ANN—Krige方法及其应用

地统计学是应用数理统计学的一门新分支，是研究空间相关性的一种有效方法，与传统统计学相比，它更注重于随机变量的空间过程，通过研究对象在空间上不同间隔距离的抽样点上的差异，定量地描述其空间变化规律，这一理论包括两方面研究内容：（1）半方差图；（2）空间局部内插理论，但其主要技术为半方差图模型的优化，这是空间局部内插理论的基础，本文提出应用人工神经网络方法建立半方差图模型，进而提出空间相关性分析新方法-ANN-Krige方法，并结合实例进行了应用研究，结果表明，本文所提出的方法是可行的，其空间内插效果比传统地统计学方法明显更优，从而丰富和发展了地统计学的方法与理论。     

地统计学在生态学中的应用（Ⅰ）──基本理论和方法

地统计学是应用数理统计学的一个新分支、是由采矿学和地质学研究发展起来的。与传统的统计学相比。地统计学更注重随机变量的空间过程，通过研究对象在空间上不同间隔距离的抽样点上的差异．定量描述了其空间变化规律。这一理论主要包括两方面的研究内容：第一为半方差图，描述研究对象的空间相关性的方法；第二为空间局部内插理论．通过空间上抽样点的调查数据、对空间上未测点进行估计。文章介绍了地统计学的基本理论和方法，概述了此理论在生态学中的应用前景。     

地统计学在生态学中的应用（I）：基本理论和方法

地统计学是应用数理统计学的一个新分支，是由采矿学和地质学研究发展起来的。与传统的统计学相比，地统计学更注重随机变量的空间过程，通过研究对象在空间上不同间隔距离的抽样点上的差异，定量描述了其空间变化规律。这一理论主要包括两方面的研究内容：第一为半方差图，研究对象的宽间相关性的方法；第二为空间局部内插理论，通过空间上抽样点的调查数据，对空间上未测点进行估计。文章介绍了地统计学的基本理论和方法，概述了此     

基于GIS和地统计学的土壤养分空间变异分析

运用GIS和地统计学相结合的方法研究了新郑市土壤有机质、全氮、有效磷、速效钾的空间变异情况。结果表明,有机质、全氮和速效钾的变异系数在29%～45%,有效磷变异系数最大为75%;通过地统计学的半方差函数分析,有机质和全氮空间变异性表现朝均一化方向发展,都具有中等空间相关性,有效磷空间相关性最弱,主要受随机性因素的影响;采用克立格方法进行最优内插,绘制了养分含量分布图,并对其空间变异进行了初步分析。本研究为有效利用土壤和因地制宜开展施肥工作提供依据。     

基于地统计学的河北省降雨侵蚀力空间格局研究

【目的】研究降雨侵蚀力的空间分布格局。【方法】搜集河北省气象台站降雨数据应用SPSS和ARCGIS地统计软件对其进行分析与模拟。【结果】建立适宜于河北省的降雨侵蚀力的简易模型，并计算各台站的多年平均降雨侵蚀力；应用不同的插值方法进行估值，综合比较各种内插方法的预测误差、统计特征值及插值结果分布图；在2阶趋势条件下，半方差模型采用高斯模型、插值方法为析取克里格方法拟合结果优于采用球状模型与指数模型的其它插值方法。【结论】应用地统计学研究降雨侵蚀力空间分布格局，将有助于精确、定量化地估算土壤侵蚀风险，为科学制定区域水土保持规划和管理策略提供数字地图支持。     

毛竹种群空间格局的地统计学分析

为了增加对竹林生态系统认识,应用地统计学中的半方差、半方差理论模型模拟、分形维数及其与竹林结构部分因子相关分析,研究毛竹种群空间格局特征。研究结果:(1)毛竹种群半方差总体均值为0.818,林地之间变异较大,属中等强度变异。半方差的标准差较小,占半方差均值的1.293%～7.241%。不同类型毛竹林半方差均值比较两两之间差异不显著。半方差的理论模型模拟多为线性模型,而球状模型和指数模型较少,毛竹林空间自相关性较弱。(2)毛竹林分形维数均趋近于2,表明毛竹林具有较好的均质性。(3)基台值与立竹度、均匀度呈显著相关关系,而分形维数与立竹度和均匀度相关不显著,表明了基台值与分形维数是刻画种群空间格局两方面指标。结论:毛竹林是趋于同质性植被,空间自相关性较弱,毛竹种群半方差在不同类型竹林之间差异不显著;竹林经营时采用竹阔混交林为宜,同时使毛竹在空间分布上趋于均匀,减小半方差,减弱毛竹之间的空间资源竞争强度。     

