一种基于城市布局的土壤质量等级确定方法及装置

摘要

本发明公开了一种基于城市布局的土壤质量等级确定方法及装置，通过将城市布局中同为建筑类型或非建筑类型两个相邻区域进行融合，采用实际测量融合区域中心位置的方式减少必须测量的土壤点，以减少实地测量的工作量，并根据相邻两个区域的区域类型向全局演化，可以精准地得到城市布局中各个区域的土壤质量等级，且提高探测的效率；以解决现有技术中无法对整个城市大范围的土壤质量进行等级区划的技术问题，实现对整个城市、大范围内的土壤质量等级，可高效地确定整个城市中各个不同区域类型的土壤环境质量。

说明书

技术领域

本发明涉及土壤环境监测与评价技术领域，尤其涉及一种基于城市布局的土壤质量等级确定方法、装置、介质及终端设备。

背景技术

随着城市化、工业化的发展，土壤污染问题日趋严重。为了更好地对土壤进行修复，改善土壤环境，现有技术中将土壤质量划分为三层等级；其中，一类为保护区域自然生态、维持自然背景的土壤质量；二类为保障农业生产，维护人体健康的土壤质量；三类为保障农林生产和植物正常生长的土壤质量。对目标区域的土壤环境准确地区划出对应的层次等级，对于土壤环境改善具有重要意义。

现有技术中为了确定目标区域的土壤质量等级，会根据相关标准要求，到实地进行数据探测，检测到具体某一片土壤的元素含量，从而确定该土壤的质量等级。但随着城市的发展，人们为统筹整个城市的土壤环境质量，往往需要评估整个城市、大范围内的土壤质量等级。如果采用以往的评估方式，需要落实到每片土壤进行土壤采集，再实验得到数据结果才能评估的话，这种处理策略效率很低，并且会浪费大量的人力成本，而随着实操的时间增长，很有可能在评估结果出来之前，实际土壤的质量就已经发生了变化，失去评估意义。

因此，目前市面上亟需一种城市土壤环境质量区划策略，以解决现有技术中无法对整个城市大范围的土壤质量进行等级区划的技术问题。

发明内容

本发明提供了一种基于城市布局的土壤质量等级确定方法、装置、介质及终端设备，实现对整个城市、大范围内的土壤质量等级，可高效地确定整个城市中各个不同区域类型的土壤环境质量。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种基于城市布局的土壤质量等级确定方法，包括：

获取城市布局图，根据区域类型对所述城市布局图进行区域划分，得到第一布局图；

对相邻两个区域的区域类型进行判断，当相邻两个区域的区域类型同时为建筑类型或非建筑类型时，对相邻的两个区域进行融合，直到融合后相邻两个区域的区域类型不同时为建筑类型或非建筑类型，得到第二布局图；

确定所述第二布局图中各个区域的中心位置，通过实地进行数据探测，确定各个中心位置的土壤质量等级；

根据各个中心位置在所述第一布局图中的实际位置，将所述各个中心位置的土壤质量等级作为所述第一布局图中对应区域的土壤质量等级；

根据所述第一布局图中相邻两个区域的区域类型，以具有土壤质量等级的区域为中心向外进行演化，直到所有区域均确定各自对应的土壤质量等级。

作为优选方案，所述区域类型包括：自然保护区、集中式生活饮用水源区、农耕区、矿资源开发区和房屋建设区；其中，所述自然保护区、集中式生活饮用水源区和农耕区为非建筑类型；所述矿资源开发区和房屋建设区为建筑类型。

作为优选方案，所述对相邻两个区域的区域类型进行判断，当相邻两个区域的区域类型同时为建筑类型或非建筑类型时，对相邻的两个区域进行融合，直到融合后相邻两个区域的区域类型不同时为建筑类型或非建筑类型，得到第二布局图的步骤中，具体为：

