無線傳感的綠化樹木種植管理淺析

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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，設計一種基于無線傳感技術的農(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在農(nóng)業(yè)綠化過程中的應用特點及關鍵技術進行分析，對農(nóng)業(yè)園林綠化區(qū)域內(nèi)的相關信息和樹木分布特征進行分析，形成管理系統(tǒng)基礎數(shù)據(jù)，結合管理系統(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。

關鍵詞:樹木種植管理;園林綠化;無線傳感技術;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，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，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)可為相關作業(yè)過程提供基礎信息數(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，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

在綠化種植管理系統(tǒng)當中，所涉及到的無線傳感技術主要指遙感圖像。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練，形成數(shù)據(jù)訓練器，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)基礎數(shù)據(jù)參數(shù)進行。

3綠化種植管理系統(tǒng)總體設計

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)基礎數(shù)據(jù)的統(tǒng)計管理，其總體功能結構如圖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置。農(nóng)業(yè)園林綠化管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫相關參數(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，需要的基礎數(shù)據(jù)包含樹木冠幅、直徑及高度等基礎數(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)的基礎設施也是農(nóng)業(yè)綠化的基本屬性，其數(shù)據(jù)庫中基礎設施相關參數(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數(shù)據(jù)的窗口，在窗口內(nèi)輸入相關樹木屬性，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)樹木所處位置相關參數(shù)進行測量，并根據(jù)測量結果進行相關面積計算。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數(shù)據(jù)及計算數(shù)據(jù)對比結果如表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)技術學院