顾及空间自相关的农作物面积空间抽样研究进展

【目的】对当前农作物面积空间抽样调查在空间自相关研究方面存在不足与发展趋势进行总结与展望。【方法】文章简要概括了空间自相关的科学内涵与研究方法,并根据其在不同领域的实践应用对空间自相关的基本特征进行了系统总结;通过对国内外专家学者研究进展的评述,指出目前考虑空间自相关的农作物面积空间抽样调查方法仅从抽样精度、抽样费用、抽样单元设计和分层效率方面对空间抽样效率进行评价,并未考虑农作物面积单元间空间自相关性的存在会对其空间抽样造成影响的发展现状。【结果 /结论】国内外学者在抽样单元间空间自相关性的理论研究与综合应用方面做了大量的研究,但涉及空间自相关性对农作物面积空间抽样效率影响方面的研究则鲜有报道,缺乏空间自相关性对农业资源空间抽样效率影响的定量评价方法和指标,影响了农作物面积空间抽样方案的优化与实施。可进一步开展关于抽样单元空间自相关性对农作物抽样效率影响的定量研究,为进一步改善农作物空间抽样调查方法在不同地区应用适宜性评价和抽样效率提供理论依据。     

冬小麦种植面积空间抽样样本布局的优化设计

【目的】样本布局是空间抽样调查方案设计中的关键要素。优化设计样本布局对于提高抽样样本对总体的代表性、降低抽样调查成本、改善抽样外推总体精度具有重要意义。论文针对现有农作物种植面积空间抽样调查技术体系中存在样本布局设计合理性不足的问题（如采用简单随机抽样进行样本布局设计时,无法保证各样本单元间相互独立、彼此间不存在空间相关性;而以往系统等距布样方式又存在样本间隔的制定缺乏科学依据）,进一步提高现行农作物种植面积空间抽样调查效率。【方法】选取安徽省蒙城县和冬小麦种植面积2009年和2010年的冬小麦空间分布数据（分别源自ALOS AVNIR-2 和Landsat5 TM影像提取结果）,通过地统计学理论与“3S”技术（遥感、地理信息系统和全球定位技术）及传统抽样方法相结合,首先,设计8种抽样单元尺寸水平,利用不同种尺寸水平的抽样单元离散抽样区、构建抽样框;其次,选取简单随机抽样方法初选样本单元,利用初选样本构建抽样单元内冬小麦种植面积比例的变异函数理论模型,基于该模型分析抽样单元间空间关联性和异质性,定量确定抽样单元空间关联阈值;然后,遵循传统抽样理论要求样本间相互独立原则,以抽样单元空间关联阈值为抽样间隔,采用空间系统等距的布局方式对冬小麦种植面积空间抽样样本布局进行了优化设计;最后,以简单随机抽样方法为对照,选取抽样外推总体相对误差、总体总值估计量的变异系数（CV）及样本容量为评价指标,对布局优化设计后的抽样样本外推总体精度、稳定性（通过变异系数反映）及抽样成本（通过样本容量反映）进行定量评价试验研究。【结果】抽样单元内冬小麦种植面积比例的变异性随单元尺度的增大而增大,8种单元尺度下的抽样单元内冬小麦种植面积比例的变异系数变化范围为32.75%—43.46%,属中等变异;抽样单元内冬小麦种植面积比例在一定范围内存在强烈的空间相关性,该空间相关性主要由结构性因素（如气候、地形、土壤类型等自然因素）决定。抽样单元内冬小麦种植面积比例的空间关联阈值随抽样单元尺寸的增大而增大;当抽样单元尺寸较小时（500 m×500 m—2 000 m×2 000 m）,在样本容量相同条件下,经布局优化设计后的抽样样本外推总体的相对误差和变异系数明显低于简单随机抽样;当抽样单元尺寸较大时（2 500 m×2 500 m—4 000 m×4 000 m）,布局优化设计后的抽样样本外推总体的相对误差和变异系数虽未明显降低,但样本容量却显著减小。【结论】该文可为改善农作物种植面积空间抽样调查效率提供试验依据。为研究区和研究对象,以正方形网格作为抽样基础单元,基于蒙城县     

