本發(fā)明屬于土壤檢測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種草地土壤退化評價方法。

背景技術(shù)：

新疆草地的自然條件包括氣候、地貌土壤、水文等，是草地形成的基本條件。新疆位于我國的西北部，地理位置在東經(jīng)73°40′－96°18′,北緯35°40′－49°50′之間,東部和南部分別與甘肅、青海、西藏相連。西南和東北部分別與印度、巴基斯坦、阿富汗、蘇聯(lián)和蒙古人民共和國接壤。東西長1900公里。南北寬1500公里,總面積165萬平方公里約占全國總面積的1/6。有山地、丘陵、平原、沙漠等。從地形上基本上可分為五個大的地貌單元。有阿勒泰山地、屬阿勒泰褶皺斷塊山,成階梯式上升的南坡階梯狀地貌,受西風(fēng)環(huán)流控制,西部較濕潤,東部較干早,且受海拔高度的影響,高山區(qū)降水量在500毫米,低山區(qū)在200－300毫米。構(gòu)成了阿勒泰山草甸及灌叢草原草地的形成。天山山地橫穿于新疆中部,山系結(jié)構(gòu)復(fù)雜,山間多斷塊陷落盆地,分天山北坡、南坡。地形復(fù)雜,占面積大其北坡受西風(fēng)環(huán)流影響較南坡濕潤,且西部較濕潤,東部較干早。并隨海拔高程變化,構(gòu)成了草甸及草原和荒漠草地的形成。昆侖山山地屬昆侖褶皺帶,隆起幅度大,山脈高聳。印度洋來的濕氣受喜馬拉雅山、喀啦昆侖山等的阻擋。北部受塔克拉瑪干沙漠的影響,構(gòu)成了山地荒淇與高寒荒漠草地的形成,高山區(qū)也有部分草原草地發(fā)育。準(zhǔn)噶爾盆地和塔里木盆地是兩塊大型的中新生代山間坳陷,因受四周高山的阻擋,西風(fēng)環(huán)流及印度洋的環(huán)流濕氣難以進人。但準(zhǔn)噶爾盆地稍好于塔里木盆地,總的來說還是極端干旱,構(gòu)成了平原荒漠草地的形成。此外還有準(zhǔn)噶爾西部山地。山勢較低,由階梯狀剝蝕面的斷塊山地及斷陷谷地和盆地組成,降水量較少,構(gòu)成了草原草地的發(fā)育。帕米爾高原為天山昆侖山的交接部分,有平坦的高原區(qū),構(gòu)成了高寒荒漠草地的形成。

從氣候條件來看,新疆地處歐亞大陸中心,四周高山環(huán)繞,地勢比較閉塞,在氣候分類上它屬于溫帶大陸性干旱氣候。由于新疆地域遼闊、地形復(fù)雜、由南到北、由盆地到高山,熱量條件豐富多彩。不僅有暖溫帶、而且在天山以北還有溫帶氣候。由于氣候的影響在北疆形成了溫性荒漠－山地草場。在南疆形成了暖溫荒漠－山地草場及帕米爾高原、昆侖高寒荒漠草場。雖然新疆廣大區(qū)域內(nèi)呈現(xiàn)為干早、半干早狀況,年平均降水量在150毫米左右,總的分布趨勢是：北疆多于南疆,西部多于東部,山區(qū)多于盆地,山地迎風(fēng)坡多于背風(fēng)坡,盆地四周多于中央,平原和盆地年降水量比較少,變率大。年降水量準(zhǔn)噶爾盆地邊緣:150－200毫米,盆地中央約100毫米,塔里木盆地50毫米以下,吐魯番盆地僅20毫米,但少數(shù)地區(qū)和山區(qū)由于降水在300－400毫米,也存在有半干早半濕潤地區(qū),為草原草地的形成提供了條件。在天山中段海拔較高的地區(qū)降水在500毫米以上的濕潤地區(qū),為山地草甸草地的形成提供了條件。新疆光能條件在廣大區(qū)域內(nèi)都很豐富,北疆年太陽總輻射量在130千卡/cm左右,南疆在145千卡/cm,以上有利于草地牧草的生長。熱量包括氣溫、積溫,以及霜凍對牧草的生長與牧草種類分布關(guān)系比較密切,如高草喜在氣溫低,積溫少的條件下才有分布,年均氣溫南疆在9－12℃,北疆在4－9℃以下,東疆在10－14℃,山區(qū)低于平原區(qū),積溫同樣的東疆最多、南疆居中,北疆最少,10℃,積溫,東疆5300－5400℃,南疆4000－4300℃,北疆2500－2900℃,據(jù)新疆氣象局粗略計算出,緯度平均北移一度,＞10℃積溫要減少100℃,從盆地到山區(qū),海拔每升高100＞10℃積溫得減少120－150℃,無霜期南疆200－300天,北疆140－155天,但山區(qū)無霜期則減少.北疆占年降水量的60－70％,南疆占60－70％,降雪,積雪仍以北疆最多最大,南疆就少,因此北疆寒冷期長,積雪厚度一般阿勒泰在25－30cm,塔城25cm,伊犁20cm,天山北坡15cm,降雨、積雪對草地及草的生長有直接的影響,從土壤及水文地質(zhì)情況來看同樣是形成不同類型草地的重要條件之一。土壤的成土過程以及土壤的地理分布規(guī)律,明顯的受強大干早氣候和地質(zhì)地貌的深刻影響與草地類型的形成相一致,水文條件山區(qū)因受地形地勢、氣候的影響為徑流形成區(qū),出山后平原區(qū)為徑流散失區(qū),對不同類型草地的形成同樣影響很大。在河谷及低平地由于地表水及地下水的作用,為不同類型的低地草甸草地形成提供了條件。

