基于辅助环境变量的土壤有机碳空间插值——以黄土丘陵区小流域为例

利用普通克里格法(OK)、反距离加权法(IDW)、径向基函数法(RBF)、基于土地利用类型修正的普通克里格法(OK_LU)4种插值方法,对黄土丘陵羊圈沟小流域的土壤有机碳含量进行空间插值。预测结果的准确性通过Pearson相关系数(R),平均绝对误差(MAE),均方根误差(RMSE),准确度(AC)来评价。研究结果表明:(1)在前3种常规空间插值方法中,OK对刻画区域土壤有机碳的空间分布趋势效果最佳,其预测MAE值和RMSE值均为最小,Pearson相关系数(R)和准确度(AC)最大,说明其预测结果的准确性最好、预测的极端误差也最小;其次为RBF;IDW预测的效果最差。(2)OK_LU在空间特征表达方面能够更好地反映复杂地形区的局部变异,其插值结果的精度相比OK有一定程度的提高,其平均绝对误差(MAE)从0.900%降到了0.567%,均方根误差(RMSE)从1.101%降到了0.777%,Pearson相关系数(R)从0.4026提高到0.5589,准确度(AC)从0.9081提高到0.9505。综合比较,在黄土丘陵地区,OK_LU能使插值结果的精度有较大提高,是土壤有机碳空间制图的有效途径。     

基于主成分分析的协同克里格插值模型对土壤铜含量的空间分布预测

以湖北省宜都市红花套镇的柑橘产区为例,选取土壤重金属全铜含量为研究对象,利用Pearson相关系数方法选择与土壤铜含量具有较高相关性的土壤因子(全K、全Cr、CEC、全Al、全N(P0.05))作为辅助变量,利用主成分分析(PCA)对辅助变量进行降维求总得分处理后,与协同克里格插值相结合构建土壤铜含量空间模型(COKPCA),同时构建土壤铜含量的普通克里格插值模型(OK)和以全K作为辅助变量构建协同克里格插值模型(COKK),对不同的空间模型进行模拟精度的对比和分析之后提出最优空间模型方法,进一步分析土壤铜含量在研究区域的空间分布特征。结果表明:普通克里格插值(OK)、协同克里格插值(COKK)和与主成分相结合的协同克里格插值(COKPCA)3种模型的RMSE分别为7.044、6.907和6.309,R2分别为0.716、0.743和0.852,赤池信息量准则(AIC)分别为101.591、96.908和87.203。综合比较,COKPCA具有最优的模拟插值结果,其次为COKK,而OK则相对较差。     

天津表土DDT浓度的空间插值方法研究

分别运用反距离加权插值法（IDW）、反距离平方加权插值法（ISDW）、多项式回归法（PR）、双线性插值法（BI）以及普通克里格法（OK）共5种方法对天津表土188个采样点的DDT浓度数据进行了空间插值,并对插值精度进行了评估和比较。结果表明,上述5种方法均无系统误差,且方均根误差（RMSE）差别不大,从误差分布来看,普通克里格法表现稍好。188点中,普通克里格法插值误差在0.5和1.0个对数单位以内的百分比分别为62.2%和91.5%。在表土DDT浓度突变的局部,所有插值方法的误差都超过一个对数单位。相对于其他4种插值方法而言,普通克里格法生成的空间插值图,更能准确表达天津表土DDT浓度的空间分布特征,其细部的浓度变化也更清晰。     

基于对数比转换的成分数据空间插值研究

【目的】以新疆玛纳斯河绿洲表层土壤质地数据为例,研究对数比转换方法在成分数据空间插值中的应用。【方法】采用加法、中心化和等角3种不同对数比转换方法,对土壤颗粒含量数据进行转换,针对数据中的零值不能进行对数比转换问题引入了零值替换方法,空间插值采用普通克里格法。【结果】零值替换后土壤颗粒之和仍为100%。基于对数比转换的插值结果满足土壤质地颗粒组成定和100%的要求,而对土壤颗粒单独插值不满足定和100%的要求。插值结果精度评价表明基于等角对数比转换方法的插值结果最优,但3种方法的结果差别甚小。【结论】零值替换方法的引入在不改变成分数据定和的前提下避免了零值不能进行对数比转换。基于对数比转换的普通克里格法满足成分数据空间插值的非负、定和、误差最小和无偏估计4个要求。     

基于GIS海南岛气象要素空间插值法比较分析

应用普通克里格插值法(OK)、反距离权重插值法(IDW)、样条插值法(Spline)以及混合插值法(MLR)对海南岛18个长期气象观测站1979～2008年年均气温、年降水量、年日照时数以及年积温进行空间栅格化,并进行结果对比分析。结果表明:通过交叉检验的MAE和RMSIE的误差分析表明,MLR插值精度最高,样条插值法插值精度最低,普通克里格与反距离权重插值法插值精度接近。总体来看,混合插值法(MLR)是海南岛气象要素最优空间插值法。     

基于MODIS和DEM的土壤有机质空间预测研究(英文)

