县域耕地土壤速效钾空间预测方法的比较

【目的】筛选出测土配方施肥项目中最适宜的土壤速效钾空间预测方法,为准确预测土壤养分的空间分布提供依据。【方法】以陕西汉中汉台区耕地土壤速效钾含量为研究对象,分别采用反距离加权插值法、径向基函数插值法和普通克里格插值法3种方法,在选取3种方法最优模型参数的基础上,对试验区域内2 022个土壤速效钾样点进行空间插值,并对结果进行验证及评价。【结果】通过对3种空间插值方法进行交叉验证,径向基函数插值法均方根误差为267.349,小于其他2种插值方法;其相关系数为0.687,大于其他2种插值方法。利用分区符合度法和插值结果图进一步验证,结果表明,相对于反距离加权插值法和普通克里格插值法,径向基函数插值法更能反映试验区域土壤速效钾的分布格局。【结论】径向基函数插值法较反距离加权插值法和普通克里格插值法更适宜于试验区耕地土壤速效钾的空间预测;在测土配方施肥项目实施过程中,利用分区符合度验证法对土壤养分空间预测方法进行选择是切实可行的。     

云南省年均降雨量空间插值模拟方法比较

用反距离权重法、普通克里金法、基于样条函数法和回归模型计算法对云南省内134个气象站1993—2007年年均降雨量进行空间插值,将插值预测结果与检测点数据作对比分析,结果表明：4种插值法均能反映云南省内年均降雨量的空间分布特征,反距离权重法插值误差最小,精度最高,回归模型模拟插值误差较大,但能直观地反映年均降雨量随地理位置及海拔高度立体变化而变化的特征。     

耕地地力评价中土壤养分的空间插值方法比较研究——以会宁县土壤速效钾为例

土壤养分分布状况是耕地地力评价的重要指标,也是科学施肥的主要依据。土壤属性分析作为耕地地力评价的核心,是评价工作的重点。该研究以甘肃省会宁县土壤速效钾含量为研究数据,用普通克里格、反距离加权法、径向基函数插值3种插值方法进行插值对比研究,交叉验证得出普通克里格球面模型是精度最高的插值方法,可以很好的模拟土壤养分的空间渐变分布。为后期的耕地地力评价和农业生产提供科学依据。     

天津表土DDT浓度的空间插值方法研究

分别运用反距离加权插值法（IDW）、反距离平方加权插值法（ISDW）、多项式回归法（PR）、双线性插值法（BI）以及普通克里格法（OK）共5种方法对天津表土188个采样点的DDT浓度数据进行了空间插值,并对插值精度进行了评估和比较。结果表明,上述5种方法均无系统误差,且方均根误差（RMSE）差别不大,从误差分布来看,普通克里格法表现稍好。188点中,普通克里格法插值误差在0.5和1.0个对数单位以内的百分比分别为62.2%和91.5%。在表土DDT浓度突变的局部,所有插值方法的误差都超过一个对数单位。相对于其他4种插值方法而言,普通克里格法生成的空间插值图,更能准确表达天津表土DDT浓度的空间分布特征,其细部的浓度变化也更清晰。     

土壤重金属分布空间插值方法的优选——以湖南某地土壤重金属Cd的分布为例

本文应用反距离权重法(IDW)、径向基函数(RBF)、局部多项式法(LPI)、普通克里金法(OK)等4种常用的空间插值方法对湖南某研究区土壤重金属Cd的采样数据做插值研究。结果表明:4种常用的插值方法中,局部多项式法和普通克里金法精度优于反距离权重法和径向基函数。插值效果与重金属测量采样点的数量和密度有关,重金属测量采样点的密度越大、数量越多,空间插值结果的精度就越高,研究结果为区域土壤重金属元素污染评价中空间插值方法的优选提供依据和实例。     

