不同气象插值方法在新疆草地NPP估算中的可靠性评价

气象因子对研究草地生产力、植被长势、灾害评估等都有着重要的意义,本研究采用不同空间插值方法(协同克里格法Cokriging、反距离加权法IDW和ANUSPLIN法)对新疆地区90个气象站点2000-2011年多年的7月平均降水和气温数据进行空间插值分析,使用均方根误差法(RMSE)以及平均绝对误差法(MAE)对插值的结果进行评价,讨论不同方法对该地区降水和气温插值结果的影响。利用不同插值方法,基于CASA模型进行新疆草地NPP的估算,结合实测生物量数据,对3种插值方法下的估算结果进行评估,结果表明,1)降水和气温数据都是基于ANUSPLIN法的插值结果最优(MAE_(降水)=6.45,RMSE_(降水)=8.77,MAE_(气温)=2.11,RMSE_(气温)=3.52)。2)基于不同插值方法得到的气象要素估算的新疆草地NPP精度不同,将实测数据与同时期CASA模型模拟值相关性进行分析,基于ANUSPLIN法插值的气象要素估算NPP的精度最高(R~2=0.794 7),NPP实测值与模拟值有良好的线性关系,比基于Cokriging插值的气象要素估算精度提高了13.23%,比IDW提高了20.13%。说明提高气象要素的插值精度有利于新疆草地NPP的估算研究。     

新疆地区降水分布的空间插值方法比较

利用新疆及周边地区的154个气象站点资料,采用反距离权重法(IDW)、普通克里金法(Kriging)、协同克里格法(Cokriging)、贝叶斯法(EBK)和ANUSPLIN软件5种方法,对新疆地区1995-2004年10年间的月降水量空间插值模拟结果进行了交叉检验。结果表明,在新疆地区,5种方法的插值精度表现为ANUSPLIN>Cokriging>EBK>Kriging>IDW,并随月份有所变化,平均绝对误差(MAE)和均方根误差(RMSE)表现为秋冬两季误差低于春夏两季,平均相对误差(MRE)的值在春季和秋季较高。与已建立的新疆的降水量分布格局进行比较发现,ANUSPLIN兼顾了插值曲面的准确度与平滑度,它较为准确地反映了新疆地区降水空间分布的特征,EBK法在4月和7月插值结果与实际偏差较大,而1月和10月插值效果较好,Cokriging法插值结果均质性较差,并不能反映新疆实际降水的空间分布。Kriging法在10月插值效果较好外,在其他3个月的插值效果不好,IDW法的最大值或者最小值主要分布在台站周围,与实际情况相差较远。     

基于ArcGIS的天祝草地综合顺序分类研究

根据天祝县1961-1990年30年的降水和气温资料,将草地综合顺序分类系统(COSGC)的分类指标>0℃年积温和湿润度,利用ArcGIS软件,分别采用IDW、Spline、Kriging、Natural Neighbor插值方法进行空间插值,并将生成的天祝草地综合顺序分类图与天祝县遥感影像植被分布图进行植被景观类型对...     

降水量的空间插值方法研究——以甘肃省为例

利用反距离加权(IDW)、普通克里格(OK)、样条函数(Spline)、协同克里格(CK)、径向基函数法(RBF)、全局多项式法(GP)、局部多项式法(LP)和"多元回归+残差分析法"(AMMRR)以及改进的AMMRR法(I-AMMRR)9种插值方法,以甘肃省及邻近区域113个气象站点1961～2004的年降水量数据为基础,选取其中90个站点做插值站点,23个站点做检验站点,结果表明:9种插值法得到的空间分布图均能反映出甘肃省降水从东南向西北递减的空间分布特征。I-AMMRR相关系数最高,平均相对误差、平均绝对误差、均方根误差均最小,为最优插值方法。由I-AMMRR模拟的甘肃省降水的空间分布图可知,降水量高值区位于陇南地区东南部的徽县和康县,降水量在700mm以上,低值区位于敦煌市、安西县、肃北蒙古自治县,降水量小于50mm。     

