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(duì)象，對(duì)農(nóng)業(yè)園林綠化樹木管理過程進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)綠化樹木種植的自動(dòng)化信息管理。通過對(duì)無線傳感技術(shù)在農(nóng)業(yè)綠化過程中的應(yīng)用特點(diǎn)及關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析，對(duì)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(jìn)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(píng)價(jià)模塊，實(shí)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(xué)管理。

關(guān)鍵詞:樹木種植管理;園林綠化;無線傳感技術(shù);動(dòng)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(jì)的基本建設(shè)，可推動(dòng)和促進(jìn)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的平衡［1］。農(nóng)業(yè)是社會(huì)經(jīng)濟(jì)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(shí)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(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)園林綠化過程的科學(xué)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(zhǔn)確性，從而實(shí)現(xiàn)管理過程數(shù)字化［5］。本文利用無線傳感技術(shù)，進(jìn)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(jìn)行農(nóng)業(yè)園林綠化種植管理系統(tǒng)的開發(fā)，實(shí)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(jìn)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(shí)時(shí)進(jìn)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(dòng)規(guī)劃設(shè)計(jì)后期綠化需求和當(dāng)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(jìn)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(dāng)中，所涉及到的無線傳感技術(shù)主要指遙感圖像。工作時(shí)，對(duì)綠化區(qū)域內(nèi)的植被進(jìn)行圖像采集，獲取綠化信息數(shù)據(jù)，并與實(shí)地測(cè)量的綠化數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)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(gè)時(shí)節(jié)綠化特點(diǎn)不同，因此遙感圖像要求能夠?qū)χ脖恍畔D斑進(jìn)行特殊識(shí)別，并能對(duì)綠化區(qū)域內(nèi)的建筑與河流等信息進(jìn)行提取，提高植被識(shí)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(shí)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(duì)無線傳感圖像數(shù)據(jù)的提取通過監(jiān)督分類的方式進(jìn)行，從而獲取綠化植被的覆蓋數(shù)據(jù)。通過對(duì)綠化植被物的特征進(jìn)行訓(xùn)練，形成數(shù)據(jù)訓(xùn)練器，對(duì)綠化區(qū)域內(nèi)的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)分類，形成目標(biāo)類別像素單元［12］。在同一個(gè)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(zhǔn)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(jìn)行估算，從而形成各類的統(tǒng)計(jì)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(gè)類別當(dāng)中特征向量n的圖像單元概率;p(i)為第i個(gè)類別的先驗(yàn)性概率。判別準(zhǔn)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(jìn)行多個(gè)視圖界面的打開，靈活進(jìn)行數(shù)據(jù)的顯示，并在使用過程中能夠進(jìn)行相關(guān)用戶界面操作;分析模塊要求系統(tǒng)具有測(cè)量功能，能夠?qū)G化種植區(qū)域內(nèi)的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，同時(shí)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(jì)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù);農(nóng)業(yè)園林綠化管理系統(tǒng)評(píng)價(jià)模塊要求能夠根據(jù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行。

3綠化種植管理系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

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(jì)管理，其總體功能結(jié)構(gòu)如圖2所示。當(dāng)前綠化區(qū)域的評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)目標(biāo)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(duì)比數(shù)據(jù)來自于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫及測(cè)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(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)處理，要求能夠?qū)ο到y(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的管理，在進(jìn)行綠化樹木種植數(shù)據(jù)訪問時(shí)能夠有效進(jìn)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(duì)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(jìn)行存儲(chǔ)，在數(shù)據(jù)引擎搜索查詢過程中采用分布式技術(shù)進(jìn)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(yùn)行過程中高效進(jìn)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(shí)際綠化情況及綠化目標(biāo)，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(jìn)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(duì)綠化區(qū)域內(nèi)的綠色植被管理進(jìn)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(jìn)行綠化區(qū)域內(nèi)綠化率計(jì)算時(shí)，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(shí)，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(xiàng)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(jì)算分析時(shí)所需要的各項(xiàng)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(shí)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(yàn)證碼校驗(yàn)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?xí)慣進(jìn)行充分考慮，使用過程要求簡(jiǎn)便，且各項(xiàng)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(jìn)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(shí)施。當(dāng)進(jìn)行綠化樹木基礎(chǔ)數(shù)據(jù)參數(shù)新增時(shí)，點(diǎn)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(diǎn)擊“確定”功能按鈕，即可對(duì)樹木參數(shù)屬性進(jìn)行保存;與新增功能類似，在進(jìn)行參數(shù)修改與刪除時(shí)，點(diǎn)擊“修改”按鈕即可進(jìn)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(cè)量功能用于對(duì)管理區(qū)域內(nèi)樹木所處位置相關(guān)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，并根據(jù)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行相關(guān)面積計(jì)算。測(cè)量過程包含樹木位置坐標(biāo)測(cè)量、距離測(cè)量及面積測(cè)量，同時(shí)可根據(jù)坐標(biāo)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行距離計(jì)算及面積計(jì)算。通過對(duì)區(qū)域內(nèi)不同位置的4棵樹木相關(guān)位置坐標(biāo)進(jìn)行測(cè)量，分別計(jì)算得出兩棵樹木之間的距離，并根據(jù)任意四邊形面積計(jì)算方法計(jì)算4棵樹木所屬區(qū)域內(nèi)的面積。通過直接測(cè)量的方式獲取任意兩棵樹木之間的距離，并與計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，同理可進(jìn)行面積數(shù)據(jù)對(duì)比。農(nóng)業(yè)園林綠化管理系統(tǒng)內(nèi)利用測(cè)量功能所獲取的相關(guān)數(shù)據(jù)及計(jì)算數(shù)據(jù)對(duì)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(cè)量所得距離參數(shù)與間接計(jì)算距離參數(shù)具有高度符合性，且面積測(cè)量參數(shù)與計(jì)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(shí)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(dāng)中，其基本功能和數(shù)據(jù)測(cè)量分析方法對(duì)于管理系統(tǒng)的推廣具有一定的促進(jìn)作用。

作者:張健 單位:松原職業(yè)技術(shù)學(xué)院