渭-库绿洲耕层土壤水盐空间分异特征研究

探索干旱区绿洲耕层土壤水盐空间分异规律对土壤盐渍化防治具有十分重要的意义。以渭干河-库车河三角洲绿洲为研究区，采用反距离加权、局部多项式、径向基函数和普通克里金插值方法进行土壤水盐含量的空间插值，并利用均方根误差、平均相对误差、平均绝对误差以及决定系数对4种插值结果进行精度验证，并分析不同海拔和土地利用类型下的土壤水盐空间分异特征。结果表明:1）研究区耕层土壤水盐空间变异程度由大到小依次为土壤总盐＞电导率＞含水量＞pH值，pH值属于弱空间变异，电导率和土壤总盐属于强空间变异，土壤含水量为中度空间变异。2）对比4种插值方法的精度，由高到低依次为反距离加权>径向基函数>普通克里金>局部多项式，反距离加权模型的决定系数最高，均方根误差、平均相对误差和平均绝对误差均最小。3）研究区耕层土壤含水量由东向西递增，而pH值、电导率和土壤总盐由东向西递减，均呈现出较为明显的条带状分布规律。在不同海拔高度和土地利用类型下，土壤水盐含量呈现出显著的空间差异（P<0.05）。     

基于GIS的关中—陕南地区降雨量空间插值分析

[目的]比较4种空间插值方法的插值效果,分析研究区域降水空间分布特征。[方法]以陕西省关中—陕南地区为例,采用该地区72个气象观测站点59年的降水量资料,结合GIS空间插值技术,以国际科学数据共享服务网站30 m×30 m网格DEM为基础,选取IDW、普通克里金插值法、协同克里金插值法和径向基函数插值法对关中—陕南地区72个观测站多年平均降水量进行空间插值,并分区域随机选取其中10个站点的降水量数据对4种插值方法的插值效果进行检验,以此确定最佳插值方案,分析研究区域的降水空间分布特征。[结果]顾及地形因素的协同克里金插值效果最佳,并能真实地反应研究区域的降水空间分布特征,普通克里金法次之,反距离加权法和径向基函数法较差。对插值结果的进一步分析显示,该研究区域降水呈现明显的纬度地带性分布特征,且降水受地形、地貌等因素影响较大。[结论]顾及地形因素的协同克里金插值法效果最优,适用于该区域。     

山区丘陵地带土壤有机质插值方法的研究——以安徽省东至县为例

以安徽省东至县为例,系统研究了反距离加权插值法、径向基插值法、全局多项式插值法、局部多项式插值法、普通克里格插值法、简单克里格插值法、泛克里格插值法和析取克里格插值法对区域土壤有机质空间变异评价准确性的影响。结果表明,普通克里格插值法优于其他插值方法,所以东至县土壤有机质的插值分析应使用普通克里格插值法。     

基于地统计学插值方法的洪湖水质时空状况分析

以洪湖2007-2010年间水质因子为研究对象,利用地统计学和常用的5种插值方法(径向基函数、反距离权重、全局多项式、局部多项式和普通克里格插值法)对洪湖水质的时空状况进行分析,并用误差评价因子(MAE、MRE和RMSE)对其拟合情况进行评价。结果表明,各水质因子均具有较高的时空异质性,其中,总氮质量浓度受到温度、水深以及水循环的影响;在5种插值方法中,径向基函数取得了较好的模拟预测结果,洪湖总氮质量浓度具有不同的空间分布特征。     

方格法测量土方量精度的研究

运用误差传播定律分析方格网法计算土方量的理论精度,结果表明:(1)在距离为100m范围内,水准仪、经纬仪和全站仪测量地面高程、方格法计算土石方量的相对中误差分别为4%、8%和2%。(2)随着测量仪器精度的提高,土地平整过程中土方量测量计算的容许误差应由过去的10%提高到6%。(3)用反距离加权插值法计算方格顶点高程可提高方格网法计算土方量的精度。     

黄土高原气象要素栅格化方法的研究

【目的】以黄土高原地区为例,对温度和降水量2种气象要素的栅格化方法进行研究,为非气象站点所在地区或宏观大尺度区域气象要素数据的获取提供参考。【方法】以直接插值法为对照,运用多元线性回归法和趋势面分析法,对分布于黄土高原及其周边地区127个气象站点1971-2000年的月平均温度和降水量与3种宏观地理因子(经度、纬度、海拔高度)之间分别建立回归关系,并在此基础上结合数字高程模型(DEM)和反距离权重法(IDW),对研究区2种气象要素数据进行栅格化,并选用8个气象站点对栅格化结果进行检测。【结果】在对检验站点月平均温度的模拟中,直接插值法的平均绝对误差(MAE)大于1.0℃,而多元线性回归法和趋势面分析法的MAE值分别为0.485~0.776和0.242~0.509℃,多元线性回归法和趋势面分析法明显优于直接插值法,而趋势面分析法较多元线性回归法更优;但在检验站点月平均降水量的模拟中,3种栅格化方法在模拟精度上并无明显差别。3种宏观地理因子中,海拔高度是影响黄土高原地区温度空间分布最主要的因素,而纬度则对研究区范围内降水量的空间分布影响最大。【结论】将宏观地理因子作为参数纳入到温度空间分布模型的构建当中,可以有效地提高大尺度范围内温度的模拟精度,并且趋势面分析法比多元线性回归法更具有优势;对降水量空间分布的模拟还存在诸多不确定性因素,需在方法上做进一步研究和探讨。     