基于机器学习的阿勒泰地区草地地下生物量估测与数字制图

为精准估算草地地下生物量,分析其水平及垂直空间格局,实现草地地下生物量(BGB)的数字制图。调查了2015年阿勒泰地区草地生长季节(6-8月)的生态要素和地下生物量。以地理位置、地形、气候、土壤和植被中的代表性信息为基础,基于机器学习算法估测研究区0～30 cm的草地地下生物量,并根据估测结果利用空间插值法得到地下生物量的空间分布格局,最终实现草地地下生物量的数字制图。结果表明:1)相比偏最小二乘回归(PLS)和随机森林模型(RF),支持向量机模型(SVM)在0～10 cm、10～20 cm和20～30 cm土层地下生物量的估测中表现出最高的精度,验证集数据的精度(R²)依次为0.77、0.67和0.69,相应的RMSE为245.56、98.81和63.58 g·m^-2。从空间插值的效果看,反距离权重插值(IDW)优于径向基函数插值(RBF)和张力样条插值(SPL)。2)进一步比较了不同估测模型与空间插值方法间的组合能力,结果显示,在阿勒泰地区的草地地下生物量研究中,SVM+IDW是可靠的估测模型和空间化方法的组合。在0～10 cm、10～2...     

基于RS和GIS的甘南草地生产力估测模型构建及其降水量空间分布模式的确立

利用遥感（Remote Sensing)、地理信息系统(Geographic Information System)并结合植被生态学基本原理，以甘南藏簇自治州高寒草甸生态系统为研究对象，进行了草地生产力估测模型构建与降水量空间分布模式确立的方法研究。以归一化植被指数NDVI和降水数据库为例，具体论述了草地GIS数据库的形成过程。通过遥感气象卫星NOAA数据在ERDAS图像软件中进行处理，提取了甘南全州的NDVI值，并结合实际采样点的植物地上部分生物量鲜重实测数据，进行统计回归分析（线性回归和指数回归），建立了生产力估测模型，证实了NDVI值与地面初级生产力之间的正相关关系。利用甘南全州及周围共61个气象站和水文站的多年平均降水资料，形成了甘南多年平均降水等值线图。在分析降水数据时，采用了SPLINE、IDW、TREND、KRIGING4种插值法，对4种插值方法进行分析，发现SPLINE方法比较适合甘南降水资料的插值模拟。     

基于GIS的气象要素空间插值方法研究

基于地理信息系统软件ArcMap的统计分析模块,对我国及周边地区2 114个气象站点1961-1990年的年均温度、年降水量以及年积温等数据,分别使用反距离权重法、样条函数法和普通克里格法,选取不同的气象站点进行了空间插值,并利用交叉检验方法对插值精度进行了评估,结果表明：对于同一种插值方法,参与插值的气象站点数目不同,插值结果也不同。对3种气象要素的插值结果进行验证发现,普通克里格法均具有最好的插值精度。对年均温度和年降水量来说,样条函数法的插值精度优于反距离权重法,而对年积温,反距离权重法的插值精度优于样条函数法。通过对原始数据进行一定的处理,可以有效提高最终插值结果的精度。研究表明,我国水热的空间分布呈现明显的东西、南北分界,与胡焕庸线大致相一致,此线以东,水热条件充分,此线以西水热条件较差。     

区域尺度下气候因子的插值优化及其与草地NPP的相关性

利用甘肃省及周边42个气象站点的气象数据和154个草地样地地上生物量（风干质量）实测数据,在AMMRR插值方法的基础上,加入坡度、坡向两个变量,对甘肃省1996－2005年的年均温和年降水量、不同季节温度和降水量进行空间模拟,并分析了甘肃省年均温和年降水量的空间分布格局,以及草地净初级生产力(NPP)对年均温、年降水量和不同季节温度、降水量的响应。结果表明,1）相对其他插值方法,引入了坡度、坡向等微观地理因子的AMMRR插值方法,可充分体现甘肃省的年均温、年降水量受地形影响的微观变化,更符合实际情况。2）除冬季外,草地NPP与不同时期的温度之间均呈显著负相关（P<0.01）,与不同时期的降水量均呈显著正相关（P<0.01）,而且与降水量的相关性明显高于温度。     