目前，草地退化已成為當(dāng)今世界面臨的一個極為嚴(yán)峻的生態(tài)問題，它造成全球草地減產(chǎn)43.0％。據(jù)估計全球范圍內(nèi)大約有20％的草地生物產(chǎn)量下降，其中又以亞洲的草地退化面積最大，達(dá)3700萬km²，占草地總面積的22％。與全球及亞洲草地退化狀況相比，中國的草地退化更為嚴(yán)重，進入21世紀(jì)，草地退化進一步加劇，中國90％的可利用天然草地有不同程度的退化。而占中國北方草地面積1/5的新疆溫帶荒漠草地退化更加嚴(yán)重，其中嚴(yán)重退化、沙漠化、鹽堿化的草地已超過800萬hm²，每年還在以l0萬hm²的速度增加，近10年產(chǎn)草量下降20％－40％。由于新疆天山北坡草地分布于亞洲中西部，地處亞歐洲腹地，受西伯利亞及蒙古高壓反氣旋控制，整個區(qū)域被強烈的溫帶大陸性干旱氣候籠罩，同時又受到古爾班通古特沙漠的影響，形成了獨具特色的草地類型。新疆天山北坡草地的嚴(yán)重退化不僅制約著新疆草地畜牧業(yè)發(fā)展，直接威脅著放牧民的生活，而且還會影響到該區(qū)域生態(tài)平衡以及中國西部整體生態(tài)安全和社會穩(wěn)定。

綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)存在的問題是：

現(xiàn)有草地土壤退化評價技術(shù)不能對草地的嚴(yán)重退化制約著草地畜牧業(yè)發(fā)展直接威脅放牧民的生活問題提供依據(jù)，不能對改善或恢復(fù)草原土壤養(yǎng)分狀況提供合理建議。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供了一種草地土壤退化評價方法。

本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，一種草地土壤退化評價方法，所述草地土壤退化評價方法包括：

評價目標(biāo)的選擇和完善識別的自動化：所述評價目標(biāo)的善識別的自動化中，通過監(jiān)控視頻顯示單元的地質(zhì)影像采集器獲取草地土壤退化地質(zhì)層的圖像；通過監(jiān)控視頻顯示單元內(nèi)置的模糊度評價模塊獲取地質(zhì)影像采集器傳輸?shù)牟莸赝寥劳嘶刭|(zhì)層的圖像，并計算濾波前后圖像統(tǒng)計信息比值；通過監(jiān)控視頻顯示單元內(nèi)置的模糊度調(diào)整模塊與模糊度評價模塊相連，調(diào)整原圖像模糊度得出最終圖像和圖像模糊度評價指標(biāo)；利用模糊度評價模塊、模糊度調(diào)整模塊對圖像模糊度評價方法包括：

步驟一，圖像獲取，通過地質(zhì)影像采集器獲取待評價的草地土壤退化地質(zhì)層圖像；

步驟二，圖像灰度化，為方便圖像的邊緣提取，利用數(shù)字圖像處理中rgb圖像的r、g、b各個通道的像素值與灰度圖像像素值的轉(zhuǎn)換關(guān)系將彩色圖像轉(zhuǎn)化為灰度圖像，公式如下：

gray＝r*0.3+g*0.59+b*0.11；

步驟三，圖像邊緣提取，利用數(shù)字圖像處理方法中的roberts算子邊緣檢測技術(shù)作用于灰度圖像獲取圖像的邊緣，不同的檢測算子具有不同的邊緣檢測模板，根據(jù)具體模板計算交叉像素的差分作為當(dāng)前像素值，使用模板如下：

e(i,j)＝|f(i,j)-f(i+1,j+1)|+|f(i+1,j)-f(i,j+1)|；

步驟四，圖像處理，利用高通/低通濾波器對灰度圖像進行濾波處理以構(gòu)造待評價圖像的參考圖像，采用3*3均值濾波器，利用濾波模板遍歷圖像每個像素，每次將模板中心置于當(dāng)前像素，以模板內(nèi)所有像素的平均值作為當(dāng)前像素新值，模板如下：

步驟五，圖像邊緣統(tǒng)計信息計算，分別計算圖像濾波前后各自邊緣灰度信息，濾波處理前的待評價圖像f統(tǒng)計信息為sum_orig,濾波處理后的參考圖像f2統(tǒng)計信息為sum_filter,具體計算公式如下：

其中，w1與w2是根據(jù)離中心像素的距離設(shè)定的權(quán)值，w1＝1，w2＝1/3；

步驟六，圖像模糊度指標(biāo)計算，將步驟五得出的圖像濾波前后邊緣灰度統(tǒng)計信息的比值作為模糊度指標(biāo)，為方便評價，取較大的為分母，較小的為分子，保持該值介于(0,1)之間；

步驟七，根據(jù)最佳視覺效果的dmos范圍得出對應(yīng)的一個模糊度指標(biāo)范圍[min,max],具體為：

得出模糊度調(diào)整范圍，利用上述步驟中的模糊度評價方法評價live2中的174幅高斯模糊圖像，計算出它們各自的模糊度評價值，然后利用擬合工具plot(value,dmos)建立評價值value與dmos之間的映射關(guān)系，根據(jù)最佳視覺效果對應(yīng)的dmos范圍得出對應(yīng)的一個模糊評價值范圍[min，max]；

步驟八，圖像模糊度調(diào)整，若圖像模糊度指標(biāo)小于min，根據(jù)步驟六，判定圖像濾波前后變化很大，原圖像過于銳化，則利用低通濾波器進行濾波調(diào)整；若大于max，判定圖像濾波前后變化很小，原圖像過于模糊，則利用高通濾波器進行濾波調(diào)整，以達(dá)到更佳視覺效果；

步驟九，得出最終圖像和該圖像模糊度評價指標(biāo)；

目標(biāo)地原始數(shù)據(jù)的輸入：目標(biāo)地原始數(shù)據(jù)通過監(jiān)控視頻顯示單元內(nèi)置的信號采集模塊接收得出的最終圖像模糊度評價指標(biāo)信息；信號采集模塊在接收中，

