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基于GIS的农田土壤水分状况管理模型及应用 总被引：2，自引：1，他引：1
基于GIS开发了土壤水分和土壤电导率的简单专题图及精细专题图模块。简单专题图为运行于农田PDA的嵌入式GIS系统提供采样异常点检查验证;精细专题图为运行于上位机的农田信息处理系统提供信息可视化管理。简单专题图调用GIS组件方法获得并据此建立了采样管理模型;精细专题图中,土壤水分采用克里金插值算法预测的均方根百分比误差（RMSPE）为5.489%;土壤电导率插值模型采用泛克里金算法预测的RMSPE为18.451%。基于精细农田信息专题图,根据特定作物不同生长时期需水量的专家推荐值建立了土壤水分管理模型,利用该模型进行的一次灌溉决策显示,土壤含水率方差从灌溉前的1.9168调整到了灌溉后的0.8906。试验表明,采样管理模型能够指导田间采样,农田水分管理模型能够指导农田灌溉。 相似文献
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基于GIS的黄土高原气象要素空间插值方法 总被引：3，自引：1，他引：3
在地统计学和地理信息系统支持下,采用多种插值方法对黄土高原降雨量和年均温等气象要素进行空间插值研究。结果表明,对于降水量和年均温来说,地统计学方法优于传统的反距离加权插值、多项式插值和径向基函数插值方法;降水量插值以普通克里金方法最优,对于年均温来说,考虑高程影响的简单协克里金方法优于一般的克里金方法和普通协克里金方法。通过空间插值分别得到黄土高原降水量和年均温分布图,黄土高原年均温和降水量均总体分布呈现西北低、东南高的态势,界限明显;降水量117～721mm,年均温7.0～14.0℃,黄土高原气候以半湿润-半干旱气候为主,适宜农牧业发展。 相似文献
3.
不同插值方法模拟四川省逐月降水量的对比分析 总被引：1，自引：0，他引：1
我国西部地区气象观测点较少,致使一些地区的降水信息无法直接获取,采用空间插值方法来推测相邻地区的降水量是重要手段之一。针对四川地区观测点少的现状,结合空间分辨率为90m×90m的数字高程数据(DEM),分别采用常规反距离加权插值(IDW)、考虑各点高程的反距离加权插值(IDW)、局部多项式(LPI)、普通克里金(OK)、协同克里金(CK)对每个月降水量和1年平均每月降水量进行插值,并采用交叉检验法来验证插值结果,将平均误差(MAE)和均方根误差(RMS)作为评估插值效果的标准。结果表明:考虑高程的IDW插值误差小于常规IDW,可明显提高插值精度,克里金方法平均误差和均方根误差较小,优于反距离加权和局部多项式插值,在两种克里金方法中,与数字高程模型结合的CK方法的插值效果更好,更加适合四川省山区地形降水量数据的插值。 相似文献
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结合高光谱信息的土壤有机碳密度地统计模型 总被引：4，自引：2，他引：2
传统线性回归模型在借助光谱信息进行土壤属性预测时,通常忽略了土壤自身所具有的空间异质性和依赖性,并且未考虑模型残差的空间结构。针对以上不足,该文以江汉平原232个土壤样本为研究对象,以土壤反射光谱为辅助变量,采用偏最小二乘回归、普通克里格、协同克里格以及回归克里格分别构建土壤有机碳密度预测模型,选取决定系数(R~2)、均方根误差、标准差与预测均方根误差比(ratio of performance to deviation,RPD)对模型预测精度进行对比评价。结果显示,结合高光谱信息,且同时考虑残差空间结构的回归克里格模型表现优于其他模型,预测决定系数R~2为0.617,RPD为1.614。鉴于土壤光谱信息同时还具有测定简单、省时、无损等优点,因此土壤光谱是土壤有机碳密度空间插值的理想辅助因子。 相似文献
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土壤质地作为成分数据（compositional data）的一种,其空间插值需满足非负、定和、误差最小和无偏估计4个条件。采用成分克里格法（compositional Kriging）和基于对数比转换的普通克里格法对土壤质地各颗粒组成进行空间预测,均方根误差（root mean squared errors,RMSE）和标准化克里格方差（mean squared deviation ratio,MSDR）分别被用来衡量不同方法的预测精度及模型拟合效果。研究结果表明：对数比转换的普通克里格法和成分克里格法能够保证插值结果满足成分数据插值的4个条件;成分克里格法预测的各土壤颗粒组成的RMSE最小,预测精度最高,其黏粒RMSE值相对于非对称对数比转换的普通克里格法提高将近17%;成分克里格法的变异函数拟合效果总体上好于其他两种预测方法,预测结果极差更宽,更能反映土壤质地各颗粒组成与高程、母质和水域分布的关系。 相似文献
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基于多元地统计的土壤有机质含量空间格局反演 总被引：4，自引：2，他引：2
