柑橘溃疡病预警系统中气象数据压缩算法研究

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随着我国十二五规划的出台,三农问题再次成为人们关注的焦点。农业信息化作为解决三农问题的重中之重,得到了党和国家的高度重视和支持。柑橘作为我国具有较强竞争力的农产品,其产业发展直接影响着种植农户的日常生活,城市的经济命运,国家农贸产品的进出口格局。因此,必须加快提升我国柑橘自身的核心竞争力,其关键就是做好防虫防害工作,减少灾害损失,提高柑橘的产量和品质。柑橘溃疡病是柑橘主要的病虫害之一,为国内外重大检疫性有害生物对象,直接影响着柑橘的正常生长发育。而当前国内外对柑橘溃疡病的诊断和预警多是依靠农技人员到发病现场进行目测诊断或实验室检测,当发现溃疡病时已经不能有效的控制疫情。因此,为了防患于未然,最大限度的减少灾害和损失,本文提出了柑橘溃疡病预警系统,实现了果农、农技人员、专家之间的信息交流与知识共享,为科学指导柑橘正常生长提供了一定的参考价值。在柑橘溃疡病预警系统中,专家、农技人员等必须对气象数据加以分析才能准确的输入,获得可靠的预警结果。而目前只有柑橘研究所拥有气象数据信息,受到时间和地域的限制,因此为了保证预警结果的正确性和实现气象信息的共享,必须将气象历史数据上传到服务器,以供不同用户下载。由于采集周期较短,节点较多,因此会形成大量的历史数据文件,如果不对这些文件进行压缩,势必会增加服务器负荷,最终导致服务器存储灾难。因此,必须对这些数据文件进行无损压缩,而常用的压缩软件如Winrar、Winzip基于通用性的原则,没有考虑气象数据本身的特性,不能取得理想的压缩效果。鉴于此,本文选取目前使用最为普遍的压缩算法LZW算法进行研究,通过分析LZW算法存在的不足,结合气象数据特征,对LZW算法在字典维护和管理方面进行了改进,首先设计了一种新的四元组字典结构,并采用hash查找方式取代传统的一维数组顺序遍历,节约了字典查找时间。其次,取消了以前把ASCII表前256个字符初始化到字典中的过程,按照新设计的字典结构,结合数据特点,将数字对初始化字典中,节约了一定的字典存储空间。最后,通过对已有的字典管理策略进行分析,提出了一种新的字典管理策略,即统计词条使用次数,当字典占满时清除使用次数为0的词条,并同时结合定量清除的方法重建字典。改进的算法主要是针对字典(dictionary)进行的,因此称这种算法为LZWD数据压缩算法。由于LZWD算法对上下文相关性越强的数据取得的压缩效果越好,因此引进BWT变换对原始数据进行预处理,使相同的符号尽可能的连续重复出现,同时引入MTF前移编码思想,并根据气象数据序列特点将字母表重新映射形成改进的MTF前移编码算法,最终形成BM-LZWD压缩算法。从最后的仿真实验结果可以看出,该算法取得了良好的压缩效果,尤其在压缩比方面比Winrar、Winzip、7Z占绝对优势,因此可以有效运用在柑橘溃疡病预警系统中。
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