基于土壤-环境关系的更新传统土壤图研究

传统土壤图是流域管理、生态水文模型所需土壤空间分布信息的主要数据源。然而,受传统制图技术和基础数据质量所限,传统土壤图的空间详细度和属性精确度并不高。随着地理信息技术的发展,如何利用可获取的高质量空间数据和现代空间分析技术来更新传统土壤图显得十分必要。基于传统土壤图中的土壤多边形与通过模糊聚类所得环境因子组合之间存在着对应关系这一假设,本文提出了一种从传统土壤图中提取土壤-环境关系知识并利用该知识更新传统土壤图的方法。该方法包括四个步骤:对环境数据进行模糊c均值聚类获取环境因子组合;利用传统土壤图建立环境因子组合与土壤类型间的对应关系;提取土壤-环境关系知识;进行土壤推理制图。将该方法应用于加拿大New B runsw ick省的W akefield研究区,以更新该区现有的1∶20 000的传统土壤图。应用结果表明:更新后的数字土壤图显示了更详细的空间分布信息;经野外独立验证点验证,所得土壤图(制图单元为土壤组合-排水等级)精度高出原土壤图约20%。因此,该方法是一种有效的更新传统土壤图的方法,可增加土壤图的空间详细度、提高土壤图的属性精确度。     

基于传统土壤图的土壤—环境关系获取及推理制图研究

在数字土壤制图研究中,从历史资料中提取准确的、详细的土壤—环境关系对于土壤图的更新和修正十分重要。从传统土壤图中提取土壤类型并从地形数据中提取环境参数,采用空间数据挖掘方法建立土壤—环境关系,并进行推理制图和精度验证。以湖北省黄冈市红安县华家河镇滠水河流域为例,首先选取成土母质和基于地形数据提取的高程、坡度、坡向等7个环境因子;然后利用频率分布原理得到包含土壤类型与环境因子信息的典型样本数据1 410个;采用See5.0决策树方法进行空间数据挖掘,建立土壤—环境关系;将其导入So LIM中进行推理制图;最后利用270个实地采样点验证所得土壤图的精度。土壤图的精度提高了约11%,证明了本研究方法对土壤类型和空间分布推理的可靠性。     

我国土壤制图工作的回顾与展望

大家知道,土壤制图是土壤科学的重要内容及组成部分,也是土壤地理学科的研究手段和表现研究成果的形式之一。由于土壤图具有各类土壤的空间分布、组合结构、发育阶段等规律性的表现,并且便于量算,所以,可作为土壤资源评价、估算、土壤利用和改良、以及自然区划、农业区划和国土整治的科学依据。     

土壤地球化学研究中的微机制图技术

简要介绍了土壤地球化学研究中元素分布图的微机制作方法。本法简便易操作，勿需复杂的硬，软件支撑，利用常用软件和普通的微机，即可方便地绘制出土壤化学元素分布特征图，为土壤研究人员提供一种简单实用的微机制图技术。     

中比例尺土壤图的制图单元和图斑组合--以博罗县土壤图为例

1980年在广东省博罗县我们利用航判制图的方法编制了全县1/10万土壤图(制图面积约3000平方公里),并以该图作基础,结合调查分析的资料,编制了土壤综合肥力图、土壤资源图、土壤区划图等图件,为     

基于不确定性模型的土壤——环境关系知识获取方法的研究

土壤与环境关系知识的获取是精细数字土壤制图的关键,如何快速准确地获取该知识成为现阶段研究的重点。以湖北省黄冈市红安县华家河镇为例,利用土壤—环境推理模型(Soil-Land Inference Model,So LIM)得到土壤类型的夸大和忽略不确定性分布图,依据不确定性分布图在可信度高的位置重新采集样点,对样点进行数据挖掘,获取环境因子组合,建立其与土壤类型的对应关系。结合原始规则,生成新的土壤—环境关系知识,并将其用于土壤推理制图,获得新的土壤类型分布,利用253个野外独立样点进行精度验证。结果表明:推理土壤图显示了更加详细的空间分布信息,经野外验证点验证,总体精度为86.9%,高于原土壤图精度约13%。因此,利用不确定性模型重新获取土壤—环境关系知识的方法是可行且有效的,该方法不仅增加了土壤图的空间详细度,而且提高了土壤图的精确度。     

