基于Kriging插值法的土壤磷素空间变异图建立及分析

建立土壤养分空间数据库,并进行空间变异分析,已成为推进精准农业实施的前提和基础。本文结合国家“863”项目“玉米精准作业系统研究与应用”的要求,运用GPS（全球定位系统）采集地块信息,结合GIS（地理信息系统）技术,进行数据的处理,创建数据库、地图等操作,并应用Kriging（克里格）插值法生成土壤磷素养分空间变异图。通过对该区域土壤磷素养分空间变异特征的分析,为合理施肥、实行养分的分区管理、为指导农民科学种田,提供理论依据。     

Regional analysis of irrigation water requirements using kriging: Application to potato crop (Solanum tuberosum L.) at Trás-os-Montes

Aiming at the analysis of the regional variation of potato crop irrigation water requirements over the Trás-os-Montes region, data from 106 rainfall stations and eight weather stations were utilized in an irrigation scheduling simulation model to estimate net irrigation water requirements of the potato crop. The simulation model was first validated using a field experiment which allows to derive the required crop data to be used in the simulations. The reference evapotranspiration (ET₀) was estimated using the FAO Penman–Monteith method. The model was applied to all 106 locations, each with a data set spanning a 19-year period. As a result of this application, series of the net irrigation water requirements for a 19-year period were obtained for each location. The resulting 106 point values of the net water requirements of the potato crop have been treated as a regionalized variable. The respective semivariograms have been computed and the kriging method then applied to estimate the spatial distribution of the water requirements in the region. Contour lines of this regionalized variable have been drawn using a GIS system. Results show an estimation error averaging 5% for the entire region.     

基于多元指示克立格方法的土壤盐分空间分布评价

以内蒙古河套灌区农田为例,分别运用单元指示克立格和多元指示克立格对河套灌区中游约0.8万hm2农田0~20 cm、20~40 cm深度内的土壤盐分的空间变异性进行了评价,并绘制了基于设定阈值土壤电导率概率分布图。结果表明:各层土壤盐分均不符合正态分布且存在特异值,但采用指示克立格方法可以获得较为稳健的变异函数;受结构性因素影响,各层土壤盐分的指示半方差均表现为强空间自相关性。依据综合概率分布图对土地资源利用的风险性进行了评价,对评价区域土地资源质量的决策管理提供了指导。     

基于归一化光谱指数的土壤有机质含量空间分布状况研究

【目的】研究土壤主要养分含量特征信息的光谱预测值,使其更具直观性、空间性及科学性,为大尺度对农田的土壤养分空间分布状况获取、评价与科学管理提供依据。【方法】利用ArcGIS 9.3的普通克里格(Ordinary Kriging)插值方法,对小面积及大尺度试验区的土壤样本点进行有机质反演插值填图,并将实验室化学测定土壤有机质含量的实测值与其高光谱模型预测值进行Kriging插值填图比较,分析土壤有机质含量的实测值与预测值的空间分布状况差异。【结果】从小面积试验区到大尺度条田地块插值后的空间分布情况来看,土壤有机质含量的光谱预测值(基于归一化光谱指数NDI[495,485]预测)与实测值之间具有较好的相似性,预测效果较好。【结论】通过土壤有机质含量信息状况的空间分布填图来确定农田分区基本管理单元的适宜尺度,为实施大区域农田养分分区精量管理的划分,提出科学的平衡施肥方案,为适合新疆及兵团特色的精准农业管理、土壤养分快速探测、精量施肥等技术提供技术理论支持。     

小流域入库河口土壤养分水平空间变异及综合评价

以丹江口水库青塘河小流域入库河口37.8 hm2面积的土地为研究对象,利用SPSS 19、Arc GIS10.0及GS+9.0软件研究该区域8种土壤养分的具体空间变异与分布。结果表明,有机质、全磷、全钾、全氮超过95%面积的土壤处于中等及以下水平;从速效养分来看,碱解氮含量较低,速效磷和速效钾含量相对较高,基本处于中等及以上水平;对土壤养分综合指标分析结果显示,贫瘠土壤占整个研究区域面积的70%以上。通过对土壤养分综合状况分析,为库区植被恢复关键技术的研究提供了数据支撑。     

