基于半方差函数与等别的耕地质量监测样点优化布设方法

耕地的数量和质量在维护国家安全、社会稳定方面具有举足轻重的作用。该文以浙江省耕地质量监测试点松阳县为例,探讨县级尺度的耕地质量监测样点的布设方法。选择自然等指数的均方差和绝对偏差计算在允许误差范围内监测样点的样本容量;采用地统计学半方差函数分析耕地质量的变异情况,利用自然等指数的变异特征与规律实现监测样点的预布设;重点分析耕地质量等别、分等因素、耕地质量潜在变化区域的空间分布,结合等别组合的空间分布特征对预布设的监测样点进行优化,得到40个监测样点。研究成果提高了监测样点的精度、代表性、科学性,方法易操作推广,具有很好的应用价值,能为耕地质量监测的管理工作提供参考。     

基于潜力指数组合的耕地质量等级监测布点方法

耕地的数量、质量问题关系中国的粮食安全和社会的长治久安,耕地质量等级监测工作是贯彻落实耕地保护政策的一项重要举措。该文依托耕地质量等级监测试点项目,以北京市大兴区为例,对监测样点的布设方法进行了研究。在划分监测控制区的基础上,根据影响耕地质量的主要土壤特征,建立"自然等别-主导因素"理论模型,并用所建模型对控制区进行细分,在此基础上进行监测样点的布设。分析得出,大兴区耕地质量等级监测共划分6个监测控制区,39个自然等提等潜力指数组合类型;通过对39个自然等提等潜力指数的组合,得到8种"自然等别-主导因素"类型,在此基础上布设监测样点58个。研究成果显著提高了监测样点的精度,保证了监测样点的代表性和耕地质量监测信息的完整性。     

基于标准样地国家级汇总的耕地质量动态监测点构架研究

该文以黑龙江、吉林、辽宁、山西、河南、安徽、湖南、湖北、江西中部九省为研究区域,以农用地省级汇总成果为主要数据来源,首次将标准样地国家级汇总成果与耕地质量动态监测相结合,对基于标准样地国家级汇总的耕地质量监测点的选取进行初步探讨,完成中部九省标准样地国家级汇总数据库建设,并分析九省国家级标准样地在不同等别及二级区上的分布情况,在此基础上,进行基于标准样地的耕地质量动态监测点的选取,最后,对标准样地体系提出参考性建议。     

中国西部区国家级标准样地分布特征及代表性

从宏观尺度上把握西部区国家级标准样地数量、质量、空间分布特征及对耕地的代表性程度,对建立和完善覆盖全国的耕地质量监测体系意义重大。该文以西部区(12个省、市、自治区)农用地分等及标准样地数据为基础,分析西部区国家级标准样地在等别(质量)、耕作制度二级区上的数量分布状况,基于GIS剖析标准样地的空间分布特征,基于统计学等定量方法对国家级标准样地代表性程度进行验证。结果表明:从数量分布来看,西部区国家级标准样地在等别范围4~15每个等别上均有分布,但在各等别上数量差异较大;在各二级区上数量分布不均匀,其中5个二级区没有标准样地分布,主要集中在7个二级区。从空间分布来看,西部区国家级标准样地总体上处于均匀分布,但空间分布差异显著,均匀分布和凝聚分布并存。最后,根据西部区国家级标准样地的分布特征和代表性检验结果,提出西部区国家级标准样地布设的优化调整建议。     

基于监测指标复合式控制区的耕地质量监测点布设方法

为探寻耕地质量监测点布设方法,解决现有监测点空间布局不合理、针对性不强,监测精准化程度差和监测成本过高的问题.该文以耕地地力调查与质量评价成果为数据源,在样点数据分析基础上,采用变异系数法、可视离散化法、克里格插值法、叠加法,以及误差理论和抽样理论,确定监测控制区层级、层级划分区间及与之对应的监测点位数量,形成监测指标复合式控制区,布设监测点位.以克山县为例进行技术应用,将11个指标200个监测点位进行2200次测试化验,110 kg土壤样本消耗量、44万元监测费用的方案,优化至7个指标30个监测点位进行81次测试化验,4.05 kg土壤样本消耗量、1.62万元监测费用,增强了耕地质量监测的针对性,降低了监测成本和资源消耗,且研究布设监测点位数据对耕地地力调查与质量评价数据具有较好的代表性.该方法切实可行,具有很好的应用价值,可以通过较少的投入,获取精准、较大的信息量,可为耕地质量监测点位优化提供方法借鉴.     

