采样数量和分布模式对土壤有机质空间插值精度的影响

基于北京市大兴区南部郊区平原农用地的高密度土壤样点,结合GIS和空间插值方法,对研究区的样点数据进行随机抽样生成不同数量的数据集,探讨采样点数量和分布模式对土壤有机质空间预测插值精度的影响。研究结果表明:(1)利用不同方式确定的合理采样点数量由高到低依次是插值方法的精度要求、变异函数拟合效果、正态分布法和均值及变异函数的满足小于5%相对误差;(2)变异函数拟合效果总体随着采样点数量的增加呈梯度式增强,但495点集优于825点集;相同样点分布模式下变异函数拟合效果相似;(3)相同样点集的不同插值方法预测精度存在差异,最佳插值方法不同;2272、825、115点集BEK都是最优,1485、495和83点集分别是SWT、SK和LPI最优;(4)样点间最近邻距离分布模式中P值小于0.05,插值模型对土壤有机质插值精度低;P0.05,R比率接近1,样点分布强于样点数量对插值模型对预测精度的影响;其P0.05且R比率大于1.20,各常规插值方法能得到较稳定的插值精度。     

地理因素辅助的黄土高塬典型流域面雨量制图效果比较与评价

为了获取适宜的黄土高塬流域面雨量计算方法,选择算术平均(Am)、泰森多边形(Tsn)、普通克里金(OK)、泛克里金(UK)、反距离权重(IDW)、简单克里金(SK)、考虑海拔的简单克里金(SK_EL)以及将海拔和空间坐标信息作为辅助因子的简单克里金(SK_EXY)和地形插补法(Tr)等9种方法计算了环江下游流域2006—2011年面雨量。结果表明:(1)各年面雨量Am法全流域只有1个数值,无空间分布,Tsn法呈斑块状分布,IDW法在站点周围空间趋势表达不连续,其余6种基于克里金方法的面雨量空间变化趋势基本一致,均是从东南向西北连续递减的等值带,其中OK的插值曲面最平滑,Tr与SK法的结果更加符合降雨随地形的变化趋势;(2)24站测值为基础的单年和多年交叉验证结果均表明各种方法插值所得面雨量的精度以考虑高程和站点空间信息的Tr法最高,SK_EXY其次,并没有一种插值方法在所有的精度检验指标中都最差;(3)当只考虑面雨量值不考虑其空间分布时,可以选择Am与Tsn法相结合,其值接近各种方法的均值,而当综合考虑面雨量值及其空间分布时,则宜选择Tr和SK_EXY法。     

小流域入库河口土壤养分水平空间变异及综合评价

以丹江口水库青塘河小流域入库河口37.8 hm2面积的土地为研究对象,利用SPSS 19、Arc GIS10.0及GS+9.0软件研究该区域8种土壤养分的具体空间变异与分布。结果表明,有机质、全磷、全钾、全氮超过95%面积的土壤处于中等及以下水平;从速效养分来看,碱解氮含量较低,速效磷和速效钾含量相对较高,基本处于中等及以上水平;对土壤养分综合指标分析结果显示,贫瘠土壤占整个研究区域面积的70%以上。通过对土壤养分综合状况分析,为库区植被恢复关键技术的研究提供了数据支撑。     

湖北省耕地质量空间格局研究

以湖北省为研究区域,对耕地质量状况进行了空间自相关分析,并以此为基础借助克里金插值方法对耕地质量的空间格局进行描述和建模。结果表明,湖北省耕地质量在整体空间上呈现集聚,沿江平原区腹地的仙桃、潜江、天门、荆州为高质量耕地的集聚区,盆周秦巴山区的十堰和神农架以及川鄂湘黔浅山区的恩施为低质量耕地的集聚区;克里金插值生成的湖北省耕地质量的栅格表面直观揭示了全省耕地质量的空间格局。     

基于辅助信息的森林蓄积量空间模拟

以北京市密云县一类清查的样地蓄积量为研究对象,结合与蓄积量相关的辅助因子,采用普通克里格法、协同克里格法对森林蓄积量进行空间插值估测,并与文献[25]同一研究区的基于偏最小二乘法回归法估测结果进行比较分析。结果表明,普通克里格法、基于辅助信息的协同克里格法、偏最小二乘回归法的蓄积量估测值与实测值间的相关系数分别为0.389、0.845、0.766;基于辅助信息的协同克里格法要优于普通克里格法和偏最小二乘回归法,能够明显提高预测精度;与普通克里格法相比,所产生的均方根误差减小了71%,预测值和实测值的相关系数提高了54%。最后生成了密云县森林蓄积量空间分布图。研究表明应用地统计学方法进行蓄积量估测具有很好的应用前景,可以为森林蓄积量的估测提供一种可行的方法。     