首先，用信號采集模塊鑲嵌的感知設(shè)備在獨立的采樣周期內(nèi)對目標(biāo)信號x(t)進行采集，并用a/d方式對信號進行數(shù)字量化；然后，對量化后的信號x(i)進行降維；最后，對降維后的信號進行重構(gòu)；其中t為采樣時刻，i為量化后的信號排序；

對量化后的信號進行降維，具體是對量化后的信號通過有限脈沖響應(yīng)濾波器的差分方程i＝1,…,m，其中h(0),…,h(l-1)為濾波器系數(shù)，設(shè)計基于濾波的壓縮感知信號采集框架，構(gòu)造如下托普利茲測量矩陣：

則觀測i＝1,…,m，其中b1,…,bl看作濾波器系數(shù)；子矩陣φft的奇異值是格拉姆矩陣g(φf,t)＝φ′ftφft特征值的算術(shù)根，驗證g(φf,t)的所有特征值λi∈(1-δk,1+δk),i＝1,…,t，則φf滿足rip，并通過求解最優(yōu)化問題來重構(gòu)原信號；即通過線性規(guī)劃方法來重構(gòu)原信號，亦即bp算法；

針對實際壓縮信號，如圖像信號的采集，則修改φf為如下形式：

如果信號在變換基矩陣ψ上具有稀疏性，則通過求解最優(yōu)化問題，精確重構(gòu)出原信號；其中φ與ψ不相關(guān)，ξ稱為cs矩陣；

目標(biāo)地原始數(shù)據(jù)的部分評價；

目標(biāo)地基本特性的評價；目標(biāo)地基本特性的評價中，通過監(jiān)控視頻顯示單元內(nèi)置的目標(biāo)地基本特性的評價模塊使用頻數(shù)統(tǒng)計法，對被評價的各項指標(biāo)按評價集對草地土壤退化危險程度進行評級，得到因素集的隸屬度；目標(biāo)地基本特性的評價模塊進行確定評判隸屬矩陣：

由得到第k個因素集的相對隸屬度矩陣：

其中：

式中：rk—第k個因素集的相對隸屬度矩陣；

rkij—第k個因素集的第i個因素屬于評價集中的j的隸屬度；

pkij—組成員對第k個因素集的第i個因素指標(biāo)評級為j的頻數(shù)；

構(gòu)造模糊評判矩陣：

由各指標(biāo)的權(quán)向量和矩陣r可構(gòu)造模糊評判矩陣b，

計算綜合評判結(jié)果：

由模糊評判矩陣b和評價集的參數(shù)列向量，可求得綜合評判結(jié)果z；

z＝b·v

由上式可得到模糊綜合評價的結(jié)果，再根據(jù)評價等級規(guī)定，評定在草地土壤退化上多因素失效危險性大小；并通過監(jiān)控視頻顯示單元的顯示器顯示；

均勻性目標(biāo)地的評價；

雜性目標(biāo)地的評價；通過監(jiān)控視頻顯示單元內(nèi)置的雜性目標(biāo)地的評價處理模塊獲取信號，并通過雜性目標(biāo)地的評價處理模塊鑲嵌的傳感器采集數(shù)據(jù)并對信號進行放大處理后進行評價；接著從每段信號里提取出均值、方差、信號的累積值和峰值4個基本時域參數(shù)，通過相鄰段信號的4個參數(shù)值的差值判斷是否有疑似異常的情況發(fā)生；若有則往下執(zhí)行小波包去噪，否者，跳到執(zhí)獲取信號步驟；再利用改進小波包算法對采集的信號進行去噪；再利用改進小波包算法對采集的信號進行小波包分解與重構(gòu)，得到單子帶重構(gòu)信號；從重構(gòu)的單子帶信號里提取：時域能量、時域峰值、頻域能量、頻域峰值、峰態(tài)系數(shù)、方差、頻譜和偏斜系數(shù)8個表示信號特征的參數(shù)；利用主成分分析方法，從上述參數(shù)中選擇3到8個能明顯表示雜性目標(biāo)地的特征的參數(shù)組成特征向量，并將這些特征向量輸入到支持向量機進行決策判斷，根據(jù)支持向量機的輸出判斷是否有異常發(fā)生。

進一步，所述小波包去噪和小波包分解與重構(gòu)包括：

信號延拓，對小波包分解的各層信號進行拋物線延拓；

設(shè)信號數(shù)據(jù)為x(a),x(a+1),x(a+2)，則延拓算子e的表達(dá)式為：

消去單子帶多余頻率成分；

將延拓后的信號與分解低通濾波器h0卷積，得到低頻系數(shù)，然后經(jīng)過hf-cut-if算子處理，去掉多余的頻率成分，再進行下采樣，得到下一層的低頻系數(shù)；將延拓后的信號與分解高通濾波器g0卷積，得到高頻系數(shù)，然后經(jīng)過lf-cut-if算子處理，去掉多余的頻率成分，再進行下采樣，得到下一層高頻系數(shù)，hf-cut-if算子如式(2)所示，lf-cut-if算子如式(3)所示；

在(2)、(3)式中，x(n)為在2^j尺度上小波包的系數(shù)，nj表示在2^j尺度上數(shù)據(jù)的長度，k＝0，1，…，nj-1；n＝0，1，…，nj-1；

單子帶信號重構(gòu)的方法包括：

將得到的高、低頻系數(shù)進行上采樣，然后分別與高通重建濾波器g1和低通重建濾波器h1卷積，將得到的信號分別用hf-cut-if、lf-cut-if算子處理，得到單子帶重構(gòu)信號。

進一步，所述目標(biāo)地基本特性的評價包括土壤肥力的農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)功能評價、耕作制度的評價和抗污染能力的評價。

