The Matérn variogram model: Implications for uncertainty propagation and sampling in geostatistical surveys

The Matérn variogram model has been advocated because it is flexible and can represent varied behaviour at small lags. We show how the constraints on the spherical and exponential variogram at short lags ignore a possible source of uncertainty in the variogram and so in kriging surveys, that the Matérn model can describe. Matérn, spherical and exponential variogram models were fitted by maximum likelihood to a set of log₁₀(K) observations made on a regular grid at Broom's Barn Farm, Suffolk, England. The likelihood profiles of the Matérn parameter estimates were asymmetric. Thus the uncertainty of these estimates could only be adequately assessed by a Bayesian approach. The uncertainty of estimated parameters of the Matérn variogram was larger than for the exponential variogram. This is an indication that the assumption of an exponential model limits the behaviour that may be described by the variogram. Thus uncertainty analyses where an exponential variogram is assumed may underestimate the uncertainty of kriged estimates. Bayesian analysis of the kriged estimates of log₁₀(K) at Broom's Barn Farm using the Matérn variogram revealed an observable component of uncertainty due to variogram uncertainty. When an exponential variogram model was used, the estimate of this component of uncertainty was negligible. The Matérn variogram should therefore be used rather than the exponential model when assessing the adequacy of a variogram estimate. A method of designing sample schemes which is suitable for both estimating a Matérn variogram and interpolation is suggested.     

利用与回归模型相结合的克里格方法对农田土壤有机碳的估值及制图

采用与回归模型相结合的普通克里格方法（OKR）．研究了沈阳市南郊17．6hm^2农田耕层土壤有机碳（SOC）的空间分布特征。以72个上层（0～10cm）SOC数据为辅助变量，分别以36个及24个下层（10～20cm）SOC数据为目标变量，分别进行普通克里格（OK）、协同克里格（CK）及OKR插值分析。结果表明．OKR估值的精度显著高于缺省样本条件下的OK及CK。OKR交互检验的决定系数尺。相对较高，平均误差ME的绝对值及标准化平均误差MSE接近于0、平均标准误差ASE与均方根误差RMSE较小、标准化均方根误差RMSSE接近于1．其交互检验的参数与利用全部72个样点进行的OK估值最接近。基于OKR估值的SOC空间分布图与基于全部72个样点进行的OK估值的结果具有高度的相似性。说明在目标变量数据有限的条件下，借助辅助变量，采用OKR是进行SOC分布调查的一套有效的地统计学分析方法。     

基于Kriging插值的黄河流域降水时空分布格局

采用国家气象局整编的1960-2000年黄河流域97个气象站点的系列资料和Kriging插值方法,对黄河流域降水时空结构及其变化特征进行了分析.结果表明：黄河流域多年平均降水量的地区分布既受天气系统的制约,又受地形等地理环境的影响,造成明显的地区性差异;就年际变化而言,20世纪60年代和80年代降水偏多,尤其是80年代黄河流域年平均降水与正常值相比要偏高许多,而70年代和90年代降水偏少,目前正处于降水偏少时期.黄河流域上游的降水增加趋势相当明显,而中游和下游降水则明显减少;就降水年内分配而言,降水高度集中在汛期（6-9月）,且上、中、下游降水均以7、8月最多,但下游7、8月降水较中、上游更为集中.研究结果和分析结论对了解黄河流域水资源演变具有十分重要的意义.     

铁岭凡河稻田土壤有效态中、微量元素空间变异特征研究

试验应用地理信息系统和地统计学方法对铁岭凡河稻田土壤有效中量、微量元素的空间变异特征进行了研究。发现土壤有效钙、有效镁、有效硫、有效铁、有效铜和有效锰受地形、母质、灌溉和土壤物理、化学过程的长期影响,具有显著的方向性空间变异和自相关特征,其最大相关距可达500m左右。这一研究成果对该地区稻田土壤养分管理具有重要意义。     

Object-oriented FEM Program for Three-dimensional Convection Diffusion Problems

According to an analysis of three-dimensional convection diffusion problems and object-oriented programming method,the classes of finite element models for convection diffusion problems are designed in C++.There are vector classes,matrix classes,element classes,material classes and method classes of finite element among these classes.On the basis of these classes,an object-oriented finite element program for three-dimensional convection diffusion problems is accomplished,which is able to simulate similar problems.The program's reuse,maintenance expansion and integration with other ones are easier than traditional ones which are designed with structural language,it can be applied to a large universal computational software for science and engineering.     