[目的]本研究以湖南省石门县为例,采用普通克里格和基于MODIS和DEM数据的回归克里格方法,结合有限个采样数据对该区有机质进行空间预测,并进行对比分析。[方法]运用由地形参数(由DEM派生得到)、归一化植被指数(NDVI)以及由MODIS派生得到的地表温度(LST)等指标进行空间模拟,然后通过平均误差(ME)和均方根误差(RMSE)验证精度,数据的描述性统计及转换均通过软件实现。[结果]结果表明在有限个采样数据下,结合多元遥感数据的回归克里格方法优于普通克里格法,回归克里格法的平均误差和均方根误差均低于普通克里格法,相对提高值为6.03%。[结论]在低山丘陵区,运用MODIS数据及其他遥感数据对土壤有机质进行空间预测具有较好的效果。     

Spatial Interpolation of Soil Nutrients Based on BP Neural Network

以广东省增城市为研究对象,采集了全市内200个土壤样点,利用 BP神经网络插值方法对研究区土壤的氮和磷进行空间插值预测,将插值结果与土壤样点实测值进行对比,得到预测数据的误差均方根。结果表明, BP神经网络的插值精度比克里格高,在样点较少的情况下,BP神经网络的插值结果克服了克里格插值方法的平滑效应。 BP神经网络对插值的样本数据的分布类型没有要求,比传统插值方法有更强的泛化能力,是一种可替代的插值方法。     

基于BP神经网络的土壤养分空间插值

以广东省增城市为研究对象,采集全市内200个土壤样点,利用BP神经网络插值方法对研究区土壤的氮和磷进行空间插值预测,将插值结果与土壤样点实测值进行对比,得到预测数据的误差均方根.结果表明,BP神经网络的插值精度比克里格高,在样点较少的情况下,BP神经网络的插值结果克服了克里格插值方法的平滑效应.BP神经网络对插值的样本数据的分布类型没有要求,比传统插值方法有更强的泛化能力,是一种可替代的插值方法.     

基于BP神经网络的土壤养分空间插值(英文)

以广东省增城市为研究对象,采集了全市内200个土壤样点,利用BP神经网络插值方法对研究区土壤的氮和磷进行空间插值预测,将插值结果与土壤样点实测值进行对比,得到预测数据的误差均方根。结果表明,BP神经网络的插值精度比克里格高,在样点较少的情况下,BP神经网络的插值结果克服了克里格插值方法的平滑效应。BP神经网络对插值的样本数据的分布类型没有要求,比传统插值方法有更强的泛化能力,是一种可替代的插值方法。     

基于GIS的淮南市土壤Cu含量克里格插值方法比较研究

利用Arc GIS地统计学中克里格空间插值方法,对分布类型为对数正态分布、具有二阶多项式趋势的淮南市土壤重金属Cu含量的空间结构及分布特征进行了研究。基于经过对数变换的Cu含量分析数据,考虑是否进行分析数据的趋势移除,综合比较了三类克里格法(普通克里格、简单克里格和泛克里格)共6个具体插值方法的分析结果。结果表明,土壤Cu元素含量数据经过二阶趋势移除,采用简单克里格方法插值效果最优。在11种可选的半变异函数模型中,孔穴效应模型插值效果优于高斯、指数等其他模型。研究区土壤Cu含量属中等程度的空间相关,说明Cu含量空间变异受随机性因素和结构性因素共同影响。淮南市土壤Cu含量除受土壤内在因素影响外,可能来源于人类的采矿活动和对化肥、有机肥和农药的过度使用。     

鄱阳湖流域近49年降雨序列一致性检验与分析

对搜集到的鄱阳湖流域16个气象站1960～2008年的降雨数据进行一致性检验与分析。首先,对各站数据进行图解法检验,利用双累积曲线法绘出各气象站的双累积曲线图;然后,对站点缺失资料进行插补,采用算术平均法、正常值比率法和改进距离倒数法对宁冈站1999～2006年的缺失数据进行插值,并利用VNR法对插值结果进行统计检验;最后,利用VNR、累积偏差和贝叶斯检验3种方法对数据进行统计检验,结果显示所有数据全部通过95%置信度检验。     

基于GIS技术的丽江金沙江流域烟区土壤肥力空间分析研究

 以云南省烟草公司丽江市公司的近两年烟田土壤采样点数据为数据基础,结合基本烟田分布、丽江市植烟适宜性区划模型、丽江市DEM等既有成果,确定土样数据的有效分析范围,以GIS技术手段结合地统计学理论,分析丽江金沙江流域烟区土壤肥力状况。研究选取有机质、碱解氮、速效钾、速效磷等4项指标展开统计分析。结果表明：有机质、碱解氮、速效钾、速效磷指标均有强变异性,指标数据呈正态分布或近似正态分布,基于半方差模型理论研究发现速效磷具有强空间相关性,有机质、碱解氮、速效钾具有中等空间相关性,选取普通克里格方法进行空间插值研究获得较好的效果。结果对指导丽江金沙江流域烟区现在烟草农业种植管理具有积极的指导意义。     