土壤制图中土壤类型配色模型构建与应用

在全国1∶5万土壤图集制图中,土壤类型的配色既需表现土类等高级类型的分布特征,也要表现土属等较低级类型的差别。我国土壤低级类型众多,且1∶5万基本比例尺图幅达2万余幅,采用传统人工设色方法进行土壤制图,不仅效率低,而且难以保持图幅间土壤颜色的协调一致性。针对这一技术难题,本研究采用图幅间相似配色方法和人机交互的设计思想,通过建立1个多层级管理色库、人工设置土壤类型的Q配色单元及其多个近似色系(色组),建立了Q配色单元的避让选色和区域土壤特征分析等5个组件模型,构建了土壤类型配色模型(SCO-Model)。该模型在大比例尺土壤制图中不仅反映了区域土壤的总体分布特征,也表达了土壤类型间的差异,特别是实现了大比例尺土壤制图中土壤类型的快速智能配色,大大提高了制图效率。     

南方1:100万土壤图的制图综合及编图资料的应用

1:100万土壤图是小比例尺土壤图,它要求能概括地反映土壤分布规律和区域分布特征,是编制全国或某一区域的农业区划,土地资源开发规划的重要资料。本文就编制上海幅1:100万土壤图有关制图综合及编图资料应用谈一点体会与浅见。     

以土地利用现状信息为空间框架的大比例尺土壤图制作方法初探——以浙江富阳为例

以1∶10 000土地利用现状图的部分土地利用分类信息为空间框架基础,结合1∶10 000乡镇土壤详查图、1∶50 000土壤图,以及其他影响土壤特性的地形、地质等图件信息和野外剖面调查,探索1∶10 000大比例尺土壤图制作的可行性.结果表明,得到的土壤图不仅在分布上更贴近于实际、分类图斑更细腻、土壤分类的面积精度更高,而且制作方便,易于土壤信息数据库的建设和在实际应用中与土地利用等的无缝叠加.该方法适于县级大比例尺制图,可为更好地掌握区域土壤分布现状、精准农业和土地利用提供准确的土壤信息.     

苏联编制的1:1500万世界土壤图简介

由苏联Глазовская М. А.和Φрндланд В. М.编制的1:1500万世界土壤图是迄今唯一的具有特色的教学用图。编者根据长期的教学经验,将土壤图的编制与土壤学课程内容相结合,较清晰地反映出全球主要土壤类型及其分布规律,有较好的展示效果。在图的内容上,既反映了土被组成成分(即土壤类型),又显示了土被结构类型,并附有1:6000万世界土被发生几何形状图。在制图方法上也有独特之处。     

不同尺度下低山茶园土壤主要微量元素的空间变异性

利用地统计学、主成分分析方法对不同尺度下四川蒙顶山茶园土壤微量元素空间变异性、影响因素及多元素综合制图进行了研究.结果表明:①两个尺度下土壤微量元素的空间相关性存在差异,同时其空间变异方向具有相似性,Mn和Cu在山脉走向垂直方向变异较大,Fe和zn在水平方向变异较大且具有各向同性发展的趋势.普通Kriging插值结果说明微量元素含量从东北至西南呈明显的带状分布,垂直方向上随海拔升高而变化.②主成分综合制图较好地反映了微量元素分布的总体规律.两种主成分均具有较明确的物理意义,其插值图体现了微量元素特性沿坡面方向的带状变化特点,与半方差函数分析的结果完全吻合.③土壤环境条件对蒙顶山茶园土壤微量元素影响较大,而坡度是影响土壤微量元素空间分布形态的主要地形因素.     

