基于空间网格剖分的作业地块自动识别与面积统计方法

摘要

本发明公开了一种基于空间网格剖分的作业地块自动识别与面积统计方法，借助卫星定位农机车辆的作业行驶轨迹点，主要包括以下步骤：A)数据预处理；B)位置点映射和区域聚类；C)作业区域边界追踪；D)区域面积计算。本发明有如下技术优势：1.算法处理过程不需要人为干预，自动化程度高，能够作为实际应用系统定时触发的任务后台执行，极大地提高农机作业生产监督管理的效率；2.计算稳定可靠，通过预处理和自适应阀值等机制，可以有效克服定位数据漂移、定位误差以及非作业定位点的干扰；3.对不同形状的实际农机作业区域适应性好，可以生成非凸作业区域边界多边形，面积计算准确，算法执行效率高、速度快。

主权项

一种基于空间网格剖分的作业地块自动识别与面积统计方法，通过卫星定位农机车辆的作业行驶轨迹点，对农机作业地块进行自动识别与面积统计，主要包括以下步骤：步骤A)，数据预处理，其主要完成：(1)定位漂移点剔除，基于相邻点位置变化，判断大于给定距离阈值的点为定位漂移点，对原始数据集进行过滤，剔除该类定位点；(2)停车位置点剔除，考虑到卫星定位精度和速度扰动，将小于给定速度阀值的数据点判定为停车点，停车点对区域有效作业点密度统计排序有干扰，需要剔除，同时可以减少算法整体计算量；步骤B)，位置点映射和区域聚类，其主要完成：(1)数据点集合网格映射，在平面投影坐标系空间计算全部数据点的包围矩形，以农机车辆作业设备宽幅的整数倍长度为间距，将该包围矩形进行网格划分。遍历数据点，根据投影坐标空间包含关系将其映射到剖分网格单元，相应的网格单元所包含位置点计数加1，直到所有数据点处理完毕；(2)基于包含位置点数目对计数大于1的所有网格单元进行排序，放入队列Queue。找出最大最小计数值Min_Value和Max_Value，按照下式计算自适应阀值T：T＝(Min_Value+Max_Value)/M其中，M为算法预定义的入参数；(3)在队列Queue中找到当前计数最大的网格单元Cell_max，如果计数值大于T，则开始如下聚类过程：a.将Cell_max加入当前聚类Cluster，同时从队列Queue中移除，b.基于空间位置关系查看Cell_max领域4个Cell，如果某个Cell在队列Queue中且计数值大于T，则以该Cell为当前网格单元，重复a、b操作，直到无法找到满足条件的Cell为止，收集Cluster中的所有Cell，形成一个完整的聚类区域；(4)重复(3)直到队列Queue中不包含大于T的网格单元为止；(5)收集所有的Cluster到聚类区域链表List_region；步骤C)，作业区域边界追踪，其主要完成：(1)针对一个区域网格单元聚类Cluster，从上到下，从左到右扫描找到左下边界网格单元设定为起始追踪边界单元Cell_start。，加入到边界单元链表List_boundary；(2)围绕一个单元，定义左下、下、右下、右、右上、上、左上、左八个方向，以Cell_start为起点，从左下方向开始逆时针扫描相邻Cell，找到第一个包含在Cluster中的有效Cell为当前边界单元Cell_current，加入到边界单元链表List_boundary，并将其所在方向定义为当前方向Dir_current；(3)从当前边界单元Cell_current开始，以当前方向Dir_current顺时针旋转90度为下一个起始搜索方向，追踪得到下一个Cell记为前边界单元Cell_current，加入链表List_boundary，并计算方向；(4)重复步骤(3)，直到下一个确定的边界单元Cell为起始边界Cell_start，搜索结束；(5)顺次连接List_boundary中的网格单元中心点即得到该聚类Cluster的区域边界多边形；步骤D)，区域面积计算，其主要完成：(1)针对一个已识别作业区域，计算其所包含所有定位点的空间包围盒，以作业设备宽幅为边长L，对该空间包围盒进行网格剖分，生成空间网格Grid_compute；(2)遍历作业区域定位点，将其映射到空间网格Grid_compute的网格单元，将包含定位点的网格单元进行标示；(3)统计所标示的网格单元的数目N，计算区域面积如下：Area_region＝L²×N。