为了提高土壤有机质含量的空间预测精度,该文采用了一种多元地统计方法来构建遥感定量反演模型。考虑到回归误差在空间上具有一定程度的聚类,该文提出了基于局部变化均值的普通克里金方法,然后用其构建土壤有机质含量遥感定量反演模型。对四川省西南部土壤有机质含量进行空间预测试验,并与普通克里金、普通遥感定量反演、基于回归克里金的遥感定量反演等方法相比较。结果表明:该文提出方法的空间预测结果最优,其原因为该方法通过空间统计来建立采样数据与地表反射率间的联系,充分考虑了数据间的空间相关性,因此可以更精确地获得土壤有机质含量的遥感反演模型;相比基于回归克里金的遥感定量反演方法,基于局部变化均值的普通克里金假设回归误差在局部邻域内的均值也不一定为零,更符合实际情况。该方法为农田养分管理及区域农业的可持续发展提供科学依据。 相似文献
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中国降雨侵蚀力的时空分布及重现期研究 总被引：11，自引：3，他引：8
降雨侵蚀力是土壤侵蚀模型USLE的一个重要因子。基于中国中东部水蚀区18个气象站1961(1971)-2000年逐分钟降水数据和全国范围内774个气象站1961-2016年逐日降水数据,采用克里金插值方法,得到全国多年平均年、多年平均24个半月、不同重现期年和次侵蚀力空间分布特征,可满足USLE模型对侵蚀力因子相关参数输入的要求。交叉验证结果表明:以上所有指标的空间插值模型精度较好,模型有效系数NSE不低于0.74,偏差百分比PBIAS低于1%,均方根误差与观测值标准差的比值RSR小于等于0.51。侵蚀力年内变化曲线具有较好的区域相似性,使用K均值聚类分析方法将中国侵蚀力年内变化特征划分为4个区域,每个区域概化出一条侵蚀力年内变化曲线。 相似文献
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基于协同克里格插值和地理加权回归模型的土壤属性空间预测比较 总被引：11，自引：0，他引：11
选取宜昌市红花套镇作为研究区域,研究土壤pH、有机质、有效磷、速效钾、碱解氮与土壤属性指标变量之间的关系,选择与预测变量之间具有较高相关性的变量作为辅助变量用以提高预测精度,本文试图将地理加权回归模型应用于土壤属性空间模拟中,以此与协同克里格插值的预测结果进行对照,从而比较它们的预测精度以提出更适合土壤属性预测的模型。结果表明:协同克里格插值和地理加权回归模型对土壤属性的空间模拟均有较高的预测精度,在辅助变量较多的情况下地理加权回归模型具有比协同克里格插值更为简单的算法,并且比较预测值相对误差的范围跨度和标准差以及均方根误差等方面,地理加权回归模型在土壤属性指标预测方面具有更高的预测精度,也具有更大的优势。 相似文献
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基于GARBF神经网络的土壤有效锌空间插值方法研究 总被引：7，自引：0，他引：7
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"。 相似文献
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机载激光雷达（Light Detection and Ranging,LiDAR）可快速、高效的获取大范围地形信息,已成为高精度地形建模的重要数据获取手段。然而,针对复杂地形的机载LiDAR点云构建数字高程模型（Digital Elevation Model,DEM）的插值误差研究缺乏,严重限制了其在土壤侵蚀、开采沉陷等地表过程研究中的应用。该研究基于黄土高塬沟壑区典型地形的机载LiDAR数据,对比了反距离加权（Inverse Distance Weighted,IDW）、克里金（Kriging）、样条函数（Spline）、自然邻域（Natural Neighbor,NN）、趋势面（Trend）、不规则三角网（Triangulated Irregular Network,TIN）等插值算法的插值误差。首先优选了IDW、Kriging、Spline、Trend等4种算法的关键参数,其次分析了不同点云密度和地形下IDW、Kriging、Spline、NN、TIN等5种算法的插值误差及其空间分布。结果表明：1）IDW最优插值参数为权指数1和搜索点数12,Kriging为无方向、高斯函数和搜索点数12,Spline为规则样条函数和搜索点数32,Trend误差达米级,不适用于地形复杂区域。2）当点云密度较小时（≤19点/m2）,IDW、Kriging、NN、TIN4种插值方法较为准确地描述地形。当点云密度较大时（≥39点/m2）,各个插值方法的DEM空间分布差异不大。3）针对黄土高塬沟壑区复杂地形区域,点云密度越大,DEM的误差越小。陡坡区域DEM的平均绝对误差明显高于缓坡区域,随着点云密度增大,陡坡区域误差明显减小,而缓坡区域变化较小。当点云密度较小时（≤19点/m2）,缓坡和陡坡最优插值插值方法分别为NN和TIN;当点云密度较大时（≥39点/m2）,缓坡和陡坡最优插值插值方法均为Spline。研究结果可为机载LiDAR用于地形复杂区域的高精度地形建模与地表过程研究提供依据。 相似文献
11.