基于GIS与草原综合顺序分类法对甘肃省草地类型的划分初探

基于改进的空间要素插值方法,使用DEM海拔高程数据作为修正,在要插值的空间数据与协同因子之间的相关性较高时,可以有效地提高插值结果的精度。对于年积温数据,其与DEM海拔高程之间的相关系数为0.769,相关性较高,故使用DEM的协克里格方法可以有效地提高插值精度,4种插值方法的ME值排序为IDW相似文献   

气象要素空间插值方法的比较分析

气象要素是草原综合顺序分类中重要的指标,对生态系统中物种的组成、生长、演替更新及干物质的积累有很大的影响.年均温度、年降水量、年积温空间分布的一般规律是随海拔高度和纬度的增加而减少,但不同插值方法所计算出的空间插值之间,却有明显的不同.用ArcMap 8.3地理信息系统软件,对全国及周边地区2 114个气象台(站),1961-1990年30年的年均温度、年积温和年降水量,分别采用样条函数法(Spline)、反距离加权平方法(IDS)和普通克里金法(OK)进行空间插值分析.交叉验证结果表明:当选择合适的站点数目时,3种方法的精度都很高.在克里金法中,除高斯模型精度较低外,球状模型、环状模型、指数模型对同一气象因素插值,其相对平均误差也不大.3种插值方法的比较是,年均温度插值时,OK法优于Spline法,Spline法优于IDS法,相对平均误差分别为7.65%、7.9%和7.95%;年降水量插值时,OK法优于Spline法和IDS法,相对平均误差分别为8.31%、8.76%和8.76%;年积温插值时,OK法优于IDS法,IDS法优于Spline法,相对平均误差分别为5.82%、6.11%和6.13%.     

基于AMMRR插值法的草地综合顺序分类研究——以甘肃省为例

在草地综合顺序分类系统（IOCSG）的指导下,以甘肃省113个气象站点多年>0 ℃年积温（Σθ）和年降水量（r）以及DEM数据为主要数据源,采用“多元回归+残差分析法（AMMRR）”进行气象数据空间化,通过空间叠置分析完成甘肃省草地类的划分。研究结果表明,甘肃省共有28个IOCSG草地类,面积最广的有4个,分别是微温极干温带荒漠类（ⅢA3）、微温干旱温带半荒漠类（ⅢB10）、微温湿润落叶阔叶林类（ⅢE31）和寒冷潮湿高山草甸类（ⅠF36）,分别主要分布在北山山地、河西走廊、黄土高原和甘南高原;亚热带的几个类（ⅤB12、ⅤC19、ⅤD26和ⅤE33）分布面积较小,比例不足1%。研究结果符合甘肃省各区域的气候特点。AMMRR法充分考虑了地形因子（经度、纬度和海拔高度）对气象要素的影响,使Σθ和r插值结果更接近实际,得到的草地分类图也充分体现出了植被的地带性规律,模拟效果较好。     

基于人工神经网络的甘肃省年积温空间插值研究

中国西部地区气象站点空间分布不均匀,而且数量较少,导致气象要素空间插值的误差较大。以甘肃省为研究区,将其划分为东、中、西3个插值区域,利用人工神经网络方法,对1960~2009年气象站点地面观测的≥0℃年积温值进行拟合,将202个气象站点数据扩展到586个,插值结果表明:3个区域年积温平均绝对误差(MAE)为246.53℃、平均相对误差(MRE)为8.37%;东中西3个区域精度与原有气象站点数据量有明显关系。研究方法和结果可为进行甘肃省生态环境变化研究提供方法和数据参考,为进一步进行区域空间插值提供数据基础。     