对所述第一布局图中的所有区域的区域类型进行判断；

当该区域的区域类型属于自然保护区、集中式生活饮用水源区或农耕区中的一种时，将该区域标注为非建筑类型；

当该区域的区域类型属于矿资源开发区或房屋建设区中的一种时，将该区域标注为建筑类型；

将标注为同一类型的相邻两个区域的边缘进行融合处理，直到融合后的相邻两个区域为不同类型，得到第二布局图。

作为优选方案，所述根据所述第一布局图中相邻两个区域的区域类型，以具有土壤质量等级的区域为中心向外进行演化，直到所有区域均确定各自对应的土壤质量等级的步骤中，具体为：

构建元胞自动机算法模型，以具有土壤质量等级的区域作为中心元胞，以相邻的区域为组织元胞进行模拟演化，直到所有区域均确定各自对应的土壤质量等级，完成演化。

作为优选方案，所述确定所述第二布局图中各个区域的中心位置的步骤中，具体为：

对所述第二布局图中各个区域的形状进行判断，当该区域的形状为规则图形时，根据规则图形算法确定该区域的中心位置；

当该区域的形状为不规则图形时，对所述不规则图形进行二值化处理，得到所述不规则图形的外轮廓，并以所述外轮廓为该区域的图形边缘，使该区域转化为规则图形，根据规则图形算法确定该区域的中心位置。

作为优选方案，在所述获取城市布局图之后，还包括：对所述城市布局图进行预处理。

作为优选方案，所述预处理包括：二值化处理、灰度处理和滤波处理。

作为优选方案，在所述得到第二布局图之后，还包括：

建立空间直角坐标系，根据所述第二布局图中各个区域的相对位置，在所述空间直角坐标系中确定第二布局图中各个区域的坐标数据；

在所述空间直角坐标系中构建网络栅格，根据各个区域的坐标数据计算出各个区域的面积大小；

当任一区域的面积与其相邻区域的面积的比值均达到预设阈值时，对该区域进行过滤。

相应地，本发明另一实施例还提供了一种基于城市布局的土壤质量等级确定装置，包括：

区域划分模块，用于获取城市布局图，根据区域类型对所述城市布局图进行区域划分，得到第一布局图；

类型判断模块，用于对相邻两个区域的区域类型进行判断，当相邻两个区域的区域类型同时为建筑类型或非建筑类型时，对相邻的两个区域进行融合，直到融合后相邻两个区域的区域类型不同时为建筑类型或非建筑类型，得到第二布局图；

中心位置模块，用于确定所述第二布局图中各个区域的中心位置，通过实地进行数据探测，确定各个中心位置的土壤质量等级；

实际位置模块，用于根据各个中心位置在所述第一布局图中的实际位置，将所述各个中心位置的土壤质量等级作为所述第一布局图中对应区域的土壤质量等级；

质量等级模块，用于根据所述第一布局图中相邻两个区域的区域类型，以具有土壤质量等级的区域为中心向外进行演化，直到所有区域均确定各自对应的土壤质量等级。

作为优选方案，所述区域类型包括：自然保护区、集中式生活饮用水源区、农耕区、矿资源开发区和房屋建设区；其中，所述自然保护区、集中式生活饮用水源区和农耕区为非建筑类型；所述矿资源开发区和房屋建设区为建筑类型。

作为优选方案，所述类型判断模块包括：类型判断单元、第一标注单元、第二标注单元和融合处理单元，各单元具体用于：

类型判断单元，用于对所述第一布局图中的所有区域的区域类型进行判断；

第一标注单元，用于当该区域的区域类型属于自然保护区、集中式生活饮用水源区或农耕区中的一种时，将该区域标注为非建筑类型；

第二标注单元，用于当该区域的区域类型属于矿资源开发区或房屋建设区中的一种时，将该区域标注为建筑类型；

融合处理单元，用于将标注为同一类型的相邻两个区域的边缘进行融合处理，直到融合后的相邻两个区域为不同类型，得到第二布局图。

作为优选方案，所述质量等级模块具体用于：构建元胞自动机算法模型，以具有土壤质量等级的区域作为中心元胞，以相邻的区域为组织元胞进行模拟演化，直到所有区域均确定各自对应的土壤质量等级，完成演化。