基于空间模拟退火算法的耕地质量布样及优化方法

耕地质量监测是保障耕地资源的永续利用,实现耕地产能提升、加强耕地资源的管理、保护、合理利用的重要措施,对实现持续粮食安全具有重要意义。该文提出了基于空间模拟退火算法的耕地质量布样优化方法,以空间模拟退火算法为基础生成一组最优样本,构成基础监测网络,在此基础上,通过多期耕地等级成果数据提取属性发生变化的分等因素和对应发生变化的区域,生成潜在变化区,并结合研究区实际情况辅以专家知识和异常监测点,对基础样本点进行增加、删除、替换等优化操作,生成最终监测样点。以北京市大兴区为例,最终确定布设55个监测样点,结果表明,该方法布设的样点在耕地质量预测方面的精度高于传统的随机抽样和分层抽样方法,能有效地预测县域耕地质量并监控耕地质量的变化情况。     

基于样地法的喀斯特山区县域耕地质量等别变化监测评价——以重庆市秀山县为例

[目的]对喀斯特山区县——重庆市秀山县耕地质量等别变化进行监测评价,为该区耕地保护工作提供科学依据。[方法]采用样地法开展监测评价。[结果]首先通过对秀山县自然条件及社会经济现状进行分析,对该县耕地质量监测因素区域划分及叠加分析后,构建了10等旱地沉陷等40个秀山县2014年度耕地等别渐变类型区。在此基础上,利用样地法获取各等别渐变类型区监测指标。根据获得的监测因素值,按照"农用地质量分等规程"计算得到2014年耕地利用等指数。[结论]通过测算,秀山县2014年度各等别渐变类型区耕地平均等别表现稳定。耕地质量不同等别之间变化较小、各等别渐变类型区平均等别表现稳定和各等别之间面积增减较小3个方面。     

基于农用地分等的耕地产能监测体系研究

为了建立一个基于农用地分等的耕地产能监测体系,结合中国农用地分等和产能核算工作进展,确定了耕地产能监测的相关定义和原则.在土地可持续利用与管理的理论框架下,设计了耕地产能监测的体系,构建了监测样点与监测样区相结合、重点监测和基线监测相结合的耕地等别及其产能监测流程.基于农用地分等的耕地产能监测体系主要解决了监测样点与非监测样点的关系问题,耕地等别及其产能渐变与突变的监测问题和传统监测方法与新技术手段相结合的问题.     

基于平衡转换的国家级农用地分等成果汇总方法

为了分析省级农用地分等成果转化为国家级成果方法的科学性,该文以西部12省农用地分等汇总数据库为基础,采用所抽取的13 302个调查样点,建立了各省省级利用等指数与标准粮产量的回归方程,运用平衡转换的方法,完成了各省省级成果向国家级成果的转换,并采用西部区1088块省级标准样地属性数据对转换结果进行模型验证。研究结果表明：采用平衡转换的方法将西部区耕地划分为12个国家级利用等别,等别范围为4～15等;采用标准样地（样点外）对转换模型进行验证,模拟标准粮产量与实际标准粮产量之间相关性较高（R2≥0.64,n≥45）;基于耕地生产能力的平衡转换方法实现了宏观尺度上的省级农用地分等成果向国家级成果的转化;实现了省级和国家农用地分等成果的分级使用,有利于农用地质量的分级管理,为深化不同尺度的农用地分等成果的应用提供科学依据。     

