农业用地土壤重金属样本点数据精化方法——以北京市顺义区为例

样本点空间分布是样点数据检测评价和挖掘分析的关键因素。以北京市顺义区为例，研发了一种农业用地土壤重金属样本点数据精化方法：首先构建样本点均匀变异指数和均匀因子离散图来共同检测样本点数据均匀性，进一步将样本点类型划分为均匀样本点、聚集样本点和稀疏样本点并确定其数量；其次删除聚集样本点，基于研究区历史数据加密稀疏样本点；最后基于地理空间样本点均匀变异指数、特征空间偏离指数和插值误差共同评价数据精化效果。结果表明，研究区样本点的均匀变异指数为0.429，存在一个聚集样本点和一个稀疏样本点，空间偏离指数为0.327，空间属性插值误差为6.538；冗余数据精化后进行均匀性检测没有发现聚集样本点和稀疏样本点，均匀变异指数下降到0.406，特征空间偏离指数微弱下降，空间属性插值误差下降到6.357。研究表明该方法可以对提高采样数据的均匀性和代表性提供理论指导，可以服务于土壤污染防治行动计划（土十条）、土壤污染状况详查等，为更加精确研究土壤空间信息变化提供一定的基础条件。     

长时序海量土地利用时空数据统计优化方法

针对任意查询区域年度现状地类面积统计困难、长时序变更流量分析计算耗时等问题,提出基于时空变化图模型的统计优化方法。运用图的连通性原理,对查询统计区域内和边界处的要素实体进行分类,实现了时序快照统计优化算法,解决了任意查询区域时点现状统计困难的问题,提高了时序快照统计的效率。运用多商品流原理进行时空网络图约化性判定,实现了变更流量统计优化算法,减少了要素空间叠置分析次数,解决了长时序土地利用变化变更流量统计耗时问题,提高了统计的效率。最后,以2009—2012年琼海市土地利用数据为例,进一步验证优化算法的有效性和可行性。     

基于地类变更事件的耕地变化热点区域探测

为及时、准确探测耕地变化区域及热点演变趋势,提出了基于地类变更事件的区域变化热点探测方法,以武汉市汉南区1996—2014年1:10 000土地利用数据为研究对象,提取紧邻2年间地类变更碎片。基于变更碎片数据,利用空间自相关技术进行局部变化热点探测,提取热点变化区域空间中心,建立空间中心转移模型,分析热点变化演变态势。结果表明,1996—2001年、2002—2008年汉南区耕地变化较平缓,存在个别变化热点区域,总体变化程度较均匀;2009—2014年耕地变化呈现集聚态,变化热点区域集中分布在汉南区东北部,全区耕地变化热点区域呈现"东多西少,北多南少"的空间格局,且热点变化区域周围变化程度明显高于其他地区;中心转移模型表明,汉南区整体耕地变化热点区域中心呈现由南向北移动的趋势。提出了基于地类变更事件的区域变化热点探测方法,实现了对于区域耕地热点变化区域的识别与挖掘,可为相关研究提供参考与借鉴。     

基于地理探测器的土壤重金属污染影响因素分析

定量分析全国范围内Cd、Pb、Zn、As、Cu和Cr 6种土壤重金属累积量与影响因素的相关程度。通过描述性统计、地累积指数法分析了污染情况和累积量分布情况,并借助地理探测器,定量地揭示了土壤重金属含量的主要影响因素。结果表明:Cd呈现出大面积的连片污染,Pb、Zn和Cu呈现斑块状污染,As和Cr呈现零星污染。各种重金属的主要影响因素为:Cd与地理区划、海拔高度、地势三大阶梯和土壤类型相关性较强;Pb与地势三大阶梯、气候带类型和土壤类型相关性较强;Zn与海拔高度、地理区划和气候带类型相关性较强;As与气候带类型和土壤类型相关性较强;Cu与海拔高度、气候带类型和土壤类型相关性较强;Cr与土壤类型、东中西经济划分和地理区划相关性较强;全国大尺度上6种土壤重金属含量主要受自然因素主导控制,主要为多因素复合作用影响。通过定量化分析各重金属的影响因素,揭示了全国大尺度上6种土壤重金属含量整体趋势和宏观规律。     