作为优选方案，所述中心位置模块用于确定所述第二布局图中各个区域的中心位置的步骤中，具体为：

对所述第二布局图中各个区域的形状进行判断，当该区域的形状为规则图形时，根据规则图形算法确定该区域的中心位置；当该区域的形状为不规则图形时，对所述不规则图形进行二值化处理，得到所述不规则图形的外轮廓，并以所述外轮廓为该区域的图形边缘，使该区域转化为规则图形，根据规则图形算法确定该区域的中心位置。

作为优选方案，还包括：预处理模块，用于在所述获取城市布局图之后，对所述城市布局图进行预处理。

作为优选方案，所述预处理模块用于预处理的过程包括：二值化处理、灰度处理和滤波处理。

作为优选方案，还包括：误差过滤模块，用于在所述得到第二布局图之后，建立空间直角坐标系，根据所述第二布局图中各个区域的相对位置，在所述空间直角坐标系中确定第二布局图中各个区域的坐标数据；在所述空间直角坐标系中构建网络栅格，根据各个区域的坐标数据计算出各个区域的面积大小；当任一区域的面积与其相邻区域的面积的比值均达到预设阈值时，对该区域进行过滤。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序；其中，所述计算机程序在运行时控制所述计算机可读存储介质所在的设备执行如上述任一项所述的基于城市布局的土壤质量等级确定方法。

本发明实施例还提供了一种终端设备，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器在执行所述计算机程序时实现如上述任一项所述的基于城市布局的土壤质量等级确定方法。

相比于现有技术，本发明实施例具有如下有益效果：

本发明技术方案通过将城市布局中同为建筑类型或非建筑类型两个相邻区域进行融合，采用实际测量融合区域中心位置的方式减少必须测量的土壤点，以减少实地测量的工作量，并根据相邻两个区域的区域类型向全局演化，可以精准地得到城市布局中各个区域的土壤质量等级，且提高探测的效率；以解决现有技术中无法对整个城市大范围的土壤质量进行等级区划的技术问题，实现对整个城市、大范围内的土壤质量等级，可高效地确定整个城市中各个不同区域类型的土壤环境质量。

附图说明

图1：为本发明实施例提供的一种基于城市布局的土壤质量等级确定方法的步骤流程图；

图2：为本发明实施例提供的一种基于城市布局的土壤质量等级确定装置的结构示意图；

图3：为本发明实施例提供的终端设备的一种实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

请参照图1，为本发明实施例提供的一种基于城市布局的土壤质量等级确定方法的步骤流程图，包括步骤S1至步骤S5，各步骤具体如下：

S1，获取城市布局图，根据区域类型对所述城市布局图进行区域划分，得到第一布局图。在本实施例中，所述区域类型包括：自然保护区、集中式生活饮用水源区、农耕区、矿资源开发区和房屋建设区；其中，所述自然保护区、集中式生活饮用水源区和农耕区为非建筑类型；所述矿资源开发区和房屋建设区为建筑类型。

具体地，首先通过互联网渠道可以在政府官方网站获取到本次研究城市的布局图，同样，也可以通过其他途径事先获取到目标区域的城市布局图。根据布局图中的房屋分布、耕田分布、自然保护区分布、矿区分布等情况，将城市布局图的各个区域进行划分，划分完成后得到第一布局图。为了更好地对城市中土壤质量等级进行评估，本技术方案严格按照“土壤质量等级”的相关标准，将各个区域划分为自然保护区、集中式生活饮用水源区、农耕区、矿资源开发区和房屋建设区等。

S2，对相邻两个区域的区域类型进行判断，当相邻两个区域的区域类型同时为建筑类型或非建筑类型时，对相邻的两个区域进行融合，直到融合后相邻两个区域的区域类型不同时为建筑类型或非建筑类型，得到第二布局图。