基于Kriging估计误差的县域耕地等级监测布样方法

为了监测耕地的质量等级,通常采取抽样调查的方法.由于空间样本间存在不独立性等原因,传统抽样方法效率低、精度不高.为此,该文提出基于Kriging估计误差的布样方法,定义了反映Kriging估计情况的统计量作为评估监测网的标准,通过分析样本量与抽样精度的变化趋势确定最优样本容量,将调整过的方形格网作为监测网的基础,在泰森多边形限制下对监测网优化增密,并选用部分标准样地作为监测点.以北京市大兴区为例对该方法进行验证,结果表明,当监测点数同为48时,该文方法均方根误差小于简单随机抽样、分层抽样以及单一使用格网布样的方法,预测总体均值的相对误差为0.07%.因此,该文方法使用较少的监测点反映县域耕地等级的分布状况和变化趋势,能够满足县域耕地等级监测的需求.     

土地整治项目提升耕地质量可实现潜力测算

耕地质量潜力测算是土地整治项目设计的基础工作,其测算方法有待进一步研究。该文依据农用地分等方法和数据,利用自然等指数、利用等指数,构建可实现潜力测算模型,测算出经土地整治后自然等、利用等别提升的可实现潜力。以中江县土地整治项目进行了实证研究,在利用预评价法对项目区分等因素可改变和消除的幅度进行了可行性分析的基础上,测算了项目区耕地质量可实现潜力。结果表明,整治后项目区自然及利用等指数均可有所提升,分等单元的省自然等、利用等指数提升区间为171.24～605.34、89.30～232.96,国家自然等、利用等指数提升区间为161.10～471.67、62.26～162.09。按照划分等别区间分值转换后,省自然等、省利用等、国家自然等、国家利用等分别平均提升0.66等、0.63等、0.84等、0.62等。该研究方法符合当地土地整治实际情况,提高了耕地质量潜力测算的应用性,可为土地整治项目设计编制和耕地质量建设提供参考。     

基于空间平衡法的县域耕地质量监测布样方法

县域监测样点布局是反映耕地质量等级变化的基础,样本点布设的质量直接影响到耕地质量监测的结果和精度。因此,该文提出了基于空间平衡法的县域耕地质量监测布样方法,对影响耕地质量监测成本和精度的主要因素进行分析,选取样本点距离道路远近、样本点所在位置坡度高低和自然质量各等别样本容量3个方面综合生成包含概率栅格图层,图层中的像元值指总体单元中一个单元相对于其他单元被抽中的相对概率,在此基础上,运用空间平衡算法对包含概率栅格层进行空间改造,抽样选取监测样点,以平均Kriging预测标准差和监测样本点距县级主要道路的平均距离作为优化评价准则,将该方法与传统抽样方法进行比较分析。以江西省吉安县为例,全县布设78个监测样点,结果表明,当样点数量相同时,该方法相较传统布样方法在抽样精度和抽样成本方面均有一定的优势,能有效地监测耕地质量变化,满足县域耕地质量监测的需求。     

基于网格的耕地质量分等成果省级汇总方法

耕地质量分等成果由县、省、国家3级成果组成,省级成果由县级成果汇总获取,是农用地分等工作中必不可少的环节。由于传统的汇总方法对汇总底图的过分依赖性,导致汇总效率低下,汇总后的质量完全取决于汇总底图的质量。基于该缺陷,该文提出利用网格取代汇总底图,将县级成果按照“权属-地类-等别”进行分类,根据面积占优原则确定对应网格所属类别,并通过空间最邻近方法寻找距离县级单元最近的网格单元,建立“网格-县级分等单元”的追溯关系。该文提出了以县行政代码、网格所在行列码、等别、地类组成21位省级汇总网格的编码方法。最后利用平均中心和标准差椭圆检验汇总前后耕地空间分布的相似性。以北京市大兴区为研究区进行了实例验证,大兴区根据“地类-自然等-利用等-经济等”组合共分为8类,根据大兴区耕地的分布,最终确定688个有效耕地网格。利用该文方法实现了省级汇总。经过检验表明,汇总前后耕地分布的平均中心和分布方向仅相差405.6 m和0.34°,说明该汇总方法保证了汇总前后耕地空间分布的一致性。与依赖汇总底图的方法相比较,省去了制作底图的工作量,提高了工作效率,并且将省级耕地定位在每个网格中,通过网格编码能够快速查找到对应位置的耕地质量,方便管理和应用。     