進一步，所述雜性目標(biāo)地的評價包括評價面積、邊界線和具體目標(biāo)評價。

進一步，

農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)功能的評價包括：

確定土壤功能與生態(tài)學(xué)質(zhì)量的測定目標(biāo)；

制定足夠的土壤診斷指標(biāo)，但不能超過目標(biāo)范圍；

選擇合理的土壤診斷量化評分標(biāo)準(zhǔn)；

根據(jù)當(dāng)?shù)赝寥佬纬梢蛩貙ν寥赖男纬珊头植家?guī)律的影響來分析土壤生態(tài)特性。

進一步，所述土壤生態(tài)特性包括貯水量、貯碳量、有效養(yǎng)分含量、土壤地質(zhì)、農(nóng)業(yè)化學(xué)。

進一步，所述土壤生態(tài)特性還包括土壤限制因子；所述土壤限制因子包括土壤退化、土壤自凈能力、土壤污染的基本物理化學(xué)類型。

進一步，均勻性目標(biāo)地的評價包括：

建立具體土地所在地理位置或坐標(biāo)；

輸入所獲得的數(shù)據(jù)；

確定標(biāo)準(zhǔn)的評價指標(biāo)、表格；特制定選擇出適合于本地土壤生態(tài)特性的基本數(shù)據(jù)；

分析材料效果圖的繪制；

刪除、保存、編制、總結(jié)、應(yīng)用。

進一步，所述草地土壤退化評價方法還包括土壤表層動力的評價。

本發(fā)明的優(yōu)點及積極效果為：

本發(fā)明提供的草地土壤退化評價方法適合于在不同出發(fā)條件的各種水平的綜合評價系統(tǒng)來實現(xiàn)土地適應(yīng)性評價作出決議；本發(fā)明根據(jù)土地限制性因子和土壤肥力條件，灌溉水分及土壤退化等條件制定了農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的類型；根據(jù)土壤基本情況和生產(chǎn)特性制定了土地的能性；本發(fā)明制定了農(nóng)業(yè)境觀的自然保護信息系統(tǒng)；本發(fā)明為確定農(nóng)業(yè)專業(yè)化和農(nóng)作物種植制度，提供了自然資源和農(nóng)業(yè)資源的適應(yīng)性有關(guān)的數(shù)據(jù)；本發(fā)明為適應(yīng)當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)境觀和當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生態(tài)特性的土壤條件提供了參考數(shù)據(jù)評價；本發(fā)明適合當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的農(nóng)作物種類，品種及其生產(chǎn)技術(shù)的指導(dǎo)；本發(fā)明為調(diào)控當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)和農(nóng)業(yè)經(jīng)濟相結(jié)合的生態(tài)農(nóng)業(yè)和集約化農(nóng)業(yè)提供依據(jù)；本發(fā)明為改良退化了的農(nóng)業(yè)土壤侵蝕提供依據(jù)，使農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定化和農(nóng)業(yè)境觀的穩(wěn)定性做出了保障。

本發(fā)明的圖像評價不同于傳統(tǒng)的評價方法，本發(fā)明建立在待評價圖像自身結(jié)構(gòu)特點基礎(chǔ)上，從相對評價的角度出發(fā)，利用濾波器構(gòu)造待評價圖像的參考圖像，計算變化前后圖像邊緣統(tǒng)計信息的比值作為評價指標(biāo)；本發(fā)明的原理簡單，實現(xiàn)了圖像模糊度評價的內(nèi)容無關(guān)性和實時性，可以快速準(zhǔn)確評價比較任何圖像之間的模糊度；從而得出草地土壤退化準(zhǔn)確的地質(zhì)圖像，為下一步的評價提供保證。

本發(fā)明集信號采集和處理、評價于一體，準(zhǔn)確的對草地土壤退化的信息進行評價，獲得信號的準(zhǔn)確率相比于現(xiàn)有技術(shù)，通過實驗可獲得，比現(xiàn)有提高進6個百分點，達(dá)到97.12％。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例提供的草地土壤退化評價方法流程圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的應(yīng)用原理作詳細(xì)描述。

如圖1所示，本發(fā)明實施例提供的一種草地土壤退化評價方法，包括：

s101:評價目標(biāo)的選擇和完善識別的自動化；

s102:目標(biāo)地原始數(shù)據(jù)的輸入；

s103:目標(biāo)地原始數(shù)據(jù)的部分評價；

s104:目標(biāo)地基本特性的評價；

s105:均勻性目標(biāo)地的評價；

s106:雜性目標(biāo)地的評價。

進一步，所述評價目標(biāo)的善識別的自動化中，通過監(jiān)控視頻顯示單元的地質(zhì)影像采集器獲取草地土壤退化地質(zhì)層的圖像；通過監(jiān)控視頻顯示單元內(nèi)置的模糊度評價模塊獲取地質(zhì)影像采集器傳輸?shù)牟莸赝寥劳嘶刭|(zhì)層的圖像，并計算濾波前后圖像統(tǒng)計信息比值；通過監(jiān)控視頻顯示單元內(nèi)置的模糊度調(diào)整模塊與模糊度評價模塊相連，調(diào)整原圖像模糊度得出最終圖像和圖像模糊度評價指標(biāo)；利用模糊度評價模塊、模糊度調(diào)整模塊對圖像模糊度評價方法包括：

步驟一，圖像獲取，通過地質(zhì)影像采集器獲取待評價的草地土壤退化地質(zhì)層圖像；

步驟二，圖像灰度化，為方便圖像的邊緣提取，利用數(shù)字圖像處理中rgb圖像的r、g、b各個通道的像素值與灰度圖像像素值的轉(zhuǎn)換關(guān)系將彩色圖像轉(zhuǎn)化為灰度圖像，公式如下：

gray＝r*0.3+g*0.59+b*0.11；

步驟三，圖像邊緣提取，利用數(shù)字圖像處理方法中的roberts算子邊緣檢測技術(shù)作用于灰度圖像獲取圖像的邊緣，不同的檢測算子具有不同的邊緣檢測模板，根據(jù)具體模板計算交叉像素的差分作為當(dāng)前像素值，使用模板如下：

e(i,j)＝|f(i,j)-f(i+1,j+1)|+|f(i+1,j)-f(i,j+1)|；

步驟四，圖像處理，利用高通/低通濾波器對灰度圖像進行濾波處理以構(gòu)造待評價圖像的參考圖像，采用3*3均值濾波器，利用濾波模板遍歷圖像每個像素，每次將模板中心置于當(dāng)前像素，以模板內(nèi)所有像素的平均值作為當(dāng)前像素新值，模板如下：