基于地统计学和GIS的喀斯特烟田土壤肥力综合评价——以贵州省毕节地区为例

以贵州省典型的喀斯特地区———毕节地区为研究区域,利用地统计学和GIS相结合的方法,对烟田土壤肥力进行综合评价。在确定评价因子隶属函数和权重的基础上,建立土壤肥力综合评价指标(IFI)。通过对土壤肥力综合评价指标进行半方差函数分析和普通克里格法(Kriging)最优内插,绘制了毕节地区烟田土壤肥力综合评价指标的空间分布图。描述性统计结果表明,毕节地区烟田土壤肥力综合评价指标值为0.35～0.92,变异系数为14.25%。半方差函数分析表明,毕节地区烟田土壤肥力综合评价指数的最适模型是指数模型;块基比为30%,表明具有中度空间相关性;烟田土壤肥力综合评价指数在空间分布上总体呈从内到外递减的趋势,其中以0.63～0.72和0.72～0.92范围内的面积较大,分别占到总面积的68.20%和20.63%。由此表明,该研究区域大部分土壤肥力状况良好。     

太湖流域典型区域水稻土有机质空间变异特征研究

以江苏省宜兴市为调查对象,采用传统统计学和地统计学相结合的方法,研究了该市水稻土有机质含量的空间变异特征.结果表明,供试地区水稻土有机质的平均含量为28.73g/kg,高于第2次全国土壤普查时的21.00g/kg,施肥管理和秸秆还田是维持和提高有机质含量的重要措施;地统计分析(普通克里格)表明,有机质含量的半方差模型为指数模型,变程132.35 m,C_0/(C_0+C_1)值为64.10%,表现出中等强度的空间相关性.研究区内土壤有机质含量既受到气候、母质、地形以及土壤类型等自然结构性因素的影响,又受到施肥、耕作措施、种植制度等各种人为因素的影响;克里克插值预测图显示,西部圩田区和东北部平原区的有机质含量比较高,而南部丘陵区的有机质含量相对较低,克里克插值预测图能有效识别区域土壤有机质含量的分布特性,对实施土壤养分的分区管理、减少农业面源污染以及治理太湖水体富营养化等具有重要意义.     

湘潭市郊响水乡稻田土壤重金属污染评价及空间分析

城市郊区农田重金属污染已成为人们关注的焦点,研究以湘潭市郊响水乡稻田土壤为研究对象,对其重金属污染程度进行评价,并利用地统计学中的半方差函数模型分析其空间分布特性。结果表明:湘潭市郊响水乡稻田中,土壤Hg的理论模型为指数模型,土壤As、Cd、Pb的理论模型为高斯模型,土壤Cr的理论模型为球状模型;土壤Hg、Pb和Cr含量的基底效应分别为1.2%、9.7%和22.4%,表现出强烈的空间相关性;土壤Cd含量的基底效应为32.4%,具有中等的空间相关性;土壤As含量的基底效应分别为87.4%,表现出较弱的空间相关性;采用单项污染指数评价法发现响水乡土壤重金属的污染程度依次为CdAsHg,Cr和Pb无污染;采用内梅罗综合污染评价法发现研究区西南部污染较高,西北和东部次高,中心部、北部和西部污染较低。     

运用无人机技术研究贵州省城乡结合部植被覆盖度现状——以贵州省农业科学院为例(英文)

运用无人机技术调查了典型城乡结合部的植被覆盖度,采用描述性统计和地统计学方法分析了城乡结合部植被覆盖度的空间异质性,结果表明:研究区的植被覆盖度为27.217 6%,变异系数为31.778 6%;在滞后距0.18′时,植被覆盖度呈空间正相关性,且植被覆盖度的空间相关性在滞后距0.18′时大于在滞后距0.18′时的;半方差函数拟合模型中指数模型拟合的最好,空间变异比为0.726,属于强的空间自相关性,空间相关尺度0.18′;研究区内的植被盖度数据较为稳定,其不稳定主要发生在研究区与外界的交界处。     

地统计学在湿地土壤养分空间异质性研究中的应用

在地统计学的区域化变量理论和变异函数的基础上建立了一套对湿地土壤养分的空间异质性进行定量化的较系统且完整研究的方法,通过向海湿地的案例研究证实了该方法在湿地土壤养分空间异质性研究中具有较强的操作性和准确性。     

丹江口库区土壤养分状况及空间变异性研究——以丹江口市小茯苓村小流域为例

采用传统统计学和地统计学相结合的方法,对南水北调工程丹江口库区丹江口市小茯苓村面积约6km~2的小流域耕层土壤养分状况空间变异性进行了分析和研究.结果表明,土壤N、P、Zn普遍缺乏,是目前土壤培肥的重点.不同土壤养分含量的变异情况存在较大差异,其中土壤有机质、速效P、有效Cu、Mn、Fe测试值变异较大,而pH值的测试值变异较小.不同土壤养分的空间变异结构存在较大差异,土壤全K、缓效K、速效N、速效P、速效K、有效Zn含量空间变异结构差,其含量渐变性分布规律差;有机质、全N、全P、有效Cu、Mn、Fe,pH值等的空间变异结构明显,呈较明显的渐变性分布规律,其最大相关距离在596m以上.     