克里雅河流域不同径流变化下的地下水埋深时空分异规律

地下水是干旱、半干旱地区用水的重要来源,有时甚至是唯一的水源.利用覆盖整个克里雅河流域平原绿洲的24个地下水观测井点2012年5 ～ 10月地下水动态监测资料,运用数理统计方法和克里格（Kriging）空间插值法,分别研究了克里雅河流域绿洲不同径流变化下的地下水埋深的时间序列变化趋势和空间变异特征.结果表明,地下水埋深的变化受土地类型的影响,同时地下水埋深也影响农业的发展,而且地下水埋深与海拔高度呈正相关关系.在同一时间尺度、不同海拔高度上,相同土地类型的地下水埋深的变化幅度各不相同,区域所处的海拔与地下水埋深的变化幅度呈负相关关系;而在同一时间尺度、同一海拔高度上,东西部地下水埋深变化幅度也各不相同,东部地区的地下水埋深变化幅度大于西部的地下水埋深变化幅度.Kriging空间插值结果表明,不同径流阶段于田绿洲地下水埋深整体呈上升趋势,但并不是绝对的整体都呈上升趋势,而且在同一时间不同地区和同一地区不同时间地下水埋深的变化都各不相同.     

平面散乱数据插值型拟插值

为了构造有较高阶精度的平面散乱数据拟插值,考虑到插值函数有较高精度的优点,将已有拟插值技巧与插值方法结合,构造了一种新的插值型拟插值,分析了相应的误差,并进行了数值试验．数值试验表明,这种插值型拟插值方法对平面散乱数据具有良好的逼近效果．     

基于时空数据的线性组合插值模型及其应用

空间插值的精度不但与采用的数据而且与选择的模型密切相关.针对具有空间自相关的时空数据插值问题,分别建立时间序列数据的反馈神经网络插值模型,横截面数据的一阶空间自回归插值模型与克立格方法插值模型,在各个单项模型研究的基础上建立空间线性组合插值模型.运用以上各种模型对2004年福建部分市县人均生产总值横截面数据进行插值的实证研究结果表明:基于时空数据的线性组合插值模型具有较高的插值精度.     

青藏高原地区气温空间插值分析

使用Kriging插值、采用反距离权重法（IDW）、Spline插值方法对青藏高原气温进行空间插值比较研究。利用青藏高原10个实测站点数据与3种插值数据进行模拟,同时采用1A（一致性指教）来评价模拟的结果,3种气温插值结果与实测值之间的统计分析如下,IA分别为-0．81、-1．05、-1．73;插值精度效果最好的是Kriging,最差的是Spline。     

重庆市农业气候资源空间插值研究

以重庆市域为研究对象,根据44个气象台站的实测数据,在地理信息系统支持下,采用反距离权重法、克里金法、样条函数法和趋势面法4种空间插值方法,分析了实测点数量变化、栅格像元尺寸变化和空间插值方法差异对市域农业气候资源(年日照时数,≥10℃积温,年降水量)空间插值结果的影响,分析了农业气候资源信息在空间插值中的不确定性。结果表明:不同的空间插值方法影响资源空间插值的不确定性水平;插值点数量越多,农业气候资源信息插值的不确定性越小;空间像元尺度的变化对资源信息插值的不确定性具有一定的影响,但影响不明显。     

基于GIS的关中—陕南地区降雨量空间插值分析

[目的]比较4种空间插值方法的插值效果,分析研究区域降水空间分布特征。[方法]以陕西省关中—陕南地区为例,采用该地区72个气象观测站点59年的降水量资料,结合GIS空间插值技术,以国际科学数据共享服务网站30 m×30 m网格DEM为基础,选取IDW、普通克里金插值法、协同克里金插值法和径向基函数插值法对关中—陕南地区72个观测站多年平均降水量进行空间插值,并分区域随机选取其中10个站点的降水量数据对4种插值方法的插值效果进行检验,以此确定最佳插值方案,分析研究区域的降水空间分布特征。[结果]顾及地形因素的协同克里金插值效果最佳,并能真实地反应研究区域的降水空间分布特征,普通克里金法次之,反距离加权法和径向基函数法较差。对插值结果的进一步分析显示,该研究区域降水呈现明显的纬度地带性分布特征,且降水受地形、地貌等因素影响较大。[结论]顾及地形因素的协同克里金插值法效果最优,适用于该区域。     

土壤侵蚀中降水数据的获取方法研究

土壤侵蚀研究中,降水侵蚀力因子是一个重要的影响因子,同时详细的降水数据资料又往往比较难以获得。该文在一定的降水数据基础上,研究分别利用反距离空间插值法和按月时间插值法来获取降水数据,从而计算出降水侵蚀力,最终通过土壤侵蚀各因子值计算并统计出西南地区各省(市)的年均土壤侵蚀量。研究结果表明通过按月时间插值法获取降水数据在土壤侵蚀研究中具有一定的可应用性。