蔬菜地土壤重金属含量空间插值精度分析

蔬菜地土壤重金属含量影响环境安全和人类健康。采用地统计分析和GIS相结合的方法,对研究区土壤重金属镉、汞、铬、砷、铅进行空间插值和精度分析,根据交叉检验参数和相对误差指标比较普通克里格法和协同克里格法的空间预测效果。结果表明：研究区土壤重金属存在中强等变异性,在重金属间显著相关性条件下,普通克里格法对汞、镉、砷含量预测精度较高;协同克里格法对铬和铅含量预测精度较高。建议根据土壤重金属空间变异程度选择合适的空间插值方法。     

卸荷引起堆积体边坡变形的空间变异性分析

利用地质统计学原理和遗传算法,确定出卸荷条件下堆积体边坡变形的变异函数,对堆积体边坡进行卸荷条件下变形的时间变异性分析.采用角度误差限和距离误差限,对并不完全呈网格状的实际观测点布置进行网格化处理,求出各方向的变异函数,进行卸荷条件堆积体边坡变形的空间变异性分析,同时构造出方向综合变异指标,分析堆积体边坡卸荷条件下哪个方向的变异性最大,从而关注此方向的变形发展.利用熵权理论对普通克立格方程组的负权值进行修正,用修正后的权值对卸荷条件下堆积体边坡待估点的变形进行普通克立格估值.用所提理论对堆积体边坡卸荷时实际监测到的变形资料进行空间变异性分析,分析结果和实际监测情况较吻合,证明了分析理论的正确性和可行性,也为变形分析提供了一种新的分析方法和思路.     

区域耕地土壤养分空间变异研究及影响因素分析——以昌宁县为例

借助GIS和地统计学方法对研究区土壤全氮、有效磷、速效钾3种土壤养分的空间变异特征进行了分析,结果表明:全氮、有效磷、速效钾符合指数模型;有效磷、速效钾的块金效应25%Kriging),并进行分级,氮、磷、钾3种养分含量总体丰富。通过单变量方差(LSD)分析,土壤母质、地貌类型、土壤类型、不同土壤利用类型、海拔、坡度、降水量、温度、灌溉保证率等因素影响着研究区耕地土壤养分含量水平。     

太阳辐射直接透射率的推算

利用来自全国66个日射站的太阳辐射及679个常规气象站的日照资料,在数据集群的基础上,建立了直接透射率的不同（各站各月模式、各月模式、各站模式、综合模式）估算模式,研究直接透射率的推算方法。经过对各种模式计算结果的误差指标的综合评估分析,最终确认各月模式为最优模式。文章选取各月模式,在GIS支持下利用Kriging内插法,得到1km×1km的全国月直接透射率空间分布图,并分析了月直接透射率的空间分布及主要影响因素。     

黄土沟壑区小流域土壤pH值的空间分布及条件模拟

土壤pH值是影响土壤养分有效性和化学物质在土壤中行为的主要因素,研究土壤pH值的空间分布特征对于土壤养分管理和土壤污染预测具有重要意义。该文用地统计学方法研究了环境因素复杂的黄土高原小流域土壤pH值空间分布特征。结果表明,黄土沟壑区小流域土壤pH值具有球形—指数套合模型的空间结构特征,其空间异质性主要来源于流域内土地利用和土壤侵蚀等随机因素。与有机质协同的Kriging法能较好地对土壤pH值进行估值,其估值范围小于实测数据,估值误差来源于复杂的环境因素。序贯高斯条件模拟的土壤pH值范围与实测数据接近,模拟的平均值低于实测数据,模拟误差来源于模拟过程中独特的Kriging算法及高斯特性。