基于土地利用/覆盖的甘肃省景观生态风险时空变化特征

甘肃省景观类型丰富多样,在中国西部地区的生态安全中起关键性作用,也为当地发展提供着重要的物质基础和生态服务。由于气候变化和人类不合理活动的影响,甘肃省部分地区生态环境的安全与稳定遭到严峻挑战。本研究基于欧洲航空局全球土地利用/覆盖数据（CCI-LC）,利用动态度、转移矩阵方法分析了2005-2019年甘肃省土地利用/覆盖变化特征;通过构建景观生态风险指数并运用空间自相关分析法分析了景观生态风险的空间分布特征。结果显示：1)2005-2019年间,裸地面积减少最多,变化率1.88%,耕地次之,变化率2.31%;草地面积增加最多,变化率1.83%,建设用地次之,变化率191.08%。2）所有土地利用/覆盖类型中,建设用地的动态度最高且在整个研究时期内变化速率都保持在较高水平,综合动态度最大的时期为2010-2019年。3）土地利用/覆盖转移矩阵主要表现为耕地、林地、草地、裸地之间的转入与转出以及其他土地类型向建设用地的转入。4)2019年整体的生态风险值较2005年明显上升。其中低风险区和较低风险区面积最多,转化最频繁;中等风险区、较高风险区和高风险区面积虽然较少,但都存在不同程度的增长。...     

不同添加剂对晴隆白刺花青贮品质和营养价值的影响

试验通过添加不同种类的青贮剂研究其对晴隆白刺花青贮品质和营养价值的影响.试验设直接青贮、添加乳酸菌（1％FM）、纤维素酶（0.1％FM）、乳酸菌＋纤维素酶（1％ FM ＋0.1％ FM）、甲酸（6 mL/kg FM）、蔗糖（3％FM）及乳酸菌（1％FM）＋纤维素酶（0.1％FM）＋乳酸菌（1％FM）＋纤维素酶（0.1％FM）＋甲酸（6 mL/kg FM）＋蔗糖（3％ FM）7个处理.试验结果表明：青贮过程中pH值总体呈下降趋势,添加剂处理显著低于直接青贮,其中蔗糖的效果最为明显（pH值3.97）,乳酸菌＋纤维素酶＋甲酸＋蔗糖处理也低（pH值4.04）,品质较好;直接青贮的pH值相对较高（4.73）;青贮后晴隆白刺花的粗蛋白（CP）略有下降,乳酸菌＋纤维素酶＋甲酸＋蔗糖降幅最大,达11.18％,但CP含量仍较高,为15.41％,其他各处理CP均有所上升;单独青贮,晴隆白刺花的酸性洗涤纤维（ADF）虽略有增加,但粗纤维（CF）和中性洗涤纤维（NDF）均下降,且NDF降幅较大,达20.15％,而粗脂肪（EE）、无氮浸出物（NFE）含量相对增加,改善了晴隆白刺花的营养;各处理单宁含量均有所下降,其中甲酸处理的降幅最大,达47.83％,乳酸菌＋纤维素酶处理降幅相对较小.     

不同缓释氮肥对冷季型草坪生长特性及品质的影响

通过大田试验研究速效肥(尿素)与3种缓释氮肥(SUD、IBDU、MU)对冷季型混播草坪草叶绿素含量、密度、生长速度、质地的影响,结果表明:施肥7 d后,尿素处理叶绿素含量与CK相比增加了42.9%,SUD、IBDU、MU处理与CK相比分别增加了34.7%,34.7%和32.7%,施肥60 d后,尿素处理叶绿素含量与CK相比增加28.5%,SUD、IBDU、MU处理与CK相比分别增加了44.5%,38.0%和32.5%;SUD缓释氮肥使草坪密度增加达122.2%,最差的MU缓释氮肥草坪密度为68.9%,均好于尿素42.5%;施肥后60 d,SUD处理草坪草盖度达到98%,尿素处理为94%,CK为87%。参照综合外观质量法对各处理草坪进行评价,CK、尿素、SUD、IBUD、MU得分分别为14、18、21、20、19。CK处理草坪评价为"差",SUD处理草坪评价为"良好",其余均评价为"中等"。