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。     

降雨量空间插值方法比较研究

对反距离加权法、样条函数法、普通克里格法及协同克里格法等几种常用的降雨空间插值方法的优缺点进行了分析和比较,考虑到高程对降雨量影响较大,在协同克里格法的基础上将高程作为第2类影响因素引入降雨量的空间插值方法中,并提出了引入高程信息的协同克里格法.将4种方法（反距离加权法、样条函数法、普通克里格法及协同克里格法）用于大兴安岭地区降雨量的插值计算,结果表明,考虑高程信息的协同克里格法的插值效果明显优于其他3种方法.     

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。     

基于协同克里格的县域耕地质量监测点优化布设

根据耕地质量的空间分布特征优化监测样点布局,可提高耕地质量的监测效率和准确性。本研究筛选与耕地质量协同变化的环境因子作为辅助变量,利用地统计学方法分析耕地质量的空间变异特征,采用协同克里格法优化耕地质量监测样点的布设。结果表明：利用与耕地质量相关性较好的地下水位为辅助变量,在不同规格网格的样点布设下,协同克里格在最适（5 km×5 km）网格尺度下得到66个监测点的插值精度,优于普通克里格在小（2 km×2 km）网格尺度下得到390个监测点的插值精度;而在相同规格网格的样点布设下,协同克里格方法得到监测点的插值精度均优于普通克里格。研究表明,结合易于获取的辅助变量信息的协同克里格方法可优化耕地质量监测点布设,得到更少的监测点的样点方案,在耕地质量监测中可实现减少成本的同时提高监测精度。     

区域性夏季平均气温空间插值方法比较

使用ArcGIS软件,采用反距离权重法、普通克里格法和泛克里格法3种空间插值方法,以东北三省78个气象站点1999、2004年夏季平均气温数据为例进行了空间插值,并采用交叉检验的方法对插值结果进行了比较。结果表明,3种方法所得插值结果均能大致反映气温分布状况,但从精度分析上看,泛克里格法精度优于反距离权重法和普通克里格法。     

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。     

山地丘陵耕地土壤养分最优插值方法研究——以江西省渝水区水北镇为例

以江西省渝水区水北镇为研究区,利用823个采样点的耕地土壤养分数据,分析区内耕地土壤养分含量与海拔、坡度的相关性,采用协同克里格插值方法,结合海拔、坡度进行插值,并把经交叉检验后的结果与逆距离权重法、普通克里格法的结果进行比较.结果表明,结合海拔、坡度进行插值后,精度有明显提高.插值精度排序为协同克里格法>普通克里格法...     

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。     

邵阳县稻田土壤养分空间预测方法精度对比研究

利用反距离加权法(IDW)、局部多项式(LPI)、克里格插值法(Kriging)对湖南省邵阳县水稻土的3种主要亚类共6 051个样点的有机质、碱解氮、有效磷、速效钾4种土壤养分进行空间预测精度研究.结果表明:淹育性水稻土有机质、潜育性水稻土有效磷采用局部多项式整体插值效果相对更好,而淹育性水稻土的碱解氮、有效磷、速效钾,潜育性水稻土的有机质、碱解氮、速效钾和潴育性水稻上的有机质、碱解氮、有效磷、速效钾等土壤养分均以克里格插值法整体效果相对更好.     

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。     

基于MGWRK的土壤有机质制图及驱动因素研究

【目的】空间预测是一种获得有机质空间局部细节的重要方法,其准确性对于农田合理管理有着重要意义。本研究通过对比不同的土壤有机质空间制图方法以获得更优的预测精度,在预测的同时揭示环境协变量的空间非平稳性特征及不同环境协变量关系的空间尺度。【方法】选取晋中盆地的7个乡镇作为研究区,对比普通克里金（OK）、回归克里金（RK）、地理加权回归克里金（GWRK）和多重尺度地理加权回归克里金（MGWRK）4种不同方法对土壤有机质的预测能力和效果,并探究影响因子在空间分布中对有机质的影响效应变化和这种影响效应的空间尺度。MGWRK是一种多重尺度地理加权回归（MGWR）与普通克里金方法相结合的方法。【结果】选取坡向、坡度、年均降水量、年平均温度、海拔、植被年总初级生产力、年蒸散量、地形湿度指数、平面曲率、汇流动力指数、地形指数、地形粗糙指数、年平均NDVI为环境协变量参与建模,在多元线性回归建模中,模型统计学意义显著,这表明模型具备统计学意义。从Radius指数来看,各模型模拟效果由好到差依次为RK、OK、GWRK、MGWRK;从制图效果来看,MGWRK与GWRK制图效果相当,从有机质的空间预测图可以看出,土壤有机质在研究区呈现东西两侧偏低、中部偏高的空间格局,其中汾河以东、昌源河流经区域土壤有机质普遍偏高。坡向、年均降水量、年平均温度、海拔、地形指数、年平均NDVI对研究区东部有机质的影响强于西部,而坡度、植被年总初级生产力、年蒸散量、平面曲率、汇流动力指数、地形粗糙指数则表现出截然相反的空间非平稳性特征,地形湿度指数对有机质的影响则体现为北部强南部弱。【结论】MGWRK方法的空间预测精度分别达到了RK方法的69%、OK方法的71.74%、GWRK方法的71.17%。MGWRK在空间非平稳性特征的解释能力和空间可视化表现良好,为有机质的预测和空间非平稳性特征的描述提供方法借鉴。     