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。     

表层土壤盐分空间变异性及合理采样数与信息估计

本文以气候寒冷干燥、具有土壤盐碱化问题的中国河套灌区为背景，将地质统计学和经典统计学理论结合评价实验场土壤表层盐分的空间分布特征及其变异性。用经典统计学理论确定了土壤盐分田间监测的合理采样数目与空间采样法则。在用地质统计学理论对变差函数理论模型最优性检验基础上，采用ＯＫ法对实验场表层土壤盐分空间分布进行了最优无偏估计。结果表明ＯＫ法用于内插估计精度较高；而用于外推估计精度略低，需对误差进行控制方可适当外推。以便利用样本对总体进行估计，并指导野外采样与监测。     

土壤速效养分空间变异研究

结合传统统计与地质统计学方法对新疆洛浦县多鲁乡哈拉浦村小麦地耕层土壤速效养分进行空间变间变异研究,其土壤速效养分变异均属中等变异,幅度在18;～33;.应用地质统计学分析其空间变异性,土壤有机质、全氮、碱解氮具有强烈的空间相关性,C0/C0+C比值在9.2;～18.9;,表明空间变异主要由土壤母质、地形、气候等非人为因素引起;土壤速效磷、钾具有中等相关性,C0/C0+C比值分别为50.7;和44.8;,表明其空间变异主要由施肥、作物、管理水平等人为因素引起.     

西安市长安区油菜田桃蚜和萝卜蚜种群空间格局的地统学分析

应用地学统计学的原理和方法研究油菜角果成熟期桃蚜及萝卜蚜种群的空间结构和空间相关性。结果表明:桃蚜种群半变异函数曲线为球型和指数模型,其空间格局为聚集型,变程范围为0.32～16.43 m;萝卜蚜种群半变异函数曲线也为球型和指数模型,呈聚集空间格局,空间变程在0.59～17.39 m。采用GS+对空间分布数据进行插值和模拟,显示桃蚜聚集程度逐渐减小,变程也随之减少;萝卜蚜的聚集程度增加,最终形成一个强聚集中心。     

基于GIS的地统计学方法在土壤科学中的应用

地统计学应用于土壤科学中,并结合GIS(Geographic Information System,GIS)技术探索其空间分布特征及其变异规律已为越来越多的学者所推崇。半方差函数提供了一个定量工具,可以将土壤某一性质的变异与成土因子和成土过程联系起来,使人们加深对土壤的作用后果的理解,而克立格可以对未采样区的区域化变量的取值进行无偏最优估计。通过介绍基于GIS的地统计学方法在土壤水盐空间变异、养分空间分布特征、重金属污染调查等方面的研究,进一步说明了地统计学在未来土壤科学发展中广阔的应用前景。     

西部干旱区农林复合模式下土壤养分空间变异研究——以新疆泽普县为例

[目的]摸清农林复合模式下土壤养分空间变异情况.[方法]以泽普县为例,采用GIS与地统计学相结合的方法对农林复合模式下耕层土壤(0～20 cm)的有机质、全氮、速效氮、速效磷和速效钾等5种养分要素的空间变异特征进行分析;并与二次土壤普查结果对比分析研究土壤养分变化.[结果]研究区耕层土壤各养分含量呈正态分布,变异性表现为:速效磷＞速效钾＞碱解氮＞全氮＞有机质;全氮、有机质变异函数曲线符合指数模型,碱解氮、速效磷、速效钾的变异函数曲线符合线性无基台模型.从地理位置上看,5种土壤养分含量总体分布呈现西高东低、南北低、中间高的趋势.与1982年相比,除速效钾外,其他4种养分土壤含量都有不同程度的增加,其中速效磷的增加幅度最大.[结论]研究区内土壤养分含量属于中等偏低水平,应增加有机肥的投入,在重视施用氮磷化肥的基础上,也必须重视钾肥施用,培肥土壤,从而保障耕地的可持续利用和发展.     

松嫩平原黑土区有机质空间分布特征及影响因素

为研究区域尺度土壤有机质分布特征及其影响因素,以松嫩平原黑土区中部为研究区,利用经典统计学、地统计学和多重分形结合方法,探究土壤有机质分布特征及其变异规律,通过方差分析法明确高程及土地利用类型对有机质含量影响程度。经典统计学分析表明,0～20和20～40 cm土层土壤有机质含量平均值分别为57.896和53.371 g·kg~(-1),处于较高水平,变异系数分别为0.462和0.498,均为中等变异;地统计学分析表明,0～20和20～40 cm土层土壤有机质块金系数分别为0.626和0.712,说明有机质均具有中等相关性,东北至西南方向和北向南方向土壤有机质均逐渐降低,高斯模型为不同土层土壤有机质最佳拟合模型;多重分形分析表明,0～20 cm土层有机质空间变异性略低于20～40 cm土层,低值决定其空间变异性;方差分析表明,高程越高土壤有机质含量越高,不同土地利用类型中有机质含量排序为:林地耕地草地。综合分析得出,有机质低值信息、高程以及土地利用类型对研究区土壤有机质影响较大。