本技術(shù)涉及遙感，尤其涉及一種土壤氮礦化速率預(yù)測(cè)模型的訓(xùn)練方法、預(yù)測(cè)方法和裝置。

背景技術(shù)：

1、土壤氮礦化是生態(tài)系統(tǒng)中重要的氮素轉(zhuǎn)化過(guò)程，對(duì)植物生長(zhǎng)和生態(tài)系統(tǒng)功能起著關(guān)鍵作用。土壤氮礦化速率（nitrogen?mineralization?rate?，nmr）可以用于表征生態(tài)系統(tǒng)中重要的氮素轉(zhuǎn)化過(guò)程。

2、目前，在確定土壤氮礦化速率時(shí)，通常需要對(duì)監(jiān)測(cè)區(qū)域中的土壤進(jìn)行實(shí)地采樣和實(shí)驗(yàn)室分析，以確定土壤氮礦化速率。但是，該種方法通常僅適用于較小面積的監(jiān)測(cè)區(qū)域，難以適用于大面積的監(jiān)測(cè)區(qū)域，而且該種方法耗時(shí)耗力，導(dǎo)致土壤氮礦化速率的計(jì)算效率較低。

3、因此，在不受監(jiān)測(cè)區(qū)域面積限制的情況下，如何有效地提高土壤氮礦化速率的計(jì)算效率，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本技術(shù)提供一種土壤氮礦化速率預(yù)測(cè)模型的訓(xùn)練方法、預(yù)測(cè)方法和裝置，可以在不受監(jiān)測(cè)區(qū)域面積限制的情況下，有效地提高土壤氮礦化速率的計(jì)算效率。

2、本技術(shù)提供一種土壤氮礦化速率預(yù)測(cè)模型的訓(xùn)練方法，包括：

3、獲取監(jiān)測(cè)區(qū)域樣本的遙感圖像樣本，以及所述監(jiān)測(cè)區(qū)域樣本的土壤樣本；其中，所述監(jiān)測(cè)區(qū)域樣本中包括多個(gè)觀測(cè)點(diǎn)；

4、基于所述監(jiān)測(cè)區(qū)域樣本的土壤樣本，確定各所述觀測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的土壤氮礦化速率標(biāo)簽；

5、將所述監(jiān)測(cè)區(qū)域樣本的遙感圖像樣本輸入至初始土壤氮礦化速率預(yù)測(cè)模型中，通過(guò)所述初始土壤氮礦化速率預(yù)測(cè)模型從所述遙感圖像樣本中提取各所述觀測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的多個(gè)植被指數(shù)特征，并基于各所述觀測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的多個(gè)植被指數(shù)特征和各所述觀測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的土壤氮礦化速率標(biāo)簽，從所述多個(gè)植被指數(shù)特征中選擇目標(biāo)植被指數(shù)特征；

6、基于各所述觀測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的目標(biāo)植被指數(shù)特征和土壤氮礦化速率標(biāo)簽，對(duì)所述初始土壤氮礦化速率預(yù)測(cè)模型的模型參數(shù)進(jìn)行更新，以訓(xùn)練得到土壤氮礦化速率預(yù)測(cè)模型，所述土壤氮礦化速率預(yù)測(cè)模型用于預(yù)測(cè)土壤氮礦化速率。

7、根據(jù)本技術(shù)提供的一種土壤氮礦化速率預(yù)測(cè)模型的訓(xùn)練方法，所述基于各所述觀測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的多個(gè)植被指數(shù)特征和各所述觀測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的土壤氮礦化速率標(biāo)簽，從所述多個(gè)植被指數(shù)特征中選擇目標(biāo)植被指數(shù)特征，包括：

8、針對(duì)各所述植被指數(shù)特征，基于各所述觀測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的所述植被指數(shù)特征、所有觀測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的所述植被指數(shù)特征的平均值、各所述觀測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的土壤氮礦化速率標(biāo)簽，以及所述所有觀測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的土壤氮礦化速率標(biāo)簽的平均值，確定所述植被指數(shù)特征對(duì)應(yīng)的相關(guān)系數(shù)；

9、基于各所述植被指數(shù)特征對(duì)應(yīng)的相關(guān)系數(shù)，將最大相關(guān)系數(shù)對(duì)應(yīng)的植被指數(shù)特征確定為所述目標(biāo)植被指數(shù)特征。

