一种多源森林土壤属性数据库的构建方法与流程

1.本发明涉及土壤生态技术领域，具体来说为一种多源森林土壤属性数据库的构建方法。


背景技术：

2.森林土壤是森林生态系统最重要的组成部分之一，我国森林土壤资源丰富多样，具有明显的水平和垂直地带性分布格局。获取森林土壤数据过程复杂、成本较高，造成了森林土壤数据多源、异构，难以管理与应用的现状。
3.传统森林属性数据库中一般不包含土壤属性数据，且土壤属性数据库中亦不包括森林属性信息，导致森林属性信息和土壤属性信息作为两个独立体存在，已有工作没有将二者信息互联打通，因此，1.在存储时，为了信息能够匹配，两个数据库都需要存储相应的标识信息，增加冗余，同时也会增加存储和维护成本；2.在维护时，为了更新一条数据，有可能需要同时操作两个数据库，难以保证数据一致性，尤其当多个任务同时进行时，难度更大；3.在使用时，为了查询一条数据，需要跨越两个数据库，然后将数据合并，效率较低。
4.基于以上原因，本发明设计了一种多源森林土壤属性数据库的构建方法，在充分收集、整合和利用历史观测数据、文献数据与样地调查数据，制定森林土壤单元数据标准，构建多源森林土壤属性数据库，可以同时高效管理多种格式的森林土壤属性相关数据。