基于GIS的山西永定河流域降水空间插值方法分析

以山西省永定河流域20个国家基本气象站点43年平均降水数据为基础,运用ArcGIS软件地统计学模块进行空间降水插值试验,分别采用了反距离加权法(IDW)、径向基函数法(RBF)和克里格法(KRIG-ING)3种常见的空间内插方法,探讨了山西永定河降水的空间分布。分析发现,3种插值方法在分析区域降水空间分布方面各有优缺点,其均方根预测误差(RMS)的排列顺序为KRIGING相似文献   

内蒙古地区气象要素空间内插方法比较

分别采用多元回归模型法、趋势面法、普通克里格法、反距离加权法和径向基函数法5种不同的空间插值方法,对内蒙古地区及其周边地区39a多年平均降水、相对湿度和气温进行空间内插方法优化进行了综合分析与比较.结果表明:以四球球面模型和合理二次模型为半变异函数模型模拟数据空间变化趋势的普通克里格法是内蒙古地区多年平均降水和相对湿度...     

基于地形分类的黄土丘陵区土壤有机质插值方法

黄土丘陵山区地形复杂,耕地细碎,采样点密度不足,因此研究适宜该区域的空间插值方法具有重要意义.以山西省偏关县为研究区,基于数字高程模型(digital elevation model,简称DEM)数据生成地形因子,依据地形因子将研究区划分为不同地形单元,利用Kriging插值法对各地形单元进行分层插值,通过叠加不同地形单元的插值结果,得到全区域的土壤有机质含量空间分布,并利用均方根误差和决定系数评价空间插值方法的预测精度.结果表明,采用划分地形单元分层克里金(Kriging)插值法得到的预测值与实测值的决定系数为0.3753,明显高于全局插值法;均方根误差精度高于全局插值法,预测值无偏性好.因此,基于地形单元的空间插值方法可以更精确有效地获取土壤有机质空间分布特征,为复杂山区低密度采样下的耕地质量调查与评价提供技术参考.     

基于辅助变量和回归径向基函数神经网络(R-RBFNN)的土壤有机质空间分布模拟

为快速准确地获取土壤有机质的空间分布状况,以江西省万年县齐埠镇为例,运用四方位搜索法、地统计学和遥感影像分析技术提取环境因子和邻近信息,构建基于环境因子和邻近信息的回归克里金法(RK)和回归径向基函数神经网络法(R-RBFNN),对齐埠镇耕地表层(0~20 cm)土壤有机质空间分布进行模拟,并与普通克里金法(OK)相比较。结果显示:齐埠镇耕地表层土壤有机质含量在17.30~53.58 g·kg^-1,平均值为35.03 g·kg^-1,变异系数为23.61%,呈中等变异性。半变异函数分析显示,土壤有机质的块金效应值为0.59,表现为中等空间相关性,自相关范围较大。利用62个采样点进行建模、16个采样点进行独立验证,误差分析表明,应用环境因子和邻近信息作为辅助变量的RK和R-RBFNN预测结果的均方根误差、平均绝对误差、平均相对误均差较OK降低,测试集中的相对提高度分别为66.67%和71.79%,显示出较高精度。但R-RBFNN无须计算半方差函数,使用简单,因此更具优势。     

西南丘陵地区土壤有机质含量的空间插值法研究

通过对重庆市梁平县仁贤镇105个土壤采样点的有机质含量与海拔高度的关系进行分析,提出了结合海拔高度对逆距离权重法和克里格插值法改进的插值方法,并用改进前后的方法对研究区土壤有机质含量进行插值获取土壤有机质含量的空间分布图,进行交叉检验。结果表明,结合海拔高度改进的插值方法插值结果精度有比较明显的提高。对逆距离权重法,考虑海拔高度的平均绝对误差（MAE）从0.0819％降到了0.0008％,均方根误差（RMSE）从0.1034％降到了0.0014％;对克里格插值法,考虑海拔高度的平均绝对误差（MAE）从0.0764%降到了0.0031％,均方根误差（RMSE）从0.0986％降到了0.0039％。在4种插值法中结合海拔高度的逆距离权重法最优。     

