1.一种园林局部土壤水分特征模型的构建方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:获取历史土壤湿度数据、历史天气数据与天气预报数据;将土壤分为三层,时间划分为若干个时间段;所述历史土壤湿度数据包括不同时刻下不同层的土壤湿度,所述历史天气数据包括若干时刻的降水量及温度,所述天气预报数据包括未来一周的降水量及温度;
通过历史土壤湿度数据中不同层的土壤湿度在相邻时刻的变化情况,获得每个时间段的土壤持水程度;
基于历史天气数据和土壤持水程度,对各时间段进行聚类获得若干个簇,结合下一个时间段的天气预报,获得下一个时间段的土壤持水程度;
根据当前时间段的不同层的土壤湿度大小,获得当前时间段的土壤表面土层根系指数;
根据当前时间段的土壤表面土层根系指数和土壤持水程度,与下一个时间段的土壤持水程度,得到下一个时间段的土壤水分流失系数;
获取下一个时间段之前所有时间段的土壤水分流失系数的均值,根据下一个时间段的土壤水分流失系数和土壤水分流失系数的均值,获得土壤水分特征平滑因子;
利用土壤水分特征平滑因子构建园林局部土壤水分特征模型;
所述获得每个时间段的土壤持水程度,包括的具体步骤如下:
式中, 表示第t个时间段的土壤持水程度,表示每个时间段中时刻的数量, 表示第t个时间段的第i个时刻的持水因子, 表示第t个时间段的第i个时刻的第二层土壤湿度, 表示第t个时间段的第i+1个时刻的第二层土壤湿度, 为线性归一化函数;
所述持水因子的具体获取方式如下:
式中, 表示第t个时间段的第i个时刻的持水因子, 表示第t个时间段的第i+1个时刻的第a层土壤湿度, 表示第t个时间段的第i+1个时刻的第a+1层土壤湿度,表示第t个时间段的第i个时刻的第a层土壤湿度, 表示第t个时间段的第i个时刻的第a+1层土壤湿度;
所述获得当前时间段的土壤表面土层根系指数,包括的具体步骤如下:
将当前时刻所在的时间段记为第k个时间段,则第k个时间段的土壤表面土层根系指数的计算方式为:式中, 表示第k个时间段的土壤表面土层根系指数, 表示第k个时间段的第1层土壤湿度, 表示第k个时间段的第二层土壤湿度, 表示第k个时间段的第三层土壤湿度,为以自然常数为底的指数函数。
2.根据权利要求1所述一种园林局部土壤水分特征模型的构建方法,其特征在于,所述将土壤分为三层,包括的具体步骤如下:将安装传感器的三层中的最上层的土壤记为第一层,中间层的土壤记为第二层,最深层的土壤记为第三层。
3.根据权利要求1所述一种园林局部土壤水分特征模型的构建方法,其特征在于,所述基于历史天气数据和土壤持水程度,对各时间段进行聚类获得若干个簇,包括的具体步骤如下:将每个时间段中所有时刻在历史天气数据中的降水量的和值,作为每个时间段的总降水量;将每个时间段中所有时刻在历史天气数据中的温度均值,作为每个时间段的平均温度;
根据每个时间段的总降水量、平均温度及土壤持水程度,对各时间段进行聚类获得若干个簇。
4.根据权利要求3所述一种园林局部土壤水分特征模型的构建方法,其特征在于,所述根据每个时间段的总降水量、平均温度及土壤持水程度,对各时间段进行聚类获得若干个簇,包括的具体步骤如下:分别以历史每个时间段的总降水量、平均温度和土壤持水程度为坐标轴构建样本空间,将历史每个时间段的总降水量、平均温度和土壤持水程度映射到样本空间中,得到若干数据点;对所有的数据点进行DBSCAN聚类,距离度量采用样本空间中数据点之间的欧式距离,获得若干个簇。
5.根据权利要求4所述一种园林局部土壤水分特征模型的构建方法,其特征在于,所述获得下一个时间段的土壤持水程度,包括的具体步骤如下:将天气预报数据中下一个时间段的降水量和温度输入到样本空间中,将与其最接近的一个簇中所有数据点的土壤持水程度的均值作为下一个时间段的土壤持水程度。
6.根据权利要求1所述一种园林局部土壤水分特征模型的构建方法,其特征在于,所述得到下一个时间段的土壤水分流失系数,包括的具体步骤如下:式中, 表示第k+1个时间段的土壤水分流失系数, 表示第k个时间段的土壤持水程度, 表示第k+1个时间段的土壤持水程度, 表示第k个时间段的土壤表面土层根系指数。
7.根据权利要求1所述一种园林局部土壤水分特征模型的构建方法,其特征在于,所述获得土壤水分特征平滑因子,包括的具体步骤如下:式中, 表示了第k+1个时间段的土壤水分流失系数, 表示了第k+1个时间段前所有不同时刻土壤水分流失系数的均值,表示了土壤水分特征平滑因子。