本发明属于土壤科学，具体涉及一种优化土壤抗压强度计算的方法、装置及存储介质。
背景技术：
1、农机装备的重型化和密集使用增加了压实土壤的面积，加剧了压实程度。为保证土壤发挥正常功能，改善土壤健康，有必要通过控制施加压力小于土壤抗压强度的方法减少或避免土壤结构的退化。抗压强度是土壤能够承受的最大压实应力，单位为 kpa，抗压强度代表土壤的承压能力极限。对于某一具体土壤而言，当外界施加压力大于抗压强度时，土壤会发生塑性变形，即使撤去外力也会导致永久结构破坏，因此通过控制施加应力小于抗压强度来降低土壤压实风险。
2、现有技术中土壤抗压强度的确定方法很多，其中， gompertz模型是农业土壤中应用较多的数学模型法。然而，原始压实线通过目测法选取土壤压实曲线最后2个或3个原始数据点来拟合，而最大曲率点则基于全部原始数据点来确定，这必然存在二者不衔接的问题；此外，在容重比较大或土壤干燥时，原始压实线往往还没有完全出现，此时得到的抗压强度将被低估。
3、因此，客观准确地确定原始压实线以求得抗压强度，对更好地评估田间作业压实风险和确定合理进地时机具有非常重要的意义。
技术实现思路
1、发明目的：为了解决上述问题，本发明提供了一种优化土壤抗压强度计算的方法、装置及存储介质。
2、技术方案：一种优化土壤抗压强度计算的方法，包括以下步骤：
3、获取关于土壤的原始数据集，所述原始数据集中至少包括：向土壤施加的不同应力值，以及承受相应的应力值后土壤的实际孔隙比；基于所述应力值和实际孔隙比拟合土壤压实曲线；
4、遍历所述土壤压实曲线上的数据点，计算得到斜率值和曲率值；分别确定出斜率最大值和曲率最大值；定义所述斜率最大值所对应的数据点为最大斜率点，所述曲率最大值所对应的数据点为最大曲率点；
5、于所述最大斜率点处作土壤压实曲线的切线；在所述最大曲率点处作水平线和土壤压实曲线的切线，基于所述水平线和切线计算并得到二者之间的角平分线；
6、获取所述角平分线与切线的相交点，并基于所述土壤压实曲线获取所述相交点对应的应力值，赋予应力值新的定义为土壤的抗压强度。
7、在进一步的实施例中，所述土壤压实曲线的拟合包括以下步骤：以所述应力值为横坐标，实际孔隙比为纵坐标构建坐标系，并采用以下模型公式拟合所述土壤压实曲线：
8、；
9、式中：为实际孔隙比；、分别为土壤初始孔隙比、残余孔隙比；为向土壤施加的应力值，为进气值，为描述土体变形的参数。
10、在进一步的实施例中，所述斜率值计算过程包括以下步骤：计算所述土壤压实曲线中数据点的一阶导数；
11、令，则；
12、；其中，为的一阶导数；
13、所述土壤压实曲线中任一数据点的斜率值计算公式如下：
14、。
15、在进一步的实施例中，所述曲率值计算过程包括以下步骤：利用所述一阶导数计算所述土壤压实曲线中数据点的二阶导数；
16、令，则；
17、；其中，为的二阶导数；
18、所述土壤压实曲线中任一数据点的曲率值计算公式如下：
19、；
20、最大曲率值所对应的数据点，设置该数据点为最大曲率点，并获取最大曲率点的横坐标和纵坐标。
21、在进一步的实施例中，计算并得到所述水平线和切线二者之间的角平分线，包括以下步骤：
22、设置水平线、切线的斜率为 k 1、 k 2，二者直线夹角的角平分线斜率，则得到斜率为且通过最大曲率点的一条直线为角平分线；角平分线斜率计算公式如下：
23、；其中， k1=0；
24、则，；
25、；
26、。
27、在进一步的实施例中，定义过最大斜率点的切线为原始压实线。
28、在另一个技术方案中提供了一种优化土壤抗压强度计算的装置，用于实现如上述的一种优化土壤抗压强度计算的方法，包括：
29、第一模块，被设置获取关于土壤的原始数据集，所述原始数据集中至少包括：向土壤施加的不同应力值，以及承受相应的应力值后土壤的实际孔隙比；基于所述应力值和实际孔隙比拟合土壤压实曲线；
30、第二模块，被设置遍历所述土壤压实曲线上的数据点，计算得到斜率值和曲率值；分别确定出斜率最大值和曲率最大值；定义所述斜率最大值所对应的数据点为最大斜率点，所述曲率最大值所对应的数据点为最大曲率点；
31、第三模块，被设置于所述最大斜率点处作土壤压实曲线的切线；在所述最大曲率点处作水平线和土壤压实曲线的切线，基于所述水平线和切线计算并得到二者之间的角平分线；
32、第四模块，被设置获取所述角平分线与切线的相交点，并基于所述土壤压实曲线获取所述相交点对应的应力值，赋予应力值新的定义为土壤的抗压强度。
33、在另一个技术方案中提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述的一种优化土壤抗压强度计算的方法。
34、有益效果：
35、（1）利用 matlab程序对土壤抗压强度计算过程进行了优化：通过该程序拟合土壤压实曲线，计算得到土壤压实曲线最大曲率点和最大斜率点；进而计算得到角平分线和原始压实线，二者交点对应的施加应力值即为土壤的抗压强度；土壤抗压强度的计算全程均通过计算机进行，具有客观、准确、快速的优点；
36、（2）最大曲率点和最大斜率点均则基于全部原始数据点来确定，解决了二者不衔接的问题；该方法对不同土壤类型抗压强度计算均可适用。
1.一种优化土壤抗压强度计算的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种优化土壤抗压强度计算的方法，其特征在于，
3.如权利要求1所述的一种优化土壤抗压强度计算的方法，其特征在于，
4.如权利要求3所述的一种优化土壤抗压强度计算的方法，其特征在于，
5.如权利要求1所述的一种优化土壤抗压强度计算的方法，其特征在于，
6.如权利要求1所述的一种优化土壤抗压强度计算的方法，其特征在于，
7.一种优化土壤抗压强度计算的装置，用于实现如权利要求1至6任一项所述的一种优化土壤抗压强度计算的方法，其特征在于，包括：
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述的一种优化土壤抗压强度计算的方法。