技术实现要素：

5.本发明目的为通过克服现有技术的不足，提供一种多源森林土壤属性数据库的构建方法，在充分收集、整合和利用历史观测数据、文献数据与样地调查数据，制定森林土壤单元数据标准，构建多源森林土壤属性数据库，可以同时高效管理多种格式的森林土壤属性相关数据。
6.为了达到上述目的，本发明提供一种多源森林土壤属性数据库的构建方法，包括数据存储、数据验证、数据操作、数据备份及日志管理；数据存储包括结构化数据和非结构化数据两类，结构化数据存储在数据库中，非结构化数据存储在文件系统中，文件系统中的元数据亦存储在数据库中；数据验证包含在数据入库前的验证与确认步骤，对数据进行预处理和验证，以保证数据的正确性、可靠性与一致性，包括以下步骤：s1，利用数据定义的规则验证数据是否符合规范；s2，利用历史观测数据检测待入库数据，若落入该类数据的合理数值范围内，则视为有效数据，否则提示用户该数据可能存在异常值；数据操作包括数据添加、数据删除、数据修改和数据查询，为了高效管理数据，本
数据库系统使用统一的sql语言查询，sql语言支持数据分析和地理信息查询，当数据操作的对象为文件数据时，通过只增不删的方式进行操作，便于记录历史信息；数据备份系对不同来源的数据采用对应的备份方式，具体为：对于结构化数据，采用备份日志的方式回溯数据，在备份日志中合并数据库数据的操作，便于数据库恢复；对于所述文件数据，采用备份新增的文件。
7.数据存储中的数据包括图像数据、矢量数据、栅格数据和文本数据。
8.数据验证前对存在多种格式的数据做标准化预处理。
9.数据查询使用sql语言对地理信息进行查询，对统计操作信息及展示信息进行查询。
10.与现有技术相比，本发明将森林属性和森林土壤属性信息进行结合，联接后的信息进行统一管理，具备以下有益效果：在同一个数据库中，将森林属性数据库扩展增加其土壤属性信息，信息格式统一，剔除不相关的数据字段，后续维护采用增量备份技术，降低存储成本，消除信息冗余；本发明中针对同时包含森林属性和森林土壤属性信息的数据库，结合现有数据处理技术，保证在删除或修改时，数据内容不会因为操作不同数据表出现异常时产生脏数据，保证数据的一致性；在同一个数据库中，可以利用数据库索引和视图等技术将常用数据表进行缓存，可单次提取多种格式数据，提高查询性能和处理效率。
附图说明
11.图1为本发明总体架构示意图。
12.图2为本发明实施例架构示意图。
具体实施方式
13.现结合附图对本发明做进一步描述。
14.参见图1～2，本发明提供一种多源森林土壤属性数据库的构建方法，包括数据存储、数据验证、数据操作、数据备份及日志管理；数据存储包括结构化数据和非结构化数据两类，结构化数据存储在数据库中，非结构化数据存储在文件系统中，文件系统中的元数据亦存储在数据库中；数据验证包含在数据入库前的验证与确认步骤，对数据进行预处理和验证，以保证数据的正确性、可靠性与一致性，包括以下步骤：s1，利用数据定义的规则验证数据是否符合规范；s2，利用历史观测数据检测待入库数据，若落入该类数据的合理数值范围内，则视为有效数据，否则提示用户该数据可能存在异常值；数据操作包括数据添加、数据修改、数据查询和数据删除，为了高效管理数据，本数据库系统使用统一的sql语言查询，sql语言支持数据分析和地理信息查询，当数据操作的对象为文件数据时，通过只增不删的方式进行操作，便于记录历史信息；数据备份系对不同来源的数据采用对应的备份方式，具体为：
对于结构化数据，采用备份日志的方式回溯数据，在备份日志中合并数据库数据的操作，便于数据库恢复；对于文件数据，采用备份新增的文件。
15.数据存储中的数据包括图像数据、矢量数据、栅格数据和文本数据。
16.数据验证前对存在多种格式的数据做标准化预处理。
17.数据查询使用sql语言对地理信息进行查询，对统计操作信息及展示信息进行查询。
18.本发明管理异构数据源，并进行整合，使用统一的空间查询语言进行数据查询和使用，对于不同类型的数据使用不同的增量备份方法对数据进行备份，降低存储空间。
19.本发明数据库表的参数定义如下：
中文名称英文名称定义数据类型样地在区域中的编码region_id样地在区域中的编码文本样地在省份的编码province_id样地在省份的编码文本样地名称plotname样地名称文本样地位置location样地位置文本样地所在区域数字高程digitalelevationmodel样地内的高精度dem栅格经度x样地土壤采样点的经度矢量纬度y样地土壤采样点的纬度矢量海拔elevation样地土壤采样点的海拔矢量地形topography样地土壤采样点的地形矢量坡度slope样地土壤采样点的坡度矢量坡向_1aspect_1样地土壤采样点的坡向，语言描述矢量坡向_2aspect_2样地土壤采样点的坡向，数字表述矢量土壤类型soiltype样地土壤采样点的土壤类型文本土壤大类soilgroup样地土壤采样点的土壤大类文本土壤孔隙度soilporosity样地土壤采样点的土壤孔隙度文本土壤质地soiltexture样地土壤采样点的土壤质地文本砂质土sand样地土壤采样点的土壤砂质土含量百分比文本黏土clay样地土壤采样点的土壤黏土含量百分比文本壤土silt样地土壤采样点的土壤壤土含量百分比文本土壤单一土层上界upperdepth样地土壤采样点的土壤单一土层上界文本土壤单一土层下界lowerdepth样地土壤采样点的土壤单一土层下界文本土壤深度soildepths样地土壤采样点的土壤深度文本成土母质parentmaterial样地土壤采样点的成土母质矢量母质粘土矿物质比claymineralratio样地土壤采样点的成土母质中粘土矿物质比矢量土壤侵蚀类型soilerosiontype样地土壤采样点的土壤侵蚀类型矢量土壤侵蚀程度soilerosionintensity样地土壤采样点的土壤侵蚀程度矢量森林起源forestorigin样地森林起源文本森林类型foresttype样地森林类型，纯林或混交林文本森林结构foreststructure样地森林结构，空间结构文本林分树种丰富度speciesrichness样地内各树种在单位面积内的林分株数文本林分胸高直径standdbh林分水平的胸高直径文本林分年龄standage林分内优势树种的平均年龄文本林分树高treeheight林分水平的平均树高文本林分照片photographs林分、林内、林下的实拍照片图像样地土壤密度bulkdensityofsites样地内分层土壤密度文本样地土壤有机碳含量soilorganiccarboncontentofsites样地内分层土壤有机碳含量文本森林样地土壤酸碱度phofsites样地内分层土壤酸碱度文本森林样地土壤全氮totalnitrogenofsites(tn)样地内分层土壤全氮文本森林样地土壤全磷totalphosphorousofsites(tp)样地内分层土壤全磷文本森林样地土壤全钾totalpotassiumofsites(tk)样地内分层土壤全钾文本
森林样地土壤速效氮availablenitrogenofsites(an)样地内分层土壤速效氮文本森林样地土壤速效磷availablephosphorousofsites(ap)样地内分层土壤速效磷文本森林样地土壤速效钾availablepotassiumofsites(ak)样地内分层土壤速效钾文本区域森林土壤密度bulkdensityofregions(bd)区域分层土壤密度分布图栅格区域森林土壤有机碳含量soilorganiccarboncontentofregions区域分层土壤有机碳含量分布图栅格区域森林土壤酸碱度phofregions区域分层土壤酸碱度分布图栅格区域森林土壤全氮totalnitrogenofregions区域分层土壤全氮分布图栅格区域森林土壤全磷totalphosphorousofregions区域分层土壤全磷分布图栅格区域森林土壤全钾totalpotassiumofregions区域分层土壤全钾分布图栅格区域森林土壤速效氮availablenitrogenofregions区域分层土壤速效氮分布图栅格区域森林土壤速效磷availablephosphorousofregions区域分层土壤速效磷分布图栅格区域森林土壤速效钾availablepotassiumofregions区域分层土壤速效钾分布图栅格
以上为本发明的优选实施方式，仅用于帮助理解本技术的方法及其核心思想，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
20.本发明从整体上解决了现有技术中因未将土壤属性数据库和森林属性信息打通，导致的存储和维护成本很高，数据一致性无法保证以及效率低下等重要问题，通过充分收集、整合和利用历史观测数据、文献数据与样地调查数据，制定森林土壤单元数据标准，构建多源森林土壤属性数据库的方法，同时支持森林调查数据、样地基本信息数据、森林土壤属性数据、森林及林下土壤图片数据、森林土壤制图结果数据，联接森林土壤属性所有相关数据，支持多种类型数据的管理与查询，同时支持栅格地图数据查询，较传统数据库管理效率得到极大的提高。