步驟五，圖像邊緣統(tǒng)計信息計算，分別計算圖像濾波前后各自邊緣灰度信息，濾波處理前的待評價圖像f統(tǒng)計信息為sum_orig,濾波處理后的參考圖像f2統(tǒng)計信息為sum_filter,具體計算公式如下：

其中，w1與w2是根據(jù)離中心像素的距離設(shè)定的權(quán)值，w1＝1，w2＝1/3；

步驟六，圖像模糊度指標(biāo)計算，將步驟五得出的圖像濾波前后邊緣灰度統(tǒng)計信息的比值作為模糊度指標(biāo)，為方便評價，取較大的為分母，較小的為分子，保持該值介于(0,1)之間；

步驟七，根據(jù)最佳視覺效果的dmos范圍得出對應(yīng)的一個模糊度指標(biāo)范圍[min,max],具體為：

得出模糊度調(diào)整范圍，利用上述步驟中的模糊度評價方法評價live2中的174幅高斯模糊圖像，計算出它們各自的模糊度評價值，然后利用擬合工具plot(value,dmos)建立評價值value與dmos之間的映射關(guān)系，根據(jù)最佳視覺效果對應(yīng)的dmos范圍得出對應(yīng)的一個模糊評價值范圍[min，max]；

步驟八，圖像模糊度調(diào)整，若圖像模糊度指標(biāo)小于min，根據(jù)步驟六，判定圖像濾波前后變化很大，原圖像過于銳化，則利用低通濾波器進行濾波調(diào)整；若大于max，判定圖像濾波前后變化很小，原圖像過于模糊，則利用高通濾波器進行濾波調(diào)整，以達(dá)到更佳視覺效果；

步驟九，得出最終圖像和該圖像模糊度評價指標(biāo)。

進一步，目標(biāo)地原始數(shù)據(jù)通過監(jiān)控視頻顯示單元內(nèi)置的信號采集模塊接收得出的最終圖像模糊度評價指標(biāo)信息；信號采集模塊在接收中，

首先，用信號采集模塊鑲嵌的感知設(shè)備在獨立的采樣周期內(nèi)對目標(biāo)信號x(t)進行采集，并用a/d方式對信號進行數(shù)字量化；然后，對量化后的信號x(i)進行降維；最后，對降維后的信號進行重構(gòu)；其中t為采樣時刻，i為量化后的信號排序；

對量化后的信號進行降維，具體是對量化后的信號通過有限脈沖響應(yīng)濾波器的差分方程i＝1,…,m，其中h(0),…,h(l-1)為濾波器系數(shù)，設(shè)計基于濾波的壓縮感知信號采集框架，構(gòu)造如下托普利茲測量矩陣：

則觀測i＝1,…,m，其中b1,…,bl看作濾波器系數(shù)；子矩陣φft的奇異值是格拉姆矩陣g(φf,t)＝φ′ftφft特征值的算術(shù)根，驗證g(φf,t)的所有特征值λi∈(1-δk,1+δk),i＝1,…,t，則φf滿足rip，并通過求解最優(yōu)化問題來重構(gòu)原信號；即通過線性規(guī)劃方法來重構(gòu)原信號，亦即bp算法；

針對實際壓縮信號，如圖像信號的采集，則修改φf為如下形式：

如果信號在變換基矩陣ψ上具有稀疏性，則通過求解最優(yōu)化問題，精確重構(gòu)出原信號；其中φ與ψ不相關(guān)，ξ稱為cs矩陣。

進一步，通過監(jiān)控視頻顯示單元內(nèi)置的雜性目標(biāo)地的評價處理模塊獲取信號，并通過雜性目標(biāo)地的評價處理模塊鑲嵌的傳感器采集數(shù)據(jù)并對信號進行放大處理后進行評價；接著從每段信號里提取出均值、方差、信號的累積值和峰值4個基本時域參數(shù)，通過相鄰段信號的4個參數(shù)值的差值判斷是否有疑似異常的情況發(fā)生；若有則往下執(zhí)行小波包去噪，否者，跳到執(zhí)獲取信號步驟；再利用改進小波包算法對采集的信號進行去噪；再利用改進小波包算法對采集的信號進行小波包分解與重構(gòu)，得到單子帶重構(gòu)信號；從重構(gòu)的單子帶信號里提取：時域能量、時域峰值、頻域能量、頻域峰值、峰態(tài)系數(shù)、方差、頻譜和偏斜系數(shù)8個表示信號特征的參數(shù)；利用主成分分析方法，從上述參數(shù)中選擇3到8個能明顯表示雜性目標(biāo)地的特征的參數(shù)組成特征向量，并將這些特征向量輸入到支持向量機進行決策判斷，根據(jù)支持向量機的輸出判斷是否有異常發(fā)生。

進一步，所述小波包去噪和小波包分解與重構(gòu)包括：

信號延拓，對小波包分解的各層信號進行拋物線延拓；

設(shè)信號數(shù)據(jù)為x(a),x(a+1),x(a+2)，則延拓算子e的表達(dá)式為：

消去單子帶多余頻率成分；

將延拓后的信號與分解低通濾波器h0卷積，得到低頻系數(shù)，然后經(jīng)過hf-cut-if算子處理，去掉多余的頻率成分，再進行下采樣，得到下一層的低頻系數(shù)；將延拓后的信號與分解高通濾波器g0卷積，得到高頻系數(shù)，然后經(jīng)過lf-cut-if算子處理，去掉多余的頻率成分，再進行下采樣，得到下一層高頻系數(shù)，hf-cut-if算子如式(2)所示，lf-cut-if算子如式(3)所示；

