。農(nóng)業(yè)園林綠化管理系統(tǒng)內(nèi)利用測量功能所獲取的相關(guān)數(shù)據(jù)及計算數(shù)據(jù)對比結(jié)果如表3所示。由表3可以看出:利用農(nóng)業(yè)園林綠化管理系統(tǒng)直接測量所得距離參數(shù)與間接計算距離參數(shù)具有高度符合性,且面積測量參數(shù)與計算參數(shù)相互符合,表明系統(tǒng)具有較高的穩(wěn)定性和可靠性。

6結(jié)論

利用無線傳感采集系統(tǒng)獲取農(nóng)業(yè)園林綠化區(qū)域內(nèi)相關(guān)參數(shù),并根據(jù)實際管理需求建立系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫,可較好地應(yīng)用于農(nóng)業(yè)園林綠化樹木種植管理系統(tǒng)當中,其基本功能和數(shù)據(jù)測量分析方法對于管理系統(tǒng)的推廣具有一定的促進作用。

作者:張健 單位:松原職業(yè)技術(shù)學院

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