辽宁省稻水象甲成虫的空间分布型及抽样方法的研究

对辽宁省稻水象甲成虫在越冬场所和田间的空间分布型研究表明,分布型均呈聚集分布,呈该分布的原因都是由成虫行为引起的。抽样调查方法为分层抽样法,为减少抽样中零样方对统计结果的影响,便于抽样操作,总结出在越冬场所的成虫数量“模拟环境”抽样调查方法。     

锈色粒肩天牛幼虫空间分布型及抽样技术研究

对洛阳市区10个区段的国槐进行抽样调查,应用聚集度指标检测和回归分析,对锈色粒肩天牛幼虫空间分布型进行了研究。结果表明锈色粒肩天牛幼虫空间分布为聚集分布,其聚集原因可能是由某些环境因素与昆虫本身聚集习性所致。建立了该虫幼虫的理论抽样数公式和序贯抽样决策限模式。     

红阳猕猴桃细菌性溃疡病田间分布型及抽样技术研究

利用经典的聚集度指标法和回归分析法对猕猴桃细菌性溃疡病在大田的空间分布型进行了测定。结果表明:猕猴桃溃疡病病株在大田呈聚集分布,分布的基本形式为个体群;该病害在一些田块的聚集是由其本身的聚集行为与环境因素共同影响所致的,而在其它田块则仅由某些环境因素所致;大田调查所需的最适理论抽样数随着病情指数的增加而减少。根据防治指标等建立了序贯抽样表,确定了该病害抽样调查的最佳样方大小。     

红阳猕猴桃细菌性溃疡病田间分布型及抽样技术研究

利用经典的聚集度指标法和回归分析法对猕猴桃细菌性溃疡病在大田的空间分布型进行了测定。结果表明:猕猴桃溃疡病病株在大田呈聚集分布,分布的基本形式为个体群;该病害在一些田块的聚集是由其本身的聚集行为与环境因素共同影响所致的,而在其它田块则仅由某些环境因素所致;大田调查所需的最适理论抽样数随着病情指数的增加而减少。根据防治指标等建立了序贯抽样表,确定了该病害抽样调查的最佳样方大小。     

黄山松苗叶枯病的空间分布型及抽样技术

本文采用七种聚集度指标法测定黄山松苗叶枯病的空间分布型的结果表明：黄山松叶枯病在苗圃呈均匀分布，其分布的基本成分是个体群，个体间相互排斥．用抽样调查方法研究表明双对角线取样精度最高．本文还应用了ｌｗａｏ’ｓ方法，分析并计算苗木叶枯病最适抽样数．     

春小麦蚜虫空间分布型及抽样技术研究

[目的]研究春小麦蚜虫种群的空间分布型和田间抽样方法。[方法]统计试验地小麦上的蚜虫数量,采用聚集度指标法计算小麦蚜虫的田间分布型,分析聚集的原因,确定田间理论抽样数。[结果]小麦蚜虫为聚集分布并呈负二项分布型,小麦蚜虫聚集分布是由本身的习性和环境因素共同作用引起的;小麦蚜虫在田间的理论抽样数和样本方差、允许误差有关;样本方差（S2）愈小,允许误差（d′）愈小,无放回理论抽样数愈多;虫口基数不同,理论抽样数不同;当允许误差设定后,样本方差（S2）越大,理论抽样数越大。[结论]该研究为小麦蚜虫的预测预报和田间防治提供了科学依据。     

设施芹菜根腐病株空间分布型及其抽样技术研究

采用空间分布型检验、聚集强度指标检验和线形回归方法研究了设施芹菜根腐病病株空间分布型及其抽样技术。结果表明,芹菜根腐病病株空间分布型呈聚集分布,其理论抽样模型为n=3.841 6/D~2(0.675 5/■+0.295 3)。     

鞭角华扁叶蜂蛹的空间分布型及其抽样技术的研究

本文采用7种聚集度指标法测定了鞭角华扁叶蜂蛹的空间分布型。结果表明蛹在柳杉人工林内呈均匀分布,其分布的基本成分是个体群,个体间相互排斥。用抽样调查方法研究表明,平行线短距离跳跃式取样精度最高。本文还应用Iwao’s方法,分析并计算林间调查的最适抽样数。     

