南京市溧水区土壤重金属污染不同插值方法的对比研究

为探讨不同插值方法对南京市溧水区土壤重金属污染模拟结果的影响,本研究分析了该区245个表层土壤样点的As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn 8种重金属的空间相关性,分别比较了反距离权重法(IDW)、局部多项式法(LPI)、径向基函数法(RBF)和普通克里格法(OK)的插值精度、插值结果、空间分布,以及不同插值方法对污染评价的影响。研究得出:空间插值后数据的范围、均值和变异系数一般低于采样数据,且空间插值会增大安全区而减小污染区,平滑效应是主要原因。LPI的平滑效应中最严重,OK次之,IDW和RBF不明显。溧水区As、Cd和Zn的最优插值方法为OK,Cr、Cu和Hg的最优插值方法为RBF,Ni和Pb的最优插值方法为IDW。在实际操作中,应该根据插值精度、插值结果的数据统计和空间表达去具体选择合理的插值方法。     

不同空间插值方法对区域降水插值精度的影响

为对比不同空间插值方法对区域降水插值精度的影响,分别选用运用较为成熟的反距离加权评价和克里金插值方法,以辽宁中部某区域为研究实例,并结合区域降水站点实测降水数据,对比分析不同空间插值方法的降水插值精度。研究结果表明:反距离加权评价由于可考虑不同插值站点的权重值,在降水插值精度上明显好于克里金插值方法,其和实测降水值之间绝对误差小于40 mm,相关系数可达到0.7以上。研究成果对于无资料地区和设计区域面降水数据的插值提供方法参考。     

流域水文模型中面雨量的空间插值

以汉江褒河流域上游的江口地区为例,对流域水文模型中子流域面雨量的空间插值方法进行了比较,并应用三水源新安江模型对江口流域的日流量过程进行了模拟,模拟结果表明,在利用一般的面雨量处理方法,反距离加权法（IDW）,克立格插值法（Kriging）及引入面积权重的泰森多边形面雨量处理方法等4种方法中,引入面积权重的泰森多边形面雨量处理方法取得了较其它三种方法更好的精度,在面雨量的处理上这种方法具有一定的优势。     

土壤速效钾养分含量空间插值方法比较研究

土壤养分连续空间分布数据是土壤信息系统工作的基础,土壤养分空间插值的研究因此变得尤为重要。对陕西省周至县北部猕猴桃适生区土壤进行采样,以对猕猴桃生长作用较为密切的土壤速效钾含量为研究对象,用普通克里格（OK）、样条函数（Spline）、趋势面拟合（TSA）、距离权重反比法（IDW）等常用插值方法对采样点进行插值获取土壤速效钾空间分布图,进行交叉验证,结果表明能够反映出结构性影响的克里格插值方法明显优于其它方法,其中又以球形模型为最佳,样条函数、距离权重反比法在采样点密集区也能内插出较好的效果,但其受采样点密度影响较大．在采样点稀疏的地区内插结果较差。     

降水量空间插值方法在小样本区域的比较研究

针对降水量观测点数量少的小样本区域,寻求适合本区域的降水量空间插值方法,采用已知观测点降水量数据对待估点降水量进行预测,得到可信度较高的降水量预测结果,对指导当地生产生活具有十分重要的意义。在分析美国Upper Sangamon流域9个站点的72个月月降水量数据的基础上,比较了基于ArcGIS的普通克里金法、反距离权重法、样条函数法、趋势面法4种空间插值方法的插值结果与观测数据,分析了降水量空间插值方法对内插点和外推点的插值精度及应用不同插值方法时观测点数量对插值精度的影响。结果表明:反距离权重法较优于其他3种空间插值方法。空间插值精度随观测点数量变化而变化,对于按照距待估点距离由远及近减少观测点的选点方法,反距离权重法插值精度较高,受观测点数量影响较小,样条函数法与趋势面法受观测点数量影响较大,普通克里金法处于两者之间。     