在(2)、(3)式中，x(n)為在2^j尺度上小波包的系數(shù)，nj表示在2^j尺度上數(shù)據(jù)的長度，k＝0，1，…，nj-1；n＝0，1，…，nj-1；

單子帶信號重構(gòu)的方法包括：

將得到的高、低頻系數(shù)進行上采樣，然后分別與高通重建濾波器g1和低通重建濾波器h1卷積，將得到的信號分別用hf-cut-if、lf-cut-if算子處理，得到單子帶重構(gòu)信號。

進一步，目標(biāo)地基本特性的評價中，通過監(jiān)控視頻顯示單元內(nèi)置的目標(biāo)地基本特性的評價模塊使用頻數(shù)統(tǒng)計法，對被評價的各項指標(biāo)按評價集對草地土壤退化危險程度進行評級，得到因素集的隸屬度；目標(biāo)地基本特性的評價模塊進行確定評判隸屬矩陣：

由得到第k個因素集的相對隸屬度矩陣：

其中：

式中：rk—第k個因素集的相對隸屬度矩陣；

rkij—第k個因素集的第i個因素屬于評價集中的j的隸屬度；

pkij—組成員對第k個因素集的第i個因素指標(biāo)評級為j的頻數(shù)；

構(gòu)造模糊評判矩陣：

由各指標(biāo)的權(quán)向量和矩陣r可構(gòu)造模糊評判矩陣b，

計算綜合評判結(jié)果：

由模糊評判矩陣b和評價集的參數(shù)列向量，可求得綜合評判結(jié)果z；

z＝b·v

由上式可得到模糊綜合評價的結(jié)果，再根據(jù)評價等級規(guī)定，評定在草地土壤退化上多因素失效危險性大??；并通過監(jiān)控視頻顯示單元的顯示器顯示。

進一步，所述目標(biāo)地基本特性的評價包括土壤肥力的農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)功能評價、耕作制度的評價和抗污染能力的評價。

所述雜性目標(biāo)地的評價包括評價面積、邊界線和具體目標(biāo)評價。

農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)功能的評價包括：

確定土壤功能與生態(tài)學(xué)質(zhì)量的測定目標(biāo)；

制定足夠的土壤診斷指標(biāo)，但不能超過目標(biāo)范圍；

選擇合理的土壤診斷量化評分標(biāo)準(zhǔn)；

根據(jù)當(dāng)?shù)赝寥佬纬梢蛩貙ν寥赖男纬珊头植家?guī)律的影響來分析土壤生態(tài)特性。

所述土壤生態(tài)特性包括貯水量、貯碳量、有效養(yǎng)分含量、土壤地質(zhì)、農(nóng)業(yè)化學(xué)。

所述土壤生態(tài)特性還包括土壤限制因子；所述土壤限制因子包括土壤退化、土壤自凈能力、土壤污染的基本物理化學(xué)類型。

均勻性目標(biāo)地的評價包括：

建立具體土地所在地理位置或坐標(biāo)；

輸入所獲得的數(shù)據(jù)；

確定標(biāo)準(zhǔn)的評價指標(biāo)、表格；特制定選擇出適合于本地土壤生態(tài)特性的基本數(shù)據(jù)；

分析材料效果圖的繪制；

刪除、保存、編制、總結(jié)、應(yīng)用。

所述草地土壤退化評價方法還包括土壤表層動力的評價。

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明的應(yīng)用原理作進一步描述。

1人為動力的類型對土壤質(zhì)量變化的影響

土壤表層動力的現(xiàn)實因素之一是人為活動動力，這對土壤表層的影響較大，從20世紀(jì)以來很多科學(xué)家們從不同的角度不斷的研究地質(zhì)生態(tài)等因素對土壤和農(nóng)業(yè)境觀的影響，并提出了影響土壤表層的發(fā)展及其各種生態(tài)特性改善或惡化過程。

人為因素的中重要性。其中主要的表現(xiàn)為土壤性質(zhì)和成分的變化，土壤容重和大氣組成的變化，甚至對大小氣候的變化率等方面都有很大的作用，在自然環(huán)境條件下退化或惡化的很多土壤也是由不準(zhǔn)確的人為技術(shù)服務(wù)所引起的，所以人為因素對土壤表層的影響是可以成為地球的任何一個地方都可以看得到的普遍想象之一了。人為因素引起的土壤退化的具體途徑有：

強烈的開荒對土壤表層的改變更加加速，這對土壤剖面生態(tài)特性，土壤結(jié)構(gòu)及其它理化特性卻發(fā)生了深刻的變化。特別是盲目的施用各種化學(xué)和有機肥料等引起對土壤營養(yǎng)的失調(diào)。土壤的農(nóng)業(yè)物理學(xué)退化，惡化水氣比、破壞土壤結(jié)構(gòu)和增大容重。土壤的農(nóng)業(yè)技術(shù)退化是耕層土壤物理機械性質(zhì)的惡化。農(nóng)業(yè)化學(xué)流失是增施某種養(yǎng)分的使用量引起土壤中其它養(yǎng)分的失衡。使土壤中生物群數(shù)的降低或生物的死亡和農(nóng)藥的應(yīng)用對土壤環(huán)境的污染等都是人類活動索引起的土壤生態(tài)特性退化結(jié)果了。

總之，土壤的不合理利用可以增加土壤的各種退化過程，特別是加重表層土壤的退化而引起土壤肥力的迅速降低。

人活動的另一個較大的因素是灌溉，灌溉對土壤性質(zhì)的影響也較大，它不僅可以破壞土壤剖面及其土壤水分、空氣的比例，還可以影響土壤ph、eh、ca²⁺、k⁺和no3^--n的量。所以不合理的灌水可以使加速水土流失，土壤結(jié)構(gòu)的破壞使土壤緊實、鹽基離子淋失而土壤酸化，相反的可引起土壤鹽漬化、堿化等。