在本实施例中，所步骤S2中，具体包括：步骤S21，对所述第一布局图中的所有区域的区域类型进行判断；步骤S22，当该区域的区域类型属于自然保护区、集中式生活饮用水源区或农耕区中的一种时，将该区域标注为非建筑类型；步骤S23，当该区域的区域类型属于矿资源开发区或房屋建设区中的一种时，将该区域标注为建筑类型；步骤S24，将标注为同一类型的相邻两个区域的边缘进行融合处理，直到融合后的相邻两个区域为不同类型，得到第二布局图。

具体地，本步骤是为了提高土壤环境质量探测的工作效率，将属于同一区域类型的相邻区域看作是一个整体，在后续的步骤中只要确定去中心位置，就可以将相邻属于同一区域的土壤视为同一土壤质量等级。与现有技术相比，无需对每一个区域都进行实地探测，只需要针对客观性的同一土壤区域进行探测即可。

S3，确定所述第二布局图中各个区域的中心位置，通过实地进行数据探测，确定各个中心位置的土壤质量等级。

具体地，在确定了融合后的各个区域的中心位置后，此时已经减少了大量的探测数量，此时留在第二布局图中的区域数量已经是不多，通过以往实地探测数据的方式对确定的中心位置所在区域进行探测，可以确定出融合后各个区域的土壤质量等级。

在本实施例中，所述步骤S3确定所述第二布局图中各个区域的中心位置的步骤中，具体为：对所述第二布局图中各个区域的形状进行判断，当该区域的形状为规则图形时，根据规则图形算法确定该区域的中心位置；当该区域的形状为不规则图形时，对所述不规则图形进行二值化处理，得到所述不规则图形的外轮廓，并以所述外轮廓为该区域的图形边缘，使该区域转化为规则图形，根据规则图形算法确定该区域的中心位置。

具体地，在本方案进行中心位置确定的过程中，任一可确定不规则图形中心位置的策略都可以成为本方案的具体实施步骤的一种。而在本技术方案的实际应用中，本技术方案选择将不规则图形进行二值化处理，处理后的不规则图形进而进行了边缘模糊，形成了外轮廓。接着将外轮廓作为该区域的图像边缘，使得原来的不规则图像转换成规则图像，然后利用不同规则图像所对应计算的中心位置算法进行计算即可。

S4，根据各个中心位置在所述第一布局图中的实际位置，将所述各个中心位置的土壤质量等级作为所述第一布局图中对应区域的土壤质量等级。

具体地，在步骤S3中可得到的中心位置所在区域的土壤质量等级，然后按照该中心位置在第一布局图中的实际区域，在步骤S5中沿着还没确定土壤质量等级的其他区域进行演化，即可得到整个城市中各个区域的土壤质量等级。

S5，根据所述第一布局图中相邻两个区域的区域类型，以具有土壤质量等级的区域为中心向外进行演化，直到所有区域均确定各自对应的土壤质量等级。

在本实施例中，所述步骤S5中，具体包括：构建元胞自动机算法模型，以具有土壤质量等级的区域作为中心元胞，以相邻的区域为组织元胞进行模拟演化，直到所有区域均确定各自对应的土壤质量等级，完成演化。

具体地，进行模拟演化的策略有多种，在本技术方案中为了演化更加的精准，采用了元胞自动机算法模型进行演化。需要说明的是，元胞自动机为市面上常用的演化算法模型，本技术方案并未对该算法模型本身进行改进，所以在本技术方案无需进行过多的披露。在实际运用中，我们将步骤S4中可确定土壤质量等级的区域作为中心元胞，并将不具备质量等级的未确定区域为组织元胞，由中心元胞向周边组织元胞进行模拟演化，可以将原来不具备质量等级的未确定区域重新确定其土壤质量等级。

