利用计算机模拟采样确定合理的土壤采样密度(英)

为了解决土壤采样中精度与经济性的平衡问题，利用计算机模拟采样研究了规则网格土壤采样时合理的采样点密度。首先构造了一个数学扩散模型，设置2～4个种子在一个100×100网格（1×1单位）的不同地方，根据扩散模型进行扩散和叠加，生成模拟的土壤属性分布地图，其结果可很好地模拟某些土壤属性的分布。利用计算机按照不同的网格单元尺寸（如3×3，5×5，7×7等）进行采样，之后利用采样值进行IDW插值处理，将数据点恢复到原始的10000个，并把插值结果与原始值进行比较即可得到采样误差。研究结果表明，当采样网格单元尺寸为属性地图输出栅格单元尺寸的11倍和17倍时，相对采样误差分别为10%和15%。合理的采样密度可以根据允许的采样误差及要求的属性地图输出栅格单元尺寸而定。     

土壤优化采样策略研究进展

[目的]对现有的采样方式进行系统地总结归纳,并探寻一种优化的采样策略,对采样强度、分析成本及其研究精度三方面进行均衡,即以最小的经济投入换取最大化的试验精度。[方法]广泛查阅近几年国内外的相关文献,对土壤优化采样策略的设定进行了系统的总结。将优化采样策略的理论分为合理采样数和样点布设两方面,就此分别介绍确定采样数的3种方法和确定样点布设的4种方式,详细介绍其发展现状,并对该领域今后的研究进行展望。[结果]目前的优化采样法大多基于模型来优化采样设计的研究,其初步采样的方式忽略了空间相关性所导致的信息损失,必然在一定程度上造成试验结果的偏差和人力物力的浪费。而且,研究尺度多集中在县级以下,没有对采样方案的设计确立统一的评价体系和标准。[结论]未来优化采样设计在样点优先级方面还应进行更加深入的研究。     

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。     

精确农业田间土壤空间变异与采样方式研究

以英国Hillsborough农业研究所附近的一块7.9 hm²的牧草地为研究区，采用地统计的半方差分析和克立格方法研究其空间变异性和空间插值。同时对研究田块的样点根据不同间距、不同形状进行删选，对不同布局状况下的结果进行统计比较，以获取满足一定精度下的最少采样个数和采样形状。研究结果表明，单纯利用样方统计，土壤有效钾需要65个采样点，大致为原始采样点的一半。而在考虑空间采样形状和空间插值效果，再采用最小显著性差异（LSD）进行比较，该田块土壤有效钾采样最好使用规则三角网布点（样点数为62个）。     

黄河三角洲土壤盐分空间变异性与合理采样数研究

以黄河三角洲地区一块约520hm^2的田块为研究区，采用经典统计学和地统计学方法进行不同层次土壤盐分（0～20cm，20～60cm，60～100cm，100～140cm）的空间变异及其合理采样数量研究。结果表明：研究区土壤盐分普遍较高且表聚作用明显；各层土壤盐分均属于中等变异强度;受结构性因素和随机性因素的共同作用，各土层盐分均具有中等的空间相关性。对Kriging插值结果分析表明，土壤盐分的空间分布受微地形和气候条件的影响较大．且研究区各土层盐分分布存在着空间上的相似性。应用Cochran公式和分层采样方法对合理采样数量进行了分析，发现采用分层采样方法可以有效降低采样数量，且采用最适分配法可以获得最为理想的采样数量，该方法较比重分配法采样数降低幅度最大达35％左右。该研究为黄河三角洲地区盐渍土地的科学管理、改良以及利用提供一定的理论依据和技术参考。     

面向数字土壤制图的土壤采样设计研究进展与展望

全球化土壤环境问题的出现对基础输入数据的精度、尺度和时序提出了更高要求,面向数字土壤制图的土壤采样研究得到了快速发展。首先利用文献计量学的方法定量化分析国内外土壤采样研究学科分布和研究热点变化;随后重点梳理了国内外土壤采样研究的文献,根据不同的土壤调查目的、调查区历史采样点将土壤采样设计分为:土壤全面采样设计、土壤补充采样设计、土壤验证采样设计和土壤监测采样设计;最后介绍了基于样点的推理制图方法。在此基础上,对未来在多尺度的土壤采样设计、土壤–环境因子关系的新型假设和采样设计中现实问题的量化等方面进行了展望,旨在为数字土壤调查工作的开展提供参考依据。     