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。     

基于辅助环境变量的土壤有机碳空间插值——以黄土丘陵区小流域为例

利用普通克里格法(OK)、反距离加权法(IDW)、径向基函数法(RBF)、基于土地利用类型修正的普通克里格法(OK_LU)4种插值方法,对黄土丘陵羊圈沟小流域的土壤有机碳含量进行空间插值。预测结果的准确性通过Pearson相关系数(R),平均绝对误差(MAE),均方根误差(RMSE),准确度(AC)来评价。研究结果表明:(1)在前3种常规空间插值方法中,OK对刻画区域土壤有机碳的空间分布趋势效果最佳,其预测MAE值和RMSE值均为最小,Pearson相关系数(R)和准确度(AC)最大,说明其预测结果的准确性最好、预测的极端误差也最小;其次为RBF;IDW预测的效果最差。(2)OK_LU在空间特征表达方面能够更好地反映复杂地形区的局部变异,其插值结果的精度相比OK有一定程度的提高,其平均绝对误差(MAE)从0.900%降到了0.567%,均方根误差(RMSE)从1.101%降到了0.777%,Pearson相关系数(R)从0.4026提高到0.5589,准确度(AC)从0.9081提高到0.9505。综合比较,在黄土丘陵地区,OK_LU能使插值结果的精度有较大提高,是土壤有机碳空间制图的有效途径。     

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。     

基于GIS海南岛气象要素空间插值法比较分析

应用普通克里格插值法(OK)、反距离权重插值法(IDW)、样条插值法(Spline)以及混合插值法(MLR)对海南岛18个长期气象观测站1979～2008年年均气温、年降水量、年日照时数以及年积温进行空间栅格化,并进行结果对比分析。结果表明:通过交叉检验的MAE和RMSIE的误差分析表明,MLR插值精度最高,样条插值法插值精度最低,普通克里格与反距离权重插值法插值精度接近。总体来看,混合插值法(MLR)是海南岛气象要素最优空间插值法。     

基于GIS的东北地区气象要素空间插值方法

[目的]研究东北地区气象要素的最佳空间插值方法。[方法]利用ArcInfo GIS软件的地统计分析工具,采用反距离加权插值、径向基函数法和克里格插值等多种空间插值方法,对东北地区年降雨量和月平均气温等气象要素进行空间插值研究,从而确定最适宜某个气象因子的插值方法。[结果]对于月平均气温,克里格方法的空间插值效果较好;对于年降水量,利用径向基函数法效果较好。[结论]东北地区月平均气温和年降水量存在明显地区差异,月平均气温南高北低,年降水量西北少、东南多。     

基于GIS平均气温空间分布推算模型研究——以海南岛为例

[目的]研究基于GIS平均气温空间分布推算模型。[方法]以多年平均气温为研究对象,应用普通克里格插值法(OK)、反距离权重插值法(IDW)、样条插值法(SPLINE)以及混合插值法(MLR)对海南岛18个长期气象观测站1979～2008年逐月气温资料进行了空间栅格化,通过不同插值方法的对比分析,选择针对海南岛多年平均气温相对最优的插值方法。[结果]通过对海南岛近30年的平均气温4种插值方法的误差分析,发现插值法精度顺序为MLRIDWOKSPLINE。基于海南岛DEM影像的"多元线性回归+残差插值"的小网格插值法即混合插值法(MLR)在海南岛平均气温空间插值效果最好;海南岛平均气温空间分布特征除具有明显的南高北低的纬度地带性以及随海拔升高逐渐降低的垂直地带性外,沿岸地区气温呈略高于内陆地区趋势;海南岛各月气温递减率在0.38～0.85℃/100m,年均气温递减率约为0.74℃/100m,在不同区域不同时间条件下,气温对于海拔高度的递减率不同。[结论]该研究为海南岛农业气象要素连续分布状况获取和建立精确空间分布推断模型提供依据。     

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。