本发明技术方案通过将城市布局中同为建筑类型或非建筑类型两个相邻区域进行融合，采用实际测量融合区域中心位置的方式减少必须测量的土壤点，以减少实地测量的工作量，并根据相邻两个区域的区域类型向全局演化，可以精准地得到城市布局中各个区域的土壤质量等级，且提高探测的效率；以解决现有技术中无法对整个城市大范围的土壤质量进行等级区划的技术问题，实现对整个城市、大范围内的土壤质量等级，可高效地确定整个城市中各个不同区域类型的土壤环境质量。

在另一实施例中，对上述任一实施例进行改进，在所述获取城市布局图之后，还包括：对所述城市布局图进行预处理。在本实施例中，所述预处理包括：二值化处理、灰度处理和滤波处理。

具体地，本实施进行预处理的步骤可以对图形进行处理，为后续图形编辑提供更方便的优势，进一步提高本技术方案的实用性。

在另一实施例中，对上述任一实施例进行改进，在所述得到第二布局图之后，还包括：步骤S11：建立空间直角坐标系，根据所述第二布局图中各个区域的相对位置，在所述空间直角坐标系中确定第二布局图中各个区域的坐标数据；在所述空间直角坐标系中构建网络栅格，根据各个区域的坐标数据计算出各个区域的面积大小；当任一区域的面积与其相邻区域的面积的比值均达到预设阈值时，对该区域进行过滤。

具体地，在得到第二布局图后，由于城市中本身有可能存在一些不确定的区域，或实际面积非常小的建筑物等等，由于这些特殊区域周边有可能存在与其区域类型不同的其他区域土壤，在进行后续演化过程中可能对演化结果的误差影响较大。所以在得到第二布局图之后，需要对面积相对较小的区域土壤进行过滤，以免增大误差。

实施例二

请参照图2，相应地，为本发明实施例提供的一种基于城市布局的土壤质量等级确定装置的结构示意图，包括：区域划分模块、类型判断模块、中心位置模块、实际位置模块和质量等级模块；各模块具体如下：

区域划分模块，用于获取城市布局图，根据区域类型对所述城市布局图进行区域划分，得到第一布局图。在本实施例中，所述区域类型包括：自然保护区、集中式生活饮用水源区、农耕区、矿资源开发区和房屋建设区；其中，所述自然保护区、集中式生活饮用水源区和农耕区为非建筑类型；所述矿资源开发区和房屋建设区为建筑类型。

类型判断模块，用于对相邻两个区域的区域类型进行判断，当相邻两个区域的区域类型同时为建筑类型或非建筑类型时，对相邻的两个区域进行融合，直到融合后相邻两个区域的区域类型不同时为建筑类型或非建筑类型，得到第二布局图。

在本实施例中，所述类型判断模块包括：类型判断单元、第一标注单元、第二标注单元和融合处理单元，各单元具体用于：类型判断单元，用于对所述第一布局图中的所有区域的区域类型进行判断；第一标注单元，用于当该区域的区域类型属于自然保护区、集中式生活饮用水源区或农耕区中的一种时，将该区域标注为非建筑类型；第二标注单元，用于当该区域的区域类型属于矿资源开发区或房屋建设区中的一种时，将该区域标注为建筑类型；融合处理单元，用于将标注为同一类型的相邻两个区域的边缘进行融合处理，直到融合后的相邻两个区域为不同类型，得到第二布局图。

中心位置模块，用于确定所述第二布局图中各个区域的中心位置，通过实地进行数据探测，确定各个中心位置的土壤质量等级。

在本实施例中，所述中心位置模块用于确定所述第二布局图中各个区域的中心位置的步骤中，具体为：对所述第二布局图中各个区域的形状进行判断，当该区域的形状为规则图形时，根据规则图形算法确定该区域的中心位置；当该区域的形状为不规则图形时，对所述不规则图形进行二值化处理，得到所述不规则图形的外轮廓，并以所述外轮廓为该区域的图形边缘，使该区域转化为规则图形，根据规则图形算法确定该区域的中心位置。