香蕉束顶病的研究 V.病株的空间分布型及其抽样

５种聚集度指标测定和Ｔａｙｌｏｒ、Ｉｗａｏ法检验结果表明，香蕉束顶病病株在蕉园中分布的基本成分为极有限的个体群，而基本成分的空间分布型为均匀分布．ｍ＊－ｍ和ｌｇＳ２－ｌｇｍ的回归式分别为ｍ＊＝０．０３８９＋０．７６１３ｍ（ｒ＝０．９８７５＊＊）和ｌｇＳ２＝－０．１８１＋０．７９３３ｌｇｍ（ｒ＝０．９６１８＊＊），理论抽样数可由ｎ＝（１．０３８９／ｍ－０．２３８７）／Ｄ２来估计．植物保护上常用的对角线法、五点式、棋盘式、Ｚ字型及平行跳跃式法均适于香蕉束顶病株的田间抽样．在发病率极低的情况下，采用棋盘式和平行跳跃法较佳     

Design of a spatial sampling scheme considering the spatial autocorrelation of crop acreage included in the sampling units

Information on crop acreage is important for formulating national food polices and economic planning.Spatial sampling,a combination of traditional sampling methods and remote sensing and geographic information system(GIS)technology,provides an efficient way to estimate crop acreage at the regional scale.Traditional sampling methods require that the sampling units should be independent of each other,but in practice there is often spatial autocorrelation among crop acreage contained in the sampling units.In this study,using Dehui County in Jilin Province,China,as the study area,we used a thematic crop map derived from Systeme Probatoire d’Observation de la Terre(SPOT-5)imagery,cultivated land plots and digital elevation model data to explore the spatial autocorrelation characteristics among maize and rice acreage included in sampling units of different sizes,and analyzed the effects of different stratification criteria on the level of spatial autocorrelation of the two crop acreages within the sampling units.Moran’s I,a global spatial autocorrelation index,was used to evaluate the spatial autocorrelation among the two crop acreages in this study.The results showed that although the spatial autocorrelation level among maize and rice acreages within the sampling units generally decreased with increasing sampling unit size,there was still a significant spatial autocorrelation among the two crop acreages included in the sampling units(Moran’s I varied from 0.49 to 0.89),irrespective of the sampling unit size.When the sampling unit size was less than3 000 m,the stratification design that used crop planting intensity(CPI)as the stratification criterion,with a stratum number of 5 and a stratum interval of 20%decreased the spatial autocorrelation level to almost zero for the maize and rice area included in sampling units within each stratum.Therefore,the traditional sampling methods can be used to estimate the two crop acreages.Compared with CPI,there was still a strong spatial correlation among the two crop acreages included in the sampling units belonging to each stratum when cultivated land fragmentation and ground slope were used as stratification criterion.As far as the selection of stratification criteria and sampling unit size is concerned,this study provides a basis for formulating a reasonable spatial sampling scheme to estimate crop acreage.     

枇杷潜蛾幼虫空间分布型及抽样技术研究

运用6项聚集度指标和2种回归方法对枇杷潜蛾幼虫的空间分布型及聚集原因进行分析。结果表明,该虫在任何密度下都呈聚集分布并遵从负二项分布,聚集原因是由某些环境因素所致,分布的基本成分为个体群;几种常见的抽样方法与全查比较,并进行差异性显著测验,表明5点式为最佳抽样方法;通过分析并拟合出枇杷潜蛾幼虫在枇杷园中的最适理论抽样数模型和序贯抽样模型。     

天然黄山松群落种群分布格局取样技术的研究

对黄山松（Pinus taiwanensis)三个群落采用随机样方（random quadrats)、相邻格子样方（contiguous grid quadrats)、中心点四分法（point-centered quarter)和最近相邻法（nearst neighbor)4种抽样方法进行分布格局研究，并对各方法在种群分布格局研究中的适用性予以客观评价，比较其在种群分布格局测定分析中的效用。结果表明，随机样方和相邻样方能得到相同的结果，是理想的抽样方法，但鉴于随机样方的本身缺点，相邻格子方法为最佳取样技术。     

旱作花生鼠害空间分布型及抽样技术

本文采用不同的聚集度指标测定了以黄毛鼠为优势种的旱作花生果荚鼠害的空间分布型及抽样技术.结果表明:旱作花生果荚鼠害的空间格局均属于聚集分布;花生果荚鼠害的田间调查理论抽样数和序贯抽样值可分别用N=1/(D_2)((2.3842)/m+3.5437)和T_0n=0.14n±1.04n~(1/2)来估计;植保上常用的5种抽样法均适用于田间调查.     