基于GARBF神经网络的土壤有效锌空间插值方法研究

以土壤有效锌为研究对象,构建遗传径向基函数(GARBF)神经网络对该元素属性值进行空间插值,以训练样本集的测定值与预测值之间的决定系数、逼近误差及检验样本的插值误差为评判标准,比较GARBF神经网络、径向基函数(RBF)神经网络、普通克里格(Ordinary Kriging)的拟合能力和空间插值能力。结果表明:同一区域两种抽样方案(a、b)下三种插值方法对训练样本的拟合能力为GARBFRBFOr-dinary Kriging。以平均绝对误差和误差均方根作为插值精度的评价指标,GARBF与RBF神经网络相比,训练样本的逼近误差分别降低0.22～0.25(a方案)和0.10～0.11(b方案),检验样本的插值误差分别降低0.13～0.11(a方案)和0.02～0.13(b方案);GARBF神经网络与Ordinary Kriging相比,训练样本的逼近误差分别降低1.12～1.40(a方案)和1.45～1.88(b方案),检验样本的插值误差分别降低0.20～0.24(a方案)和0.14～0.32(b方案),GARBF神经网络的误差最小,插值精度最高。从GARBF神经网络的插值图可以看出,遗传算法避免了神经网络容易陷入局部最优点,扩大了对土壤中相关空间信息的搜索范围,在一定程度上避免了类似克里格插值的"平滑效应"。     

表征土壤有机碳区域分布的优化空间插值模型研究——以福建省龙海市为例

如何利用有限的样本数据来获得更为准确的土壤属性空间分布信息是土壤学研究的热点问题之一。利用福建省龙海市采集的1 133个耕地土壤样品,设计了结合地貌类型、土壤类型和土地利用类型等信息的5种克里格插值模型,研究县级尺度上土壤有机碳空间预测优化插值模型及其与样点密度的关系。结果表明:设计的5种插值模型预测精度均高于普通克里格法,但不同样点密度对插值结果影响较大。按0.5 km×0.5 km及以上的格网密度进行样点布设,采用土地利用现状类型结合土壤类型信息的普通克里格法(KDLTR)插值结果误差较小;按2 km×2 km的格网密度布设调查样点时,采用土壤类型信息的普通克里格法(KTR)插值结果误差较小;当格网大于4 km×4 km时,由于样点数少,各种模型的结果相差不大,可直接采用普通克里格法(KYJZ)进行插值。     

站点密度及插值方法对ET0空间插值精度的影响

流域参考作物蒸发蒸腾量（ET0）插值方法的研究对流域尺度作物耗水时空变化规律有重要意义。该文通过海河流域162个国家农业气象站3a（2003－2005年）旬值气象资料,利用Penman-Monteith公式计算了这些站点ET0,采用ArcGIS软件中常用的Spline、IDW和Ordinary Kriging（OK）法,以及近些年研究较多的线性回归Regression插值法,对不同站点密度条件下的ET0进行空间插值。分析了各空间插值方法在不同站点密度条件下的优劣性,并且给出了本流域内各种站点密度范围条件下计算ET0最适宜的插值方法。结果表明以站点密度1.3个/万km2为界,当站点密度低于此密度时,推荐使用Regression插值法;当站点密度大于1.3个/万km2时,推荐使用IDW和OK插值法;当站点密度大于4.3个/万km2,以上三种插值法并无显著差别;不推荐使用Spline插值法。     

基于混合地理加权回归与克里格的区域降水量空间插值方法

基于四川省区域范围内144个气象站点的实测降水数据,在综合考虑空间位置、地形等影响因素的基础上,采用改进的回归克里格模型,即混合地理加权回归克里格模型（MGWRK）对四川省年降水量的空间分布进行空间插值,并与普通克里格（OK）、全局回归克里格（GRK）和地理加权回归克里格（GWRK）等模型的插值效果进行对比分析。结果表明：（1）应用逐步回归法筛选确定的用于回归分析的影响因子组合为经度、纬度和坡度,可有效消除解释变量间的多重共线性,为后续的空间插值奠定基础;（2）同一回归变量在地理加权回归（GWR）与全局回归（GR）两种回归模型中的AICc（修正的赤池信息量准则,Corrected Akaike Information Criterion）值之差（ΔAICc）可用于定量判定各回归变量的空间非平稳性类型,据此将变量坡度设为全局变量,经度和纬度设为局部变量进行处理。在此基础上,通过MGWRK模型对四川省年降水量进行空间插值;（3）MGWRK插值模型综合考虑了空间位置、地形等多个影响因素及其与降水相互关系的空间非平稳性特征,相对于传统的OK和GRK法具有更高的插值精度。     

