[发明专利]一种管理田块的矩形格网构建方法

权利要求书

1.一种管理田块的矩形格网构建方法，其特征在于它包括以下步骤：

S101采样：从研究田块里选取N(h)采样点，并获取土壤环境信息；选择某一土壤环境要素为网格化管理田块的依据要素，记为Z；

S102确定最优格网尺寸：绘制采样点的Z变量半方差变异图，拟合评价多种半方差模型，确定最优半方差模型，以最优半方差模型的变程a为最优格网尺寸；

S103插值：以田块的最小外接矩形作为管理田块的范围，用尺寸为a*a的格网分割该管理范围，使用普通克里金方法对土壤环境要素Z插值；

S104矩形格网实例生成：根据插值结果生成可能存在的所有实例，并建立一个与实例数目一致的对应矩阵C，用该对应矩阵C存储所有实例内部格网土壤要素Z的方差；

S105最优格网实例选择：以二值整型规划算法确定最优分区实例，并记v_i为决策变量，目标为区域分区内部空间变异综合最小，通过求解，获取最优分区实例。

2.如权利要求1所述一种管理田块的矩形格网构建算法，其特征为：步骤S101中：实际管理所需的要素数据包括土壤氮含量数据、土壤有机质含量、土壤速效磷含量、土壤速效钾含量。

3.如权利要求1所述一种管理田块的矩形格网构建算法，其特征为：步骤S102具体为：

S1021、利用采样获取的要素数据绘制关于γ(h)的半方差变异函数图，其公式为：

其中，h为半方差变异图自变量，n(h)表示间隔为h时采样点的配对数目，Z(x)是采样点的值；

S1022、利用多种半方差理论模型进行拟合得到各模型的半方差曲线，通过交叉验证的方法来评估各模型；选择均值误差接近0且均方差接近1的模型作为最优模型，并确定最优半方差模型的变程a为最优格网尺寸，进行土壤要素Z的插值。

4.如权利要求3所述一种管理田块的矩形格网构建算法，其特征为：步骤S1022中多种半方差理论模型包括线性模型、球状模型、指数模型和高斯模型。

5.如权利要求1所述一种管理田块的矩形格网构建算法，其特征为：步骤S104具体为：根据插值结果，生成所有的矩形格网实例，建立相关矩阵C＝{c_ij}，其中，如果实例i覆盖网格j，则c_ij＝1，否则c_ij＝0；并计算每个实例i内部格网的土壤要素变量方差

6.如权利要求1所述一种管理田块的矩形格网构建算法，其特征为：步骤S105具体为：

S1051、以二值整型规划算法确定最优分区实例，并记v_i∈{0,1}为决策变量，目标为区域分区内部空间变异综合最小，二值整数线性规划由决定；

S1052、设置最大网格阈值LX和最小网格阈值LN来保证农机实践的效率和可操作性，其约束公式为：

同时引入一个相对变量来对原始方法进行改善，从而保证分区结果的均质性，其约束公式为

其中是所有实例总方差，α是保证分区均质性的适宜变异指数，N是实例数量，α取值范围[0.5,1)，n_i表示实例i内的采样点个数。