果品产量统计数据空间离散化研究——以北京平谷区为例

果品产量是衡量区域农产品生产功能的重要指标。果品产量的空间离散化,有助于揭示区域内部要素的空间差异性和获取微观尺度的果品产量数据。该研究依据地形起伏度和土地利用分区将平谷区划分为平原区、浅山区和深山区,并分别建立离散化模型进行修正,将村果品产量离散到500 m×500 m格网下的果园图斑上。结果表明:(1)村果品模拟产量与果品实际产量的相关性系数由总体样本建模的0.585提高到分区建模的0.690,表明分区建模是一种有效的方法。(2)各区影响因素与产量的关系存在差异。平原区果园面积对果品产量呈现线性影响;浅山区和深山区果园面积对果品产量的影响较为剧烈,呈幂指数关系,并且增加海拔高度和坡度2个变量后模型的拟合效果均有改善。(3)在自然环境、社会经济等综合影响下,平谷区果品产量呈现地带性分布。其中,产量较高的区域集中分布于地形相对平缓、自然本底较好、农民劳作便利的浅山带;而平原区和深山区分别受政策限制和地形限制,果品产量相对较低。     

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。     

基于GML的精准农业数据交换模型

精准农业数据的多语义、获取手段多源、存储格式多样和空间基准不一致等问题已经成为制约精准农业技术集成与深入推广应用的主要障碍.为此,针对精准农业相关数据主要为空间数据的特点,设计了精准农业空间和非空间一体化数据模型,基于GML表达了精准农业数据模型的要素,给出了要素对应 Schema.由此建立了通用的精准数据交换格式,方便了GIS应用软件之间数据交换、共享与互操作.     

基于ARIS的农业信息采集平台需求分析方法

需求分析是信息系统工程的关键,随着农业信息化的发展,农业信息系统工程的需求定义和分析也逐渐得到重视。该文针对农业软件系统研制中经常发生的需求无法得到准确描述的问题,在农业信息采集平台的研制过程中引入ARIS需求分析建模方法。通过对农业信息采集平台的需求建模,研究了ARIS 5种视图在农业信息系统建模中的应用,采用EPC建立流程模型。最后结合软件研制实例分析了ARIS需求分析建模方法在农业领域应用软件研制中的优势。     

基于三维重建的动物体尺获取原型系统

为提高现有动物体尺获取技术的效率和自动化程度,提出双深度摄像头动物实时三维重建系统,进而进行动物体尺获取。基于随机采样一致性算法的圆球标定方法对摄像头外参数进行自动标定,再利用外参数将同步获取的点云数据进行配准达到实时重建,最后采用优化拾取机制后的交互式测量方法得到体尺。选取Xtion PRO作为点云数据采集设备并以猪标本作为重建对象,利用高精度激光扫描仪的重建数据与该系统重建结果进行了对比试验,结果表明圆球标定算法能够全自动快速地获取摄像头外参数,用该参数配准后的数据平均误差在7.50 mm以内,该系统以15帧/s的速度重建猪体全身,获取误差在4%以内的体尺信息,达到农业上动物体尺测量的一般要求,该系统可用于动物体尺测量。     

耕地质量空间插值方法的研究进展与展望

构建高效、规范化的空间插值方法,快速、准确获取县域乃至全国的耕地质量指标分布图,是建设耕地质量大数据平台、服务宏观决策亟待解决的重要问题。本研究通过文献梳理和研究述评,归纳了目前空间插值方法的概念、流程,明晰了其精度影响因素以及在耕地质量监测评价中的应用现状。结论:为满足耕地质量大数据平台建设的实际应用需求,未来需从4个方向开展空间插值方法的深入研究,包括分区域空间插值、考虑地理阻隔的空间插值、基于辅助变量的空间插值和空间插值的功能模块设计。研究成果可为耕地质量数据标准化处理提供方法参考。