云南省山洪灾害临界雨量空间插值分析方法研究*

 临界雨量是进行山洪灾害预测、预报和预警的重要参数之一。采用空间变异理论，应用克里金空间插值分析法、反距离加权插值法、径向基函数插值法对云南省山洪灾害典型区的临界雨量的情况进行对比分析，对其变化规律进行研究，并绘制相应等值线图。综合分析结果表明克里金空间插值分析方法能较好反映临界雨量的变化规律，具有较好的通用性和可操作性。     

功能梯度材料中的无网格局部径向点插值法

提出一种新的无网格局部径向点插值法来分析功能梯度材料．这种无网格方法采用径向基函数耦合多项式基函数来近似试函数,采用Heaviside函数作为加权残值法中的权函数．构造成的形函数具有Kronecker Delta性质,不再需要额外的处理来施加本质边界条件．若不考虑体力,则所形成的整体刚度矩阵只包含局部边界积分,而不包含局部域积分和奇异积分．在计算过程中,取局部边界积分中的高斯点的材料参数来模拟问题域材料特性的变化．结果表明,这是一种真正的无网格方法,具有模拟简单,计算精度高等优点．     

基于分层多元复合模型的广东省农田土壤有机碳高精度制图

农田有机碳库是唯一可在较短时间尺度上通过合理利用而进行适度调节的碳库,农田土壤有机碳高精度制图对进一步明析地理环境背景,提升区域土壤固碳潜力,促进碳交易、碳中和等具有重要的意义。本研究以广东省为研究区,在中大空间尺度区域综合特征分区的基础上,基于地理探测器确定农田土壤有机碳空间分异的变量结构,分区构建分层多元复合模型,根据208 503个土壤采样点数据编制研究区高精度农田土壤有机碳密度空间分布图。结果表明：耦合自然地理特征和社会经济特征,引入多距离空间聚类进行中大空间尺度综合特征分区,能够显著收敛样本离散程度,土壤有机碳样本标准偏差均值、方差均值较未分区前分别下降0.55、3.53,Moran''s I指数上升0.08。受自然环境与人为扰动双重影响,农田土壤有机碳空间变异的变量众多,且不同综合特征分区内变量结构差异较大,年均降水量、海拔高度、地形坡度等变量在不同特征分区的影响力存在显著差异,土地利用方式及土壤理化性质等变量对不同特征分区均存在较大的影响力。基于地理探测器构建的分层多元复合模型,较好地解决了中大尺度和复杂情景下土壤有机碳空间分异规律与空间突变的同步表达矛盾,抑制了多变量插值噪声增加,其综合精度较地理加权回归模型（GWRK）、径向基函数神经网络（RBFNN）和普通克里格（OK）分别提升6.45%、10.45%和7.50%。在大密度样本集支持下,综合区域综合特征分区、地理探测器、分层多元复合模型等技术手段编制的广东省高精度农田土壤有机碳空间分布图,预测结果准确,空间细节表达清晰,为编制大空间尺度的土壤有机碳分布图探索了有效路径。     

海南琼中热带农田土壤养分分布特征研究

为阐明热区农田土壤养分性状分布特征,以海南琼中农田土壤为研究对象,采用野外调查和室内分析相结合的方法,通过对2 168个土壤样品的分析测定,综合分析海南热区耕地土壤有机质、碱解氮、有效磷、速效钾、p H、交换性钙、交换性镁和有效锌的含量、分布及成因,揭示热带农田土壤养分的分布特征。结果表明:琼中耕地土壤总体呈酸性反应,土壤p H为4.5±0.5;土壤有机质和碱解氮含量较丰富;有效磷和速效钾相对较缺乏,其平均含量分别为7.4和39.7 mg/kg。土壤交换性钙、镁含量分别为508.9和82.8 mg/kg,均相对较缺乏,且空间分布不均;土壤有效锌含量丰富,其平均含量为4.72 mg/kg,但由于耕地土壤酸性较强,存在锌污染风险。