[发明专利]基于电阻抗定量检测土壤氮素的方法

权利要求书

1.一种基于电阻抗定量检测土壤氮素的方法，其特征在于，所述方法包括：

对所获取的所述土壤进行预处理，以得到不同氮素含量的土壤样品，包括：

对待检测地区的典型土壤进行取样，并去除杂物；

利用10目土壤筛来筛选所取样的土壤，以作为基础土壤样品；以及

为所述基础土壤样品配置不同含量的氮素，以作为多组土壤样品；

检测和分析多组所述土壤样品，得到多组土壤全氮含量、土壤阻抗指标数据和影响土壤中的氮素含量检测的干扰因素数据中的主导干扰因素数据；

对所述土壤阻抗指标数据和所述主导干扰因素数据进行分类，所述土壤阻抗指标数据包括阻抗模值和相位角，所述主导干扰因素数据包括所述土壤含水率和激励频率，所述干扰因素数据分为阻抗仪器检测参数干扰因素数据和土壤导电环境干扰因素数据，其中所述阻抗仪器检测条件干扰因素数据包括激励时长、所述激励频率、检测前端，所述土壤导电条件干扰因素数据包括土壤环境温度、土壤粒径、所述土壤含水率、土壤pH值，其中所述激励时长为0-600s，所述激励频率为0.05-200kHz，所述检测前端包括四端并排式、四端双排式、四端单针式和四端环绕式的前端，所述土壤粒径为小于2mm，所述土壤环境温度为10-25℃，所述土壤pH值为7.0，所述土壤含水率为0-20％；

分别建立针对分类后的每类数据的所述土壤阻抗指标数据、所述主导干扰因素数据和检测到的土壤氮素含量数据之间的响应函数，包括：

将分类后的k组数据作为训练样本；

引入不敏感损失函数，基于所述不敏感损失函数、高斯核函数和所述训练样本，得到所述响应函数；以及

基于所述响应函数和最终聚类质心点，检测土壤中的氮素含量。

2.根据权利要求1所述的基于电阻抗定量检测土壤氮素的方法，其特征在于，所述对所述土壤阻抗指标数据和所述干扰因素数据进行分类，包括：

将检测得到的所述土壤阻抗指标数据和所述干扰因素数据归一化处理后作为初始输入数据；

随机选取初始聚类质心点；

分别计算所述初始输入数据与所述初始聚类质心点的欧氏距离，并将所述初始输入数据划分到与所述初始聚类质点的所述欧氏距离最近的类别。

3.根据权利要求2所述的基于电阻抗定量检测土壤氮素的方法，其特征在于，所述对所述土壤阻抗指标数据和所述干扰因素数据进行分类还包括：

计算每个类别的中心；

利用所述欧氏距离定义畸变函数；

在所述畸变函数达到最小值之后或训练达到迭代阈值之后，得到分类后的k组数据和最终聚类质心点，其中k为小于n的正整数，n为正整数。

4.根据权利要求3所述的基于电阻抗定量检测土壤氮素的方法，其特征在于，所述方法还包括：

分别计算k个聚类簇数的聚类结果；

计算聚类簇数k对应的所有样本与质心点之间的误差平方和；

将出现数据拐点对应的簇数值k定为最终聚类簇数及最终聚类结果。