几种分离方法在区域经济作物产量预测上的适用性分析:以吴中区枇杷为例

以吴中区枇杷为研究对象,对比分析ARIMA模型、GM模型、线性趋势和二次指数平滑法在区域性经济作物上气象产量分离的适用性,并对在这四种方法的基础上所构建的基于气候因子的产量预测模型预测准确度进行分析。结果表明,(1)使用GM和线性趋势方法分离的枇杷气象产量的正负性与农业气象灾害年鉴匹配较好。(2)四种方法分离的枇杷气象产量与9个气候因子间复相关程度均达到极相关,复相关系数分别为ARIMA方法 0.95,线性趋势和GM方法 0.94,二次指数平滑方法 0.93。(3)使用GM方法预测的枇杷趋势单产均方根误差和绝对百分比误差最大,在考虑了气候因子后,均方根误差降低百分率达到50.1%,其余三种方法中线性趋势法降低49.3%,ARIMA模型降低6.7%,二次指数平滑降低14.4%。(4)四种方法所构建的基于气候因子的产量预测模型预测结果,使用GM方法的RMSE和MAPE分别为3.0kg·hm^-2和15.2%,线性趋势方法次之,ARIMA方法最差。整体来看,GM(1,1)和线性趋势方法分离的枇杷气象产量与气象灾害记录更匹配,使用GM方法构建的基于气候因子的产量预测模型效果...     

畦田灌溉模拟中田面微地形空间分布插值方法改进

田面微地形是影响灌溉过程及灌溉性能的重要因素之一。针对灌溉模型中田面微地形的插值问题,该文在比较Kriging插值、三次样条插值和反距离加权插值的插值精度和程序运行时间的基础上,进一步分析了不同规格畦田下Kriging插值程序运行时间随插值网格数的变化趋势,提出了利用Kriging插值和三次样条插值及反距离加权插值进行组合插值的方法,并将不同中间插值网格数经组合插值所得田面高程数据用于灌溉模拟。结果表明,Kriging插值所得田面高程的精度最高,程序所需运行时间最长;而三次样条插值和反距离加权插值所需运行时间非常短,但精度较低。为了同时满足田面高程的插值精度和模型计算效率的要求,选用Kriging插值和三次样条插值组合的方式进行灌溉模型中田面高程的插值计算最为适宜。中间插值网格数为1/4及1/8灌溉模型剖分网格数经组合插值的田面高程及Kriging插值数据用于灌溉模型所得水流推进过程与实测水流推进过程基本一致。因此,在实际应用中,中间插值网格数的确定,可根据对插值精度和运行时间的不同要求在灌溉模型剖分网格数的1/4或1/8之间选取。该研究可为灌溉模型的应用提供依据。     

黄河三角洲地区浅层地下水与耕层土壤积盐空间分异规律定量分析

为研究黄河三角洲地区地下水作用条件下耕层土壤的积盐规律,运用GIS和地统计学的原理与方法,结合地下水埋深的空间分布以及临界埋深的划分标准对研究区域进行分区,并从空间尺度对各分区地下水矿化度与耕层土壤积盐规律进行了定量分析。结果表明：地下水埋深、矿化度和耕层土壤盐分均属于中等变异强度,在东西方向和南北方向上均具有2阶的趋势效应;受结构性因素和随机性因素的共同作用,地下水埋深呈中等的空间自相关性,地下水矿化度与耕层土壤盐分呈弱空间自相关性;耕层土壤盐分与地下水矿化度的空间分布具有一定的相关性,与地下水埋深呈负相关性。对空间尺度上的地下水矿化度与耕层土壤盐分定量分析结果表明,耕层土壤积盐与地下水矿化度呈极显著的相关关系,而地下水埋深增加使其相关性减弱,采用分区研究法使地下水矿化度对耕层土壤积盐规律分析更加客观准确。该结果对研究黄河三角洲地区土壤盐渍化的发生机理以及预测与评估该地区土壤盐渍化的发生发展具有重要意义。     

玉米生育期空间插值方法比较

采用合适的空间插值方法可以估计全国主产区玉米生育期的空间分布情况,从而指导不同地区的种植生产。该文通过比较反距离加权法、径向基函数法、克里格法等插值方法的异同,以调查县夏播玉米5个阶段的生育期为数据源,对黄淮海夏播玉米区生育期的数据进行空间插值处理,并使用交叉验证对表面精度进行分析。结果表明：播种期、出苗期和成熟期的最适合插值方法为径向基函数法,其均方根预测误差分别为5.077、5.320、5.243 d,拔节期和抽雄期的最佳插值方法为反距离加权法,其均方根预测误差分别为7.826、6.403 d;播种期和出苗期由西南至东北逐渐延后,其余阶段生育期以东南至西北为中轴线向两侧逐渐延后。     