10、根據(jù)本技術(shù)提供的一種土壤氮礦化速率預(yù)測(cè)模型的訓(xùn)練方法，所述基于各所述觀測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的所述植被指數(shù)特征、所有觀測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的所述植被指數(shù)特征的平均值、各所述觀測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的土壤氮礦化速率標(biāo)簽，以及所述所有觀測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的土壤氮礦化速率標(biāo)簽的平均值，確定所述植被指數(shù)特征對(duì)應(yīng)的相關(guān)系數(shù)，包括：

11、根據(jù)確定所述植被指數(shù)特征對(duì)應(yīng)的相關(guān)系數(shù)；

12、其中，表示所述植被指數(shù)特征對(duì)應(yīng)的相關(guān)系數(shù)，i表示第i個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，n表示觀測(cè)點(diǎn)的總數(shù)量，表示第i個(gè)觀測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的所述植被指數(shù)特征，表示所有觀測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的所述植被指數(shù)特征的平均值，表示第i個(gè)觀測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的土壤氮礦化速率標(biāo)簽，表示所述所有觀測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的土壤氮礦化速率標(biāo)簽的平均值。

13、根據(jù)本技術(shù)提供的一種土壤氮礦化速率預(yù)測(cè)模型的訓(xùn)練方法，所述基于各所述觀測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的多個(gè)植被指數(shù)特征和各所述觀測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的土壤氮礦化速率標(biāo)簽，從所述多個(gè)植被指數(shù)特征中選擇目標(biāo)植被指數(shù)特征，包括：

14、基于各所述觀測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的多個(gè)植被指數(shù)特征，確定所述多個(gè)植被指數(shù)特征之間的協(xié)方差矩陣，所述協(xié)方差矩陣用于表征所述多個(gè)植被指數(shù)特征之間的相關(guān)性；

15、基于所述協(xié)方差矩陣的特征值和對(duì)應(yīng)的特征向量，從所述多個(gè)植被指數(shù)特征中確定多個(gè)主成分植被指數(shù)特征；

16、基于各所述觀測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的所述多個(gè)主成分植被指數(shù)特征和各所述觀測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的土壤氮礦化速率標(biāo)簽之間的相關(guān)性，從所述多個(gè)主成分植被指數(shù)特征中選擇所述目標(biāo)植被指數(shù)特征。

17、本技術(shù)還提供一種土壤氮礦化速率的預(yù)測(cè)方法，包括：

18、獲取待預(yù)測(cè)監(jiān)測(cè)區(qū)域的目標(biāo)遙感圖像；其中，所述監(jiān)測(cè)區(qū)域中包括多個(gè)目標(biāo)觀測(cè)點(diǎn)；

19、將所述目標(biāo)遙感圖像輸入至土壤氮礦化速率預(yù)測(cè)模型中，通過(guò)所述土壤氮礦化速率預(yù)測(cè)模型，預(yù)測(cè)各所述目標(biāo)觀測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的土壤氮礦化速率；其中，所述土壤氮礦化速率預(yù)測(cè)模型為上述任一實(shí)施例訓(xùn)練得到的土壤氮礦化速率預(yù)測(cè)模型。

20、本技術(shù)還提供一種土壤氮礦化速率預(yù)測(cè)模型的訓(xùn)練裝置，包括：

21、獲取單元，用于獲取監(jiān)測(cè)區(qū)域樣本的遙感圖像樣本，以及所述監(jiān)測(cè)區(qū)域樣本的土壤樣本；其中，所述監(jiān)測(cè)區(qū)域樣本中包括多個(gè)觀測(cè)點(diǎn)；

22、第一處理單元，用于基于所述監(jiān)測(cè)區(qū)域樣本的土壤樣本，確定各所述觀測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的土壤氮礦化速率標(biāo)簽；

23、第二處理單元，用于將所述監(jiān)測(cè)區(qū)域樣本的遙感圖像樣本輸入至初始土壤氮礦化速率預(yù)測(cè)模型中，通過(guò)所述初始土壤氮礦化速率預(yù)測(cè)模型從所述遙感圖像樣本中提取各所述觀測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的多個(gè)植被指數(shù)特征，并基于各所述觀測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的多個(gè)植被指數(shù)特征和各所述觀測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的土壤氮礦化速率標(biāo)簽，從所述多個(gè)植被指數(shù)特征中選擇目標(biāo)植被指數(shù)特征；