2土壤農(nóng)業(yè)生態(tài)綜合評價的常用農(nóng)業(yè)評價因素：

農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)功能有以下6種：

(1)提供生物所需要的營養(yǎng)功能。是土壤中植物可吸收利用的養(yǎng)分的農(nóng)業(yè)生態(tài)功能，特別說它們的供應(yīng)特性和生產(chǎn)力。(2)協(xié)調(diào)土壤水分，作為決定土壤水分有效性的主要因素之一是土壤物理機械性質(zhì)是土壤最重要物理性質(zhì)。(3)土壤物理力學(xué)性質(zhì)決定。(4)土壤形態(tài)特性決定于土壤肥力因素的穩(wěn)定性。(5)土壤膠體是決定土壤對用于防止病蟲害為目的的農(nóng)藥的自凈能力的高低。(6)土壤地質(zhì)化學(xué)功能是決定土壤對金屬污染物的自凈能力。

3現(xiàn)代土壤生態(tài)等評價：

目前進行土壤生態(tài)評價有以下5種：

(1)確定測定目標(biāo)--土壤功能與生態(tài)學(xué)質(zhì)量。(2)制定足夠的土壤診斷指標(biāo)，但不能超過范圍。(目標(biāo)范圍)。(3)選擇合理的土壤診斷量化評分標(biāo)準(zhǔn)。(4)根據(jù)模型進行土壤生態(tài)特性評價。(5)必須注意當(dāng)?shù)赝寥佬纬梢蛩貙ν寥赖男纬珊头植家?guī)律的影響描述土壤生態(tài)特性。

4本發(fā)明實施例提供的草地土壤退化評價系統(tǒng)(расказ)的應(yīng)用應(yīng)遵守以下6種原則：

①系統(tǒng)的框架組織(framework)；②應(yīng)用生態(tài)方法來解釋結(jié)果；③評價指標(biāo)的功能組織(基本的或部分農(nóng)業(yè)生態(tài)功能)；④根據(jù)國家評價指標(biāo)進行對目標(biāo)地農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的評價；⑤適應(yīng)目標(biāo)地自然和技術(shù)條件的靈活性；⑥目標(biāo)地限制因子的確定，即當(dāng)?shù)赜绊懮a(chǎn)和農(nóng)業(yè)生態(tài)限制因子等的確定。

應(yīng)用土壤生態(tài)特性自動化綜合評價需要以下3個程序：

①基本診斷指標(biāo)的確定。②當(dāng)?shù)刂饕耘嘧魑锼枰霓r(nóng)業(yè)生態(tài)要求的分析。③報表中標(biāo)準(zhǔn)來估算當(dāng)?shù)赝寥涝\斷指標(biāo)和作物生產(chǎn)所需要的農(nóng)業(yè)生態(tài)特性和栽培技術(shù)。

估算的步驟如下：

①評價目標(biāo)的選擇和完善識別的自動化。②目標(biāo)地原始數(shù)據(jù)的輸入。③目標(biāo)地原始數(shù)據(jù)的部分評價。④目標(biāo)地基本特性的評價(土壤肥力的農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)功能，耕作制度和抗污染能力)。⑤均勻性目標(biāo)地的評價。⑥復(fù)雜性目標(biāo)地的評價，包括評價面積、邊界線和具體目標(biāo)。

本發(fā)明實施例提供的土壤生態(tài)特性自動化綜合評價有：

①建立關(guān)鍵點的土壤生態(tài)特性自動化綜合評價模型原則。②建立和確定主要土壤診斷指標(biāo)。③建立和確定土壤生態(tài)特性自動化綜合評價模型的基本標(biāo)準(zhǔn)、表格和計算方法。④應(yīng)用土壤診斷方法準(zhǔn)確靈活的描述和分析模型的組成，解決試驗數(shù)據(jù)的分析方法。⑤根據(jù)當(dāng)?shù)鼐唧w情況選擇應(yīng)用模型范圍。

對某一具體的土地來說：

①建立具體土地所在地理位置(坐標(biāo))②輸入所獲得的數(shù)據(jù)。③確定標(biāo)準(zhǔn)的評價指標(biāo)、表格和計算方法的分析。特制定選擇出適合于本地土壤生態(tài)特性的基本數(shù)據(jù)。④分析材料效果圖的繪制。⑤刪除、保存、編制、總結(jié)、應(yīng)用。

對某一具體的土地評價模型：

包括①基本地形土層圖(1:100.000和1:200.000圖)；②土地利用現(xiàn)狀圖。具體到1000ha面積的圖；③中小型地質(zhì)地貌圖；④土壤形成圖。包括土壤類型及其農(nóng)業(yè)利用；⑤農(nóng)業(yè)氣候圖；⑥小微型性土壤分布圖；

根據(jù)packa3評價出來的資料可以繪制以下幾種圖：

土壤農(nóng)業(yè)生態(tài)特性圖。其包括貯水量、貯碳量、有效養(yǎng)分含量、土壤地質(zhì)、農(nóng)業(yè)化學(xué)圖等；土壤限制因子圖。包括土壤退化、土壤自凈能力、土壤污染的基本物理化學(xué)類型，使堅硬化等。