中国西部区耕地等别空间分布特征

在总体上把握西部区耕地质量分布特征,对于制定适合西部区耕地质量保护和提升对策意义重大。该文以西部区12省的农用地分等国家级汇总结果为基础,分析了西部区耕地等别在空间上的分布特征。研究结果表明,西部区耕地等别范围为4～15等,平均等别为11.2等,与全国总体水平相比,耕地等别总体偏低;西部各省耕地等别差异明显,广西、四川、重庆等南部省份等别较高,等别集中在6～10等,甘肃、内蒙、青海等北部省份等别较低,集中在10等以后;从土地利用分区来看,西南区的耕地等别高于西北区和青藏区;从标准耕制度分区来看,各一级指标区间耕地质量分布差异明显,华南区、江南区、四川盆地区等地区耕地等别较高,青藏高原、内蒙古高原及长城沿线区、东北区的耕地等别较低;同一指标区内,耕地复种次数越多,等别越高,灌溉水田或水浇地的等别总体高于旱地,海拔低的耕地等别高于海拔高的耕地等别;西部区的耕地等别分布特征表明,优先保护复种指数高的耕地,相同复种指数的优先保护水浇地和水田。该研究为制定西部区耕地空间布局优化、质量提升对策提供依据。     

基于Kriging插值的高效耕地质量监测点布设方式研究——以建瓯市为例

耕地质量是关系国计民生的基础,对耕地质量实行监测是国土资源管理的现实需求,因此高效、可行的监测样点布设对耕地质量等级监测显得尤为重要。本文通过单纯格网法、简单随机抽样法和基于Kriging插值法对建瓯市耕地质量等级监测进行高效样点布设研究。结果表明,基于Kriging插值的布样方法精度最高,且基于Kriging插值方法布设的67个监测样点能够满足监测的精度要求,说明基于Kriging插值方法对建瓯市耕地等级质量监测进行布点是一种高效且可行的方法。     

武功县耕地质量空间变异分析

为了弄清楚武功县耕地质量空间变异规律,应用地统计学方法,分别针对武功县耕地自然质量等指数、利用等指数和经济等指数各选取1000个分等单元样点,在保证样点为正态分布的前提下,应用GS+9.0软件进行对武功县耕地自然质量等指数、利用等指数和经济等指数的空间变异进行定量分析。结果表明:武功县耕地质量的空间变异是以结构性因素引起的为主,自然质量的空间变异在3270 m以内,利用质量的空间变异在11310 m以内,而经济质量的空间变异在14970 m以内。自然质量以南北方向和西北东南方向变异大,而东西方向变异小。利用质量和经济质量则以南北方向和西南东北方向变异大,东西方向变异最小。地统计学方法是定量研究耕地质量空间变异的有效方法,利用地统计学方法对耕地质量空间变异研究有利于认识耕地质量空间分异规律,也有利于有效选择耕地质量监测样点。     

云南乌蒙山片区耕地自然质量等空间分布特征

依据云南省农用地分等成果,服务农业产业化及精准扶贫工作,通过采用空间叠加分析与统计的方法,基于县域尺度的耕地自然质量等和平均自然质量等分析了该片区的空间分布特征。结果表明:(1)耕地自然质量总体等别偏低,以5~9等为主,平均等8.14等;(2)耕地自然质量等级偏低,以中、低等地为主,所占比例高达92.11%,涉及236个乡镇,占该片区乡镇总数的90.42%,包括21个民族乡镇,占8.04%;(3)耕地自然质量等在指标区、县域尺度下的空间分布存在差异。滇东北山原区的平均自然质量等高于滇中高原盆地区;仅1个县分布优等地,3个县全为中等地,3个县除优等地外均有分布,8个县分布低等地和中等地,依据上述特征划分4个区并选取典型县,表明等别较好的耕地主要集中于光热资源充裕及土壤质地良好的地区。该研究为云南乌蒙山片区高标准基本农田建设和精准扶贫工作等提供参考。