土壤重金属调查采样数目的确定方法研究进展

在土壤重金属调查中,合理确定采样单元的采样数目对保障其数据精确性及土壤污染风险评估和防治具有重要意义。该文通过广泛查阅国内外相关文献,对表层土壤重金属采样数目确定方法现状及未来研究方向进行了评述;基于经验型、统计学及经验统计学方法系统分析了土壤重金属采样数目确定方法的优缺点。结果显示在确定采样数目时缺乏对采样单元的考虑;采样数目更多的集中于经验型,相对缺乏基于统计学及经验统计学的应用。在采用统计学方法确定采样数目时,更多地集中于正态分布下的采样数目确定,而大多忽视了土壤重金属含量的非正态分布及其对采样数目的影响;尽管有部分学者提出对数正态分布下采样数目的确定方法,但是该分布下采样数目的精确算法过于复杂,不同修正公式的应用范围也有所限制,不足以涵盖在不同变异下的采样布点,而且存在高估或低估采样数目的风险。因此,明确采样尺度或采样单元,加强基于统计学或经验统计学确定采样数目方法的研究,探索对数正态分布下合理采样数目的确定方法,寻找出适合中国土壤重金属采样数目确定方法是实现土壤重金属风险评估和污染治理的重要保障。     

采样密度和插值对农田土壤碱解氮空间变异性的影响

将吉林省榆树市弓棚镇作为研究区域,利用采样密度和插值方法(BP神经网络方法和Kriging方法),研究其对农田土壤碱解氮空间变异性的影响。研究结果表明:Kriging模型插值精度随采样密度的减少,呈显著下降趋势,采样密度对BP神经网络插值精度影响相对较小。当采样密度较大时,插值精度表现为Kriging模型显著高于BP神经网络模型;当采样密度较小时,BP神经网络模型的插值精度优于Kriging模型插值精度。研究为精准农业土壤养分插值方法的选取、制定优化采样策略提供科学依据。     

类别辅助变量参与下的土壤无偏采样布局优化方法

为了提高采样点在地理空间和辅助变量特征空间中的代表性,该文提出特征空间偏离指数用以测度采样点在特征空间中的无偏性,采用类别型辅助变量参与下的多维特征空间构建方法,融合地理空间和特征空间均匀分布的多目标优化目标函数,并利用空间模拟退火的方法实现采样点布局优化。以北京顺义区农田土壤重金属采样为例,选取土地利用类型、土壤质地和母质为辅助变量进行样点布局优化,并与特征空间均匀和地理空间均匀采样方法比较,结果表明:用于区域变量总体估计时,地理空间均匀采样估计精度最低,在采样尺度大于0.275时以特征空间均匀采样估计精度最好,而在采样尺度小于0.275时,无偏采样能获得更好的估计结果;在特征空间代表性方面,采样尺度较大时特征空间均匀采样样点代表性最好,采样尺度小于0.302时,无偏采样与特征空间均匀采样的代表性基本一致,地理空间采样点的代表性最差;用于空间制图时,无偏采样总体上比其他2种方法具有更好的制图精度。可见,在辅助变量支持的采样优化中,当采样尺度大且样点数较少时,适合采用特征空间均匀方法,且只能用于总体估计;采样尺度较小,样点数多时,适合采用无偏采样方法。该研究为利用辅助变量设计区域采样布局提供参考。     

污染场地采样调查技术与设备研究进展

近年来,随着重点行业企业用地土壤污染状况调查工作的开展,以及建设用地地块环境调查制度的规范,我国污染场地调查的市场需求急剧增长.污染场地采样是保障场地调查结果可靠性的重要环节,但是我国污染场地调查采样技术与设备的研究和实践还处于初级阶段.因此,本文系统梳理了国内外先进的土壤和地下水采样技术与设备,包括其发展情况、适用范...