基于多时相遥感影像和随机森林算法的土壤制图

获取准确的土壤-环境关系是数字土壤制图的关键,目前遥感影像已作为环境因子应用于土壤-环境知识的建立过程,但单幅遥感影像所包含的光谱信息差异难以将不同土壤类型区分开来。因此本文提出了一种基于多时相遥感影像的土壤制图方法：选取红安县滠水河流域为研究区,以母质类型图、等高线数据和多时相哨兵二号遥感影像为基础,提取与土壤形成有关的环境因子,通过随机森林算法获取土壤-环境关系,预测研究区各土壤类型的空间分布并成图,利用野外实地分层采样点验证推理图的精度。结果表明：推理土壤图总体分类精度高达86%,与原始土壤图对比,各土壤类型的空间分布具有一定相似性,展现了更为详细的空间细节信息,该研究成果可为更新土壤图工作提供新方法。     

基于数据库驱动技术的土壤图注记自动配置系统的设计与实现

土壤注记是土壤图制图表达的重要内容,对于理解土壤的发生、分布具有重要意义。在基于全国第二次土壤普查资料进行大比例尺土壤图分幅制图过程中,若对拥有海量土壤空间信息的多分幅大比例尺土壤图实现注记表达,不可能再依赖于传统的制图方式生成注记。为了实现注记上图的自动化和以交互方式解决多个步骤判断问题,构建了土壤图注记自动配置系统。该系统采用图廓边界注记压盖检测与处理技术,解决了注记压盖图廓边界的问题;采用图层、分级码、要素对象的三级控制方法,实现了注记在图层级别上进行整个图层以及背景层注记的设置,在分级码级别上结合统计结果,实现了注记的条件判别与阈值过滤,在要素级别上实现了特殊要素注记的生成。基于数据库驱动技术并以人机交互的方式进行土壤图注记的自动化配置,实现了批量土壤图分幅注记的快速生成,不仅具有较强的灵活性,可适用于不同比例尺土壤图及其他类型地图的注记表达,而且大大提高了数据生产的效率和自动化处理程度。该研究为今后不同比例尺土壤图制图实现注记的自动化配置提供参考。     

复杂地形区土壤有机质空间变异性分析及制图

数字土壤制图作为获取土壤属性空间分布的一种新方法,目前已成为土壤科学的研究热点。探究土壤有机质在复杂地形区的空间变异特征及其空间分布制图,可为土地利用合理规划与管理、精准农业及生态环境模拟等提供有价值的数据。复杂地形区由于其地形起伏大,地貌类型多样以及采样点获取难度大等,对土壤属性制图带来一定的困难,也使得获取的属性空间分布图很难用于实际的使用。基于湟水流域2016年10—11月份采集的0—20 cm的253个土壤表层数据,采用GIS与地统计学相结合的方法,研究协同克里格(COK)、地理加权回归克里格(GWRK)以及结合土地利用类型的均值、中值修正协同克里格4种方法在湟水流域的预测精度并进行比较,旨在探索复杂地形区土壤有机质制图中地统计学方法的适用性。结果表明:(1) 4种插值方法对SOM的解释能力均较优,均可用于复杂地形区土壤有机质制图。(2)均值、中值修正协同克里格方法与地理加权回归克里格模型准确度分别为0.905,0.923,0.909,中值修正协同克里格精度最高,未考虑土地利用类型的协同克里格插值精度最低,为0.883。(3)有机质的变异系数为90.90%,存在中等空间变异性;表明其空间变异主要受土壤母质、土壤类型与土地利用管理方式、施肥等共同影响。(4) 4种方法预测图表明湟水流域的SOM高值主要分布在大通县西北部、海晏县南部等地,低值主要分布在民和县东南部等地;整体来看研究区SOM含量有利于农业发展。     

模糊c-均值算法在区域土壤预测制图中的应用

基于模糊c-均值算法和地统计学空间插值,在面积约为1km2的研究区内进行区域土壤预测制图。研究结果表明:根据研究区123个剖面和土钻样点,通过分析它们在形态学上的特征和定量属性,建立了9类诊断特征土层。通过FCM算法模型,获得4类最佳分类数,模糊指数为1.7。类别数目与研究区受地形、母质和土地利用方式影响的主要成土过程决定的土纲下土壤类型数目一致。将经过对称对数比转换的隶属度成分数据进行单一模糊类别隶属度土壤预测制图,4种类别土壤在空间上具有明显的渐变过渡特征,制图结果较理想。在单一类别隶属度土壤图的基础上生成最大隶属度土壤图,与常规土壤调查土壤图具有共同参比的基础。     