角菱背网蝽空间格局及抽样技术研究

本文运用比较频次法和聚集度指标法，研究了角菱背网蝽若、成虫的空间格局，研究表明其分布属于负二项分布，分布的基本成份是个体群．林间抽样方法比较结果，平行线、对角线取样法精度较高，适用于林间虫情调查．     

蚕豆枯萎病病株田间分布型及调查取样技术研究

 应用种群空间动态分析原理,根据田间调查数据,按泊松分布、奈曼分布和负二项分布模型,统计检验频次适合度;用聚集度指标判断聚集程度;确定蚕豆枯萎病病株田间分布呈聚集分布。聚集原因为环境因素或环境与病菌综合作用所致。田间调查抽样采用模拟比较和计算理论抽样数方法,初步认为蚕豆枯萎病田间调查宜用平行线取样法,取样点至少应有30个样点,取300个植株。     

浙江黑松叶蜂幼虫空间格局及其抽样技术的初步研究

本文通过频次分布卡方检验和八种分布型指数的测定,浙江黑松叶蜂幼虫的空间格局为负二项分布,分布的基本成份是个体群。文中还分析并计算了林间调查的最适抽样数。五种抽样方法研究表明,平行线抽样和棋盘式抽样精度较高,可供生产上推广应用。     

面向土壤环境质量等级划分的统计推断与加密采样优化方法研究综述

环境质量等级划分是土壤环境调查和监测的一项重要目标。不同于总体估计和空间插值,等级划分只需要准确估计污染物浓度与等级划分阈值之间的大小关系,同时由于土壤环境质量等级具有空间连续性,加密采样时应该将样点布设在等级过渡地带,准确获取等级边界。但是初步调查的样点一般较为稀疏,导致等级估计结果具有较大的不确定性,难以反映真实的等级过渡情况,而且具体应用对两类等级划分错误也有不同的控制要求,构成了土壤环境质量等级划分及加密采样面临的特殊问题。本文分析梳理了国内外土壤环境质量等级划分统计推断与加密采样布局优化方法的研究进展,归纳总结了以等级划分为目的的统计推断方法与加密采样布局优化方法体系,并探讨了下一步研究的方向,为我国目前开展的农用地土壤环境类别划分、工矿企业土壤污染修复区确定等重大需求提供方法选择依据。     

采样密度对土壤有机质空间变异解析的影响

确定合理的采样密度以便更有效地揭示土壤属性的空间变异,是提高土壤质量评价工作准确性的前提。本文以合肥市北部地区为例,从5 207个土壤采样点(采样密度为1个/km2)中重复20次随机抽取不同采样密度的六个样本子集(对应采样密度分别是0.8个/km2、0.56个/km2、0.39个/km2、0.28个/km2、0.19个/km2、0.13个/km2),采用地理信息系统(GIS)技术和地统计学方法,研究采样密度对土壤有机质(SOM)空间变异解析的影响。结果表明:上述不同采样密度下,有机质含量的均值差异不显著,各样本对总体均具有较强的代表性。土壤有机质表现出中等的空间相关性,采样密度为0.28个/km2时探测到的SOM含量变异结构中结构性组分比例最高。采样密度小于0.28个/km2时,则局部细节信息被过滤,不能准确充分地表现其空间变异特征。在研究区的这种自然地理条件和土地利用方式下,若评价目的主要针对土壤肥力质量,揭示土壤有机质空间变异的最佳采样密度应为0.28个/km2。若是针对区域土壤碳汇潜力,则大约22 km2布置一个采样点即可获得预期的效果。