利用与回归模型相结合的克里格方法对农田土壤有机碳的估值及制图

采用与回归模型相结合的普通克里格方法（OKR）．研究了沈阳市南郊17．6hm^2农田耕层土壤有机碳（SOC）的空间分布特征。以72个上层（0～10cm）SOC数据为辅助变量,分别以36个及24个下层（10～20cm）SOC数据为目标变量,分别进行普通克里格（OK）、协同克里格（CK）及OKR插值分析。结果表明．OKR估值的精度显著高于缺省样本条件下的OK及CK。OKR交互检验的决定系数尺。相对较高,平均误差ME的绝对值及标准化平均误差MSE接近于0、平均标准误差ASE与均方根误差RMSE较小、标准化均方根误差RMSSE接近于1．其交互检验的参数与利用全部72个样点进行的OK估值最接近。基于OKR估值的SOC空间分布图与基于全部72个样点进行的OK估值的结果具有高度的相似性。说明在目标变量数据有限的条件下,借助辅助变量,采用OKR是进行SOC分布调查的一套有效的地统计学分析方法。     

陕西省水蚀土壤因子指标插值方法比较研究

基于地统计学原理和半变异理论,采用地理信息系统技术定量研究了陕西省水蚀土壤因子指标的空间变异特征.分析比较了反距离权重法、样条函数法与普通克吕格法对陕西省土壤因子指标空间插值的精度.结果表明,研究区土壤抗冲系数具有中等强度的空间相关性,块金系数为32.29%,而稳渗速率、崩解速率、抗剪强度均表现为强烈的空间相关性,块金系数分别为13.19%,11.61%和12.98%.综合考虑平均相对误差、均方差及插值效果,认为普通克吕格法最好,更能反映土壤参数的空间特征并符合区域水土流失模型对数据的要求.对于普通克吕格法,稳渗速率的Lag步长为30 000 m,半方差理论模型为指数模型;抗冲系数、崩解速率、抗剪强度的Lag步长为55 000,半方差理论模型均为高斯模型.在空间分布上,各指标随土壤类型由北到南呈现明显的地带性规律.     

农用地分等中作物生产潜力空间插值方法研究

采用空间插值模型进行插值,形成精度高、在空间上连续分布、符合自然分布规律的作物光温或气候生产潜力,从而提高农用地分等的科学性、准确性和实用性。该文对常用的空间插值模型进行了比较分析,并采用河南省农用地分等数据进行验证,指出克立格法初始插值结果优于其它模型的初始插值结果;同时,指出由于模型的缺陷,在山区或数据稀少地区需要对初始插值进行进一步校正,以使内插结果更加接近实际,并提出了对作物光温(气候)生产潜力初始插值结果进行修正的方法。     

山区县域尺度降水量空间插值方法比较

随着空间降水信息需求的日益增加,降水的空间插值已被广泛应用,而不同的插值方法因不同的地区和研究目的产生不同的效果。该文以浙江省淳安县为例,选取17个站点1959～2000年多年平均和月均降水资料,在地统计学和地理信息系统(GIS)支持下,结合一些地形地理因子,采用多种插值方法对研究区降水量进行了空间插值研究,分析不同插值方法对研究区的适用性和精度,并对模拟的空间降水量图像进行了比较。通过3个检验站点的插值误差的比较,混合插值法,即回归克里金插值法误差最小,效果最好。     

伊犁新垦区土壤有机质的克里金插值和条件模拟多尺度分析

克里金插值和条件模拟作为两种常用的空间变异近似和逼近方法,能否真实刻画要素的多尺度结构关系到相应结论的正确性.本文采用尺度方差分析方法,结合经典的半方差函数和Moran's I,以伊犁新垦区土壤有机质为例,对普通克里金插值(OK)和序贯高斯模拟(SGS)的结果进行多尺度分析.结果显示新垦区土壤有机质具有比较强的空间自相关性,10km、35 km和60 km左右为土壤有机质的特征尺度.在小尺度上,SGS对真实的空间数据尺度结构刻画都出现一定的偏差.在大尺度上,两者能够比较真实地反映数据的多尺度结构,可有效刻画35 km和60 km的特征尺度.     

浅地下水埋深条件下土壤水盐动态BP网络模型研究

针对浅地下水埋深条件下作物生育期内根系层土壤水盐动态模拟中存在的问题,将人工神经网络引入水盐动态的模拟和预报中,建立了根系活动层0～60 cm和0～100 cm深度内土壤水盐动态的BP网络模型。结果表明,以生育时段初平均土壤含水率、平均土壤盐分指标、地下水水位埋深、地下水盐分指标、时段内水面蒸发量、降雨量(包括灌水量)、生育期日序列7个因素为输入因子,以生育时段末平均土壤水分、平均土壤盐分指标为输出因子的BP网络模型可有效表征土壤水盐动态及其影响因素之间的内在复杂关系,并且有较高的精度。该研究为分析浅地下水埋深条件下作物生育期内土壤水盐动态规律的分析提供了一种有效可行的方法,是对传统土壤水盐动态研究的补充。