土壤制图中多等级代表性采样与分层随机采样的对比研究

采样设计是土壤地理研究中备受关注的重要问题。本文以区域尺度土壤属性制图为例,将多等级代表性采样与经典采样中的分层随机采样进行对比研究。以安徽宣城研究区的表层砂粒含量为目标要素,采集数量均为59个的两套样点,设计不同数量(46、58和59)的样点分组,采用两种制图方法进行制图并利用独立验证点进行评价。结果表明:1)无论是采用多元线性回归方法还是基于环境相似度的制图方法,在同等样点数量下,利用代表性样点所得土壤图精度均高于利用随机样点所得精度,并且利用少量代表性样点(46个)所得土壤图精度也高于利用多量随机样点(59个)所得精度;2)随着代表性较低样点的增加,土壤制图精度基本有一个提高的趋势,而采用随机样点所得土壤图的精度波动较大。因此,可认为多等级代表性采样方法是一种可用于区域尺度土壤调查的有效采样方法,且比分层随机采样高效、稳定。     

中国小比例尺全国性土壤系列成图的研究现状及途径

随着土壤学各学科分支的深入研究和相互渗透,以及生产上的需要,小比例尺土壤专业图逐渐从30年代开始的单一的土壤图或士壤图及相应的少数性质图幅,发展到60年代结合国家自然地图集的任务编制土壤图组,80年代又进一步发展到运用系列成图的观点和方法编制中国土壤图集,这扩大了土壤制图的研究领域,使小比例尺土壤制图进入综合系列成图的新阶段。     

复杂景观环境下土壤厚度分布规则提取与制图

复杂景观环境下,土壤—环境关系知识的获取是预测性土壤制图的基础。为了探究复杂景观下土壤厚度分布与环境条件的关系,该文以黑河上游祁连山区典型小流域为研究区,应用模糊c均值聚类(fuzzy C-means cluster,FCM)和决策树(decision Tree,DT)方法,建立了一套获取土壤厚度分布与环境间关系知识的方法。利用2种方法结合获得流域内土壤厚度各分布等级的环境要素关键阈值与土壤-环境关系知识集,将所得环境阈值和知识集进行预测性制图,并通过野外独立样点对制图结果进行精度评价。结果表明:土壤厚度图的总体精度为74.2%,Kappa系数为0.659。该研究将2种方法结合获得了土壤厚度分布对应的土壤环境关键阈值和土壤-环境关系知识集,为复杂景观环境下土壤厚度的预测性制图提供了一种有效的解决方案。     

基于地图直接对比的土壤空间表达尺度效应研究——以封丘土壤属性制图为例

将封丘县3 608个土壤样点分为3 463和145个点,分别构成制图数据总集和验证数据总集,再从制图数据总集中通过4%～96%的多尺度随机抽样,构成17个制图子集。分别按Kriging、IDW和以点代面法对土壤有机质、有效磷和速效钾进行预测制图,基于地图直接对比计算制图子集和制图数据总集制图结果的相关系数以评价土壤属性图变化的尺度效应,并与验证数据集评价的多尺度制图结果进行了对比。最后,采用多子集制图结果的变异系数指示多尺度地图表达的不确定性,并将其与基于Kriging估值方差及随机模拟的不确定性表达进行了对比。研究表明,基于地图直接对比可发现,制图效果与样本数量具有显著的分形关系,且分形维数受制图方法和土壤属性空间可变性的双重影响:同样条件下以Kriging方法最小,而以点代面法最大;以土壤速效钾最小,而土壤有效磷最大。验证数据集实测值和估计值的相关系数及均方根误差没有表现预期的分形特征。Kriging估值方差及随机模拟表达的单一尺度制图不确定性明显受采样点分布与Kriging估值大小影响,而基于地图直接对比的多尺度制图的不确定性更客观地反映土壤自然变异,其中土壤有机质、土壤速效钾有较强规律可循,而土壤有效磷则没有规律。     

中国土壤图集的编制原则和内容

本世纪三十年代,我国即开始进行现代的土壤科学研究,开展土壤调查、制图、分析和试验的工作。新中国成立以后,推动我国土壤科学的发展,现已初步了解我国土壤资源的概况,编制了各种不同小比例尺的全国土壤图,研究了我国主要土壤的发生和分布的规律,以及主要土壤的基本性质,土壤培肥和土壤改良试验研究也取得一些成果。