24、更新單元，用于把基于各所述觀測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的目標(biāo)植被指數(shù)特征和土壤氮礦化速率標(biāo)簽，對(duì)所述初始土壤氮礦化速率預(yù)測(cè)模型的模型參數(shù)進(jìn)行更新，以訓(xùn)練得到土壤氮礦化速率預(yù)測(cè)模型，所述土壤氮礦化速率預(yù)測(cè)模型用于預(yù)測(cè)土壤氮礦化速率。

25、本技術(shù)還提供一種土壤氮礦化速率的預(yù)測(cè)裝置，包括：

26、獲取單元，用于獲取待預(yù)測(cè)監(jiān)測(cè)區(qū)域的目標(biāo)遙感圖像；其中，所述監(jiān)測(cè)區(qū)域中包括多個(gè)目標(biāo)觀測(cè)點(diǎn)；

27、預(yù)測(cè)單元，用于將所述目標(biāo)遙感圖像輸入至土壤氮礦化速率預(yù)測(cè)模型中，通過(guò)所述土壤氮礦化速率預(yù)測(cè)模型，預(yù)測(cè)各所述目標(biāo)觀測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的土壤氮礦化速率；其中，所述土壤氮礦化速率預(yù)測(cè)模型為上述訓(xùn)練得到的土壤氮礦化速率預(yù)測(cè)模型。

28、本技術(shù)還提供一種電子設(shè)備，包括存儲(chǔ)器、處理器及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器上并可在處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)如上述任一種所述的土壤氮礦化速率預(yù)測(cè)模型的訓(xùn)練方法或者土壤氮礦化速率的預(yù)測(cè)方法。

29、本技術(shù)還提供一種非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，該計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如上述任一種所述的土壤氮礦化速率預(yù)測(cè)模型的訓(xùn)練方法或者土壤氮礦化速率的預(yù)測(cè)方法。

30、本技術(shù)還提供一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如上述任一種所述的土壤氮礦化速率預(yù)測(cè)模型的訓(xùn)練方法或者土壤氮礦化速率的預(yù)測(cè)方法。

31、本技術(shù)提供的土壤氮礦化速率預(yù)測(cè)模型的訓(xùn)練方法、預(yù)測(cè)方法和裝置，通過(guò)獲取監(jiān)測(cè)區(qū)域樣本的遙感圖像樣本，以及監(jiān)測(cè)區(qū)域樣本的土壤樣本；其中，監(jiān)測(cè)區(qū)域樣本中包括多個(gè)觀測(cè)點(diǎn)；并基于監(jiān)測(cè)區(qū)域樣本的土壤樣本，確定各觀測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的土壤氮礦化速率標(biāo)簽；將監(jiān)測(cè)區(qū)域樣本的遙感圖像樣本輸入至初始土壤氮礦化速率預(yù)測(cè)模型中，通過(guò)初始土壤氮礦化速率預(yù)測(cè)模型從遙感圖像樣本中提取各觀測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的多個(gè)植被指數(shù)特征，并基于各觀測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的多個(gè)植被指數(shù)特征和各觀測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的土壤氮礦化速率標(biāo)簽，從多個(gè)植被指數(shù)特征中選擇目標(biāo)植被指數(shù)特征；再基于各觀測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的目標(biāo)植被指數(shù)特征和土壤氮礦化速率標(biāo)簽，對(duì)初始土壤氮礦化速率預(yù)測(cè)模型的模型參數(shù)進(jìn)行更新，以訓(xùn)練得到土壤氮礦化速率預(yù)測(cè)模型，土壤氮礦化速率預(yù)測(cè)模型用于預(yù)測(cè)土壤氮礦化速率。這樣利用遙感技術(shù)獲取監(jiān)控區(qū)域的遙感圖像樣本，并結(jié)合遙感圖像樣本，以及監(jiān)測(cè)區(qū)域樣本中多個(gè)觀測(cè)點(diǎn)各自對(duì)應(yīng)的土壤氮礦化速率標(biāo)簽，訓(xùn)練土壤氮礦化速率預(yù)測(cè)模型，使得可以通過(guò)土壤氮礦化速率預(yù)測(cè)模型對(duì)土壤氮礦化速率進(jìn)行動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)，實(shí)現(xiàn)了在不受監(jiān)測(cè)區(qū)域面積限制的情況下，不僅可以有效地提高土壤氮礦化速率的計(jì)算效率，而且可以提高土壤氮礦化速率的計(jì)算精度。