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明的應(yīng)用原理作進一步描述。

在草原生態(tài)系統(tǒng)中，土壤是作為植物生長的基質(zhì)和環(huán)境，土壤物理和化學(xué)性質(zhì)對植物群落動態(tài)存在最深刻的作用機制。土壤ph值、有機質(zhì)含量和其他營養(yǎng)元素含量均表現(xiàn)出不同程度的植物群落依存特性，并對土壤有機質(zhì)分解和土壤養(yǎng)分動態(tài)也存在顯著的作用。姚等1982年與2003年對退化草地的土壤理化性質(zhì)變化的分析表明，與21年前相比，草地土壤ph值升高，土壤持水量下降了32.5％，土壤有機質(zhì)含量降低了5.5％，雖然土壤全磷與全氮含量較為穩(wěn)定，但也有一定程度的變化，這一結(jié)果和本發(fā)明結(jié)果是保持統(tǒng)一的方向，但新疆草原土壤中以上指標(biāo)的退化范圍比較高了?，F(xiàn)有分析表明，家畜的過度踐踏和采食，可引起草地的旱化、土壤理化性質(zhì)的劣化和肥力的降低。王對松嫩平原羊草(leymuschinensis)草地的報道，隨放牧強度的增大，草地土壤水分和有機質(zhì)含量降低，而土壤容重和ph值則逐步增加。隨動物踐踏作用的增強，土壤孔隙分布的空間格局發(fā)生變化，土壤的總孔隙度減少，土壤容重增加?，F(xiàn)有技術(shù)對3種不同退化程度草地土壤農(nóng)化性質(zhì)與微生物區(qū)系的報道，草地退化后，其土壤肥力、土壤微生物數(shù)量與種類隨退化程度增高而下降。

在荒漠草地退化特征方面，朱等、林等對不同退化階段伊犁絹蒿荒漠草地的主要經(jīng)濟性狀特征進行了調(diào)查，結(jié)果表明：草地由未退化階段演替至重度退化和極度退化階段，草地的植物種類組成、群落高度、蓋度、生產(chǎn)力、營養(yǎng)價值均發(fā)生了一系列變化；植物種類減少，高度、蓋度、生產(chǎn)力下降，飼用價值處于一個劣變過程，表現(xiàn)出牧草的家畜適口性較差，利用率低，由良等牧場演變?yōu)橹械偷饶翀觥Ｔ诨哪莸赝嘶O(jiān)測方面，安，李、黃、候、靳等和艾克拜爾等利用不同模式分析新疆荒漠草地退化生態(tài)適應(yīng)性狀況并建立了各自的檢測模型。他們的結(jié)果表明，在長期重牧壓力下，新疆天山北坡絹蒿灌叢多樣性和持久性是通過減少可食牧草種類和植物量、縮短莖、減少灌叢密度增加灌叢直徑、改變枝條的生長方式等來響應(yīng)重度放牧壓力。

有機質(zhì)含量的多少是衡量草原土壤肥力高低的一個重要標(biāo)志，在各種營養(yǎng)元素之中，氮、磷、鉀三種是植物需要量和收獲時帶走量較多的營養(yǎng)元素。cec基本上代表了土壤可能保持的養(yǎng)分?jǐn)?shù)量，它是土壤緩沖性能的主要來源，是改良土壤和合理施肥的重要依據(jù)。土壤酸堿度對養(yǎng)分的有效性影響也很大。土壤腐殖酸含有植物生長發(fā)育所需要的一些元素，能改善土壤，增加肥力，其中胡敏酸含碳和氮的數(shù)量稍高于富啡酸，是土壤腐殖質(zhì)的主要組成成分，胡敏酸對土壤結(jié)構(gòu)的形成起著重要作用。富里酸通常帶有70種或更多的礦物質(zhì)和微量元素，其擁有很好的溶解性和流動性。根據(jù)計算，從1983年全國第二次土壤普查以來，得到伊犁地區(qū)草原土壤各理化特性的變化規(guī)律，30年后有機質(zhì)含量降低明顯，從30年前的67.17g/kg減少到目前的50.61g/kg，變化率為-24.65％已經(jīng)達(dá)到了中度退化的程度了；近30年來新疆伊犁典型擦澳元土壤全量n、p、k，堿解氮以及速效p、k含量的變化很也很明顯，其含量分別下降了39.40％、33.17％、18.00％、87.56％、31.33％、-40.19％，其中全氮和堿解氮含量的變化尤為顯著。土壤c/n、ph值分別增加了21.16％和3.93％，而陽離子交換量變化很大，其下降了60.93％，可以看出目前新疆草原土壤養(yǎng)分退化程度最厲害，必須想辦法改善或恢復(fù)草原土壤養(yǎng)分狀況。其中有機質(zhì)中胡敏酸和富啡酸含量分別下降36.90％、32.20％，ch/cf下降了6.45％，說明不僅有機質(zhì)的含量有了下降的趨勢，而且腐殖質(zhì)的質(zhì)量也有了下竟的趨勢了。

土壤質(zhì)地是土壤物理性質(zhì)之一。土壤質(zhì)地狀況是擬定土壤利用、管理和改良措施的重要依據(jù)。土壤容重說明土壤的松緊程度及孔隙狀況,反映土壤的透水性、通氣性和植物根系生長的阻力狀況。土壤孔隙度大小直接影響土壤中的水分與通氣狀況,從而影響到地上植物的生長。田間持水量長期以來被認(rèn)為是土壤所能穩(wěn)定保持的最高土壤含水量，田間持水量的高低對植被的生長具有重要意義。由表1可見，30年以來土壤砂粒和粉粒含量都有不同程度的增加，尤其是砂粒含量增加很明顯，分別達(dá)到了72.27％和12.03％，已經(jīng)達(dá)到了中偏重度退化的程度了，說明土壤的保水保肥能力有了很大的降低了；而土壤粘粒含量減少了，其30年前后的變化率為-56.25％。土壤容重和比重均增加，其中容重變化較大，變化率為45.70％，比重的變化率為7.30％，而總孔隙度下降-19.03％，田間持水量下降了-8.42％。

表1、新疆伊犁典型草原土壤物理機械性質(zhì)變化率

表2是俄羅斯國立季米亞諾夫農(nóng)業(yè)大學(xué)土壤生態(tài)學(xué)教研室主任教授博士生導(dǎo)師瓦西諾夫i.i等專家和新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)草環(huán)學(xué)院土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)系教授博士生導(dǎo)師艾克拜爾.伊拉洪等專家們通過兩國草地土壤實地調(diào)查和室內(nèi)分析后討論而定的土壤生態(tài)特性退化評價臨時指標(biāo)，以上結(jié)果是根據(jù)本指標(biāo)來進行評價的。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。