广东省新会地区耕地土壤全钾和有效磷的时空变异特征

运用地统计学,结合GIS技术研究了20年来广东省新会地区土壤全钾和有效磷的时空变异规律.结果表明,研究区域耕地土壤由于20年来的耕作施肥使得土壤全钾和有效磷含量显著增加,土壤全钾在研究区域的南部变化最明显,与该地区的土壤类型为咸田有很大关系;耕地土壤全钾和有效磷的空间分布都表现为中等空间相关性;土壤全钾和有效磷变程的变化与土壤养分在土壤中化学行为有关.     

河北省吴桥县土壤微量元素空间分布特征

为揭示土壤微量元素在空间上的分布,更好地指导农田培肥管理,以河北省吴桥县4 965份土壤样品为研究对象,利用地统计学与GIS相结合的方法,分析土壤有效铁、有效铜、有效锰、有效锌等土壤养分质量分数的空间分布特征。结果表明:1)吴桥县土壤有效铁、有效锰、有效铜及有效锌平均质量分数分别为11.54、11.84、1.30和0.97 mg/kg。2)通过半方差函数相关参数分析,土壤耕层中有效铁和有效铜的空间自相关范围较大,变程分别为879和660 m;耕层有效锌和有效锰的变程较小,分别为33和36 m。3)4种有效微量元素的变程大小顺序为有效铁>有效铜>有效锰>有效锌。4)4种微量元素变异函数的理论模型符合指数模型,有效铁和有效铜的块基比在25%~75%之间,具有中等的空间相关性;有效锰和有效锌的块基比>75%,系统空间相关性很弱。通过普通克里格插值所得的空间分布图能很好地反映土壤微量元素的空间分布特征,经检验插值精度较高。     

基于克里金插值法的植被覆盖度研究——以扎陵湖、鄂陵湖区为例

基于2013年国产资源遥感卫星数据和Google Earth高分数据,利用ArcGIS9.3及Eardas9.2软件,对研究区域的遥感影像进行克里金插值分析,在此基础上得出研究区域遥感影像的植被指数NDVI,最后反演出该区域的植被覆盖度结果.通过与该区域的真实植被覆盖度进行比较分析,得出了基于克里金插值法的植被覆盖度分析方法,该方法对植被覆盖度分析有一定的实际性的参考意义.此次实验研究了黄河源头姊妹湖扎陵湖、鄂陵湖区域的植被覆盖度,同时也是三江源地理国情监测的一部分.     

伊犁河谷土壤含盐量空间变异和格局分析

基于区域变量理论,在GPS和GIS技术支持下,通过地统计学的半变异函数和Kriging空间插值,以察布查尔县为例,定量分析伊犁河谷不同层次土壤盐分的空间异质性.结果表明:0～20 cm、20～40 cm、60～80 cm层土壤盐分的半变异函数符合球状模型,40～60 cm层符合高斯模型.不同层次土壤盐分之间的空间自相关...     

锡林郭勒盟草地对气候变化的响应及其空间差异分析

基于内蒙古锡林郭勒盟1958-2008年逐月气温、降水资料,利用Miami模型和Thornthwaite模型,结合ArcGIS中的Kriging插值方法,分析该地区51年来草地生产潜力对气候变化的响应,并分别建立气温、降水量与气候生产潜力之间的线性回归模型,预测研究区草地未来的变化趋势。结果表明：51年来,研究区年平均...