实际位置模块，用于根据各个中心位置在所述第一布局图中的实际位置，将所述各个中心位置的土壤质量等级作为所述第一布局图中对应区域的土壤质量等级。

质量等级模块，用于根据所述第一布局图中相邻两个区域的区域类型，以具有土壤质量等级的区域为中心向外进行演化，直到所有区域均确定各自对应的土壤质量等级。

在本实施例中，所述质量等级模块具体用于：构建元胞自动机算法模型，以具有土壤质量等级的区域作为中心元胞，以相邻的区域为组织元胞进行模拟演化，直到所有区域均确定各自对应的土壤质量等级，完成演化。

本发明技术方案通过将城市布局中同为建筑类型或非建筑类型两个相邻区域进行融合，采用实际测量融合区域中心位置的方式减少必须测量的土壤点，以减少实地测量的工作量，并根据相邻两个区域的区域类型向全局演化，可以精准地得到城市布局中各个区域的土壤质量等级，且提高探测的效率；以解决现有技术中无法对整个城市大范围的土壤质量进行等级区划的技术问题，实现对整个城市、大范围内的土壤质量等级，可高效地确定整个城市中各个不同区域类型的土壤环境质量。

在另一实施例中，对上述任一实施例进行改进，本发明实施例提供的一种基于城市布局的土壤质量等级确定装置还包括：预处理模块，用于在所述获取城市布局图之后，对所述城市布局图进行预处理。在本实施例中，所述预处理模块用于预处理的过程包括：二值化处理、灰度处理和滤波处理。

本实施进行预处理的步骤可以对图形进行处理，为后续图形编辑提供更方便的优势，进一步提高本技术方案的实用性。

在另一实施例中，对上述任一实施例进行改进，本发明实施例提供的一种基于城市布局的土壤质量等级确定装置还包括：误差过滤模块，用于在所述得到第二布局图之后，建立空间直角坐标系，根据所述第二布局图中各个区域的相对位置，在所述空间直角坐标系中确定第二布局图中各个区域的坐标数据；在所述空间直角坐标系中构建网络栅格，根据各个区域的坐标数据计算出各个区域的面积大小；当任一区域的面积与其相邻区域的面积的比值均达到预设阈值时，对该区域进行过滤。

本实施例技术方案在得到第二布局图后，由于城市中本身有可能存在一些不确定的区域，或实际面积非常小的建筑物等等，由于这些特殊区域周边有可能存在与其区域类型不同的其他区域土壤，在进行后续演化过程中可能对演化结果的误差影响较大。所以在得到第二布局图之后，需要对面积相对较小的区域土壤进行过滤，以免增大误差。

实施例三

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序；其中，所述计算机程序在运行时控制所述计算机可读存储介质所在的设备执行上述任一实施例所述的基于城市布局的土壤质量等级确定方法。

实施例四

请参照图3，是本发明实施例提供的终端设备的一种实施例的结构示意图，所述终端设备包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器在执行所述计算机程序时实现上述任一实施例所述的基于城市布局的土壤质量等级确定方法。

优选地，所述计算机程序可以被分割成一个或多个模块/单元(如计算机程序、计算机程序)，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器中，并由所述处理器执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序在所述终端设备中的执行过程。

所述处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等，通用处理器可以是微处理器，或者所述处理器也可以是任何常规的处理器，所述处理器是所述终端设备的控制中心，利用各种接口和线路连接所述终端设备的各个部分。

所述存储器主要包括程序存储区和数据存储区，其中，程序存储区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序等，数据存储区可存储相关数据等。此外，所述存储器可以是高速随机存取存储器，还可以是非易失性存储器，例如插接式硬盘，智能存储卡(SmartMedia Card，SMC)、安全数字(Secure Digital，SD)卡和闪存卡(Flash Card)等，或所述存储器也可以是其他易失性固态存储器件。

需要说明的是，上述终端设备可包括，但不仅限于，处理器、存储器，本领域技术人员可以理解，上述终端设备仅仅是示例，并不构成对终端设备的限定，可以包括更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，应当理解，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围。特别指出，对于本领域技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。