技术特征：
1.一种多源森林土壤属性数据库的构建方法，其特征在于，包括数据存储、数据验证、数据操作、数据备份及日志管理；所述数据存储包括结构化数据和非结构化数据两类，所述结构化数据存储在数据库中，所述非结构化数据存储在文件系统中，所述文件系统中的元数据亦存储在数据库中；所述数据验证包含在数据入库前的验证与确认步骤，对数据进行预处理和验证，以保证数据的正确性、可靠性与一致性，满足条件方可入库，包括以下步骤：s1，利用数据定义的规则验证数据是否符合规范；s2，利用历史观测数据检测待入库数据，若落入所述历史观测数据的合理数值范围内，则视为有效数据，否则提示用户该数据可能存在异常值；所述数据操作包括数据添加、数据删除、数据修改和数据查询，为了高效管理数据，本数据库系统使用统一的sql语言查询，所述sql语言支持数据分析和地理信息查询，当所述数据操作的对象为文件数据时，通过只增不删的方式进行操作，便于记录历史信息；所述数据备份系对不同来源的数据采用对应的备份方式，具体为：对于所述结构化数据，采用备份日志的方式回溯数据，在所述备份日志中合并数据库数据的操作，便于数据库恢复；对于所述文件数据，采用备份新增的文件。2.根据权利要求1所述的多源森林土壤属性数据库的构建方法，其特征在于，所述数据存储中的数据包括图像数据、矢量数据、栅格数据和文本数据。3.根据权利要求1所述的多源森林土壤属性数据库的构建方法，其特征在于，所述数据验证前对存在多种格式的数据做标准化预处理。4.根据权利要求1所述的多源森林土壤属性数据库的构建方法，其特征在于，所述数据查询使用sql语言对地理信息进行查询，对统计操作信息及展示信息进行查询。

技术总结
本发明涉及土壤生态技术领域，具体来说为一种多源森林土壤属性数据库的构建方法，包括数据存储、数据验证、数据操作数据备份及日志管理；数据存储包括结构化数据和非结构化数据两类，结构化数据存储在数据库中，非结构化数据存储在文件系统中，文件系统中的元数据亦存储在数据库中，数据验证为在数据入库前，对数据进行预处理和验证，数据操作包括数据添加、数据修改、数据查询和数据删除，数据备份系对不同来源的数据采用对应的备份方式，本发明同现有技术相比，消除了信息冗余，保证了数据的一致性且提高查询性能，显著提高了森林土壤属性数据的管理效率。性数据的管理效率。性数据的管理效率。


技术研发人员：沈琛琛 黄志霖 肖文发 朱建华 曾立雄
受保护的技术使用者：中国林业科学研究院森林生态环境与自然保护研究所（国家林业和草原局世界自然遗产保护研究中心）
技术研发日：2023.09.11
技术公布日：2023/10/20