蔬菜地土壤重金属含量空间插值精度分析

蔬菜地土壤重金属含量影响环境安全和人类健康。采用地统计分析和GIS相结合的方法,对研究区土壤重金属镉、汞、铬、砷、铅进行空间插值和精度分析,根据交叉检验参数和相对误差指标比较普通克里格法和协同克里格法的空间预测效果。结果表明：研究区土壤重金属存在中强等变异性,在重金属间显著相关性条件下,普通克里格法对汞、镉、砷含量预测精度较高;协同克里格法对铬和铅含量预测精度较高。建议根据土壤重金属空间变异程度选择合适的空间插值方法。     

基于地形要素的三维薄板样条插值方法研究——以广东省降水量空间分布为例

将海拔高程引入到薄板样条函数中,建立三维薄板样条模型(3DTPS),并借助地理信息系统对广东省降水量进行空间插值。以广东省气象站分布图、90m×90m数字高程模型(DEM)为实验数据,以Visual Basic.Net为平台,ArcGIS Engine为二次开发工具,提取DEM的海拔高程值以及广东省气象站点的经纬度坐标和年均降水量,用3DTPS进行空间插值,最后生成等间距的广东省年均降水量分布图。通过交叉实验,与普通TPS、反距离加权法、克里金插值进行对比分析,用均方误差作为评价指标,得出3DTPS插值精度最高。     

焉耆盆地绿洲区地下水硝态氮污染空间变异性研究及成因分析

为了研究焉耆盆地绿洲区地下水硝态氮污染状况,通过野外采样及室内分析,运用地统计学方法中的普通克里金(Or-Kriging)法对绿洲农区207个地下水进行了硝态氮空间变异分析,并以河流、农田排渠水中的硝态氮量分析了硝态氮污染的原因。结果表明,绿洲区地下水体硝态氮量总体水平较低,平均值为3.32mg/L,属国家地下水Ⅱ类质量标准,但不同区域地下水的硝态氮量差异明显;采用普通克里金插值对绿洲区未测区域进行估值并按照国家地下水质量标准进行分区表明,绿洲农区大部分区域地下水硝态氮量已接近世界卫生组织(WHO)的最大允许质量浓度(10.0mg/L),个别地区已处于污染警戒状态(20.0mg/L),需尽早采取有效措施防治。随着近些年集约化农业的发展,氮肥施用量的增加及利用率偏低是盆地绿洲区地下水硝态氮污染的根本原因。     

基于ROC曲线的玛纳斯河灌区土壤盐分空间分析

选择我国干旱内陆河玛纳斯河流域平原灌区为研究对象,基于区域采样点数据,应用试验诊断评价方法——受试者工作特征曲线(ROC曲线)分析了不同采样时间各土层土壤含盐量的变化以及对多种空间插值方法进行了评价,最后选择估值效果较好的空间插值方法绘制了土壤盐分空间分布图,并与传统评价方法进行了对比。结果表明,基于ROC曲线,4月、10月表层土壤盐分变化剧烈,其变化敏感于其他土层,盐分存在表聚现象,ROC曲线下面积最大且贡献均为正;传统交叉检验和ROC曲线分析均得出利用经验贝叶斯克里格方法进行表层土壤含盐量空间插值效果最优;研究区表层土壤盐分具有明显的连续变化和存在局部聚集的现象;不同采样时间土壤盐分空间分布差异显著,总体表现为低值区位于南部山区和东北部,高值区主要分布在平原水库周围以及下游地势低处。ROC曲线能够很好地应用于土壤盐分空间分析领域。     

卸荷引起堆积体边坡变形的空间变异性分析

利用地质统计学原理和遗传算法,确定出卸荷条件下堆积体边坡变形的变异函数,对堆积体边坡进行卸荷条件下变形的时间变异性分析.采用角度误差限和距离误差限,对并不完全呈网格状的实际观测点布置进行网格化处理,求出各方向的变异函数,进行卸荷条件堆积体边坡变形的空间变异性分析,同时构造出方向综合变异指标,分析堆积体边坡卸荷条件下哪个方向的变异性最大,从而关注此方向的变形发展.利用熵权理论对普通克立格方程组的负权值进行修正,用修正后的权值对卸荷条件下堆积体边坡待估点的变形进行普通克立格估值.用所提理论对堆积体边坡卸荷时实际监测到的变形资料进行空间变异性分析,分析结果和实际监测情况较吻合,证明了分析理论的正确性和可行性,也为变形分析提供了一种新的分析方法和思路.