基于GARBF神经网络的耕地土壤有效磷空间变异分析 总被引：3，自引：1，他引：2
为了调整耕地管理措施、合理施用磷肥、减少磷素流失、降低水体非点源污染,该研究以高州市为例,在全市各区镇共采集了664个耕作层(0～20cm)土样,利用遗传算法优化的径向基函数(radial basis function network optimized by geneti calgorithm,GARBF)神经网络和普通克里金法(Ordinary Kriging)等方法,分析了县域耕地土壤有效磷在不同采样尺度下的空间变异特征及其空间分布格局与成因。结果表明,高州市耕地表层土壤有效磷存在半方差结构,半方差函数曲线与指数和球状模型曲线拟合较好;5种采样尺度下(训练样点数分别为100、200、300、400和500)耕地表层土壤有效磷均表现出弱的结构空间相关,在较大范围内空间自相关性较差。GARBF神经网络空间插值能力在整体上要有优于基于邻近点RBF神经网络和普通克里金法。300样本下GARBF神经网络空间插值结果表明,高州市耕地表层土壤有效磷的盈余现象比较严重,并且盈余有效磷的流失对该地区水环境会产生严重的威胁。该研究结果可以为土壤属性空间估测、合理施肥以及降低水体非点源污染提供理论依据和技术支持。 相似文献
12.
农田土壤颗粒组成及其剖面分层的空间变异分析 总被引：23，自引：1，他引：23
对60m55m的农田尺度上100个取样点土壤颗粒组成及剖面层次的空间变异性的传统统计分析表明,各属性的变异系数属中等强度。半方差函数模型均为球状模型,各属性具有一定的空间相关性,并表现有一定的各向异性。在对土壤颗粒组成及剖面层次空间分布趋势分析的基础上,根据半方差函数模型,对各属性选择不同趋势和异向性的普通Kriging内插值比较的结果表明,考虑变量在空间分布趋势和异向性的插值结果比不考虑要好。在以上分析基础上,利用Kriging内插值绘制各层深度和颗粒组成的等值线图,并分析了其空间分布规律。 相似文献
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西南丘陵区坡地土壤水分的时空变异 总被引：7，自引：0，他引：7
利用地统计学方法研究了我国西南丘陵区坡地土壤水分特性的时空变异特性。土壤水分含量在不同季节和不同层次具有一定的空间结构,可用纯块金效应模型、指数模型和球状模型进行拟合;土壤平均含水量、剖面各层含水量和半方差参数除变程外均随季节表现出明显的变化,但随土壤层次无明显的变化规律;土壤含水量的空间相关性随季节呈波动变化,块金值的变化趋势与基台值相似。克立格插值结果显示不同季节土壤平均含水量的空间分布格局不同。 相似文献
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苏北优势农业区土壤砷含量空间变异性研究 总被引：8，自引：2，他引：6
为研究江苏北部优势农业区土壤砷含量的空间变异性并分析引起其空间变异的原因,该文采用经典统计学和地质统计学相结合的方法对土壤中砷含量进行了分析.在对原始数据进行探索性空间分析的基础上,采用加权多项式回归法及交叉验证法,对球形、指数、高斯模型拟合实验半变异函数的结果进行评价,并根据评价结果选择了带块金效应的高斯模型作为实验半变异函数的拟合模型.采用普通克里格法对苏北优势农业区土壤砷含量空间分布情况进行插值计算,结果表明苏北优势农业区土壤砷含量存在明显空间相关性并且实验半变异函数表现为各向同性.区域内土壤砷含量最高的区域在研究区的西北部,而最低值在研究区的中北部.劣质水灌溉是引起这种变异的主要原因. 相似文献
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杭州湾南岸土壤有机碳空间异质性研究 总被引：8，自引：0，他引：8
应用地统计学与地理信息系统相结合的方法,研究了杭州湾南岸慈溪市域内不同土层(0～20、20～40、40～60、60～80、80～100、0～100 cm)的土壤有机碳含量空间变异特征。结果表明:研究区各土层土壤有机碳平均含量变化范围为3.49～7.95 g kg-1,变异系数介于54.51%～67.34%之间,属中等程度变异;地统计分析得出块金效应变化范围为0.141～0.372,表现为较强空间自相关性;自表层至底层最优半方差模型依次为高斯、指数、指数、高斯和球状模型;Kriging插值结果显示各土层土壤有机碳含量自滩涂向内陆呈递增趋势,其中0～20 cm土层土壤有机碳含量呈平行于海岸线的带状分布;土壤有机碳含量随剖面深度增加呈递减规律;不同土地利用方式和不同围垦时期均增加了土壤有机碳的空间变异性。从研究结果看,慈溪市土壤有机碳空间异质性主要由结构性因素引起,研究结果可为了解杭州湾南岸土壤有机碳分布特征提供参考。 相似文献
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基于多元回归的黄土沟壑区小流域土壤水分空间模拟 总被引：1，自引：0，他引：1
以延河流域羊圈沟为研究对象,基于土壤水分空间自相关理论,在土壤水分环境影响因子多元回归基础上,建立了土壤水分空间化模型,并探讨了土壤水分空间分布特征。结果表明:研究区内土壤水分空间分布具有正相关性,且相关性显著,在空间上表现为聚集状态;表层土壤水分与植被覆盖度、高程、坡度、地表粗糙度、地形起伏度和地表切割程度等因素密切相关,且与地表切割程度呈正相关关系,而与植被覆盖度、高程、坡度、地表粗糙度以及地形起伏度因子呈负相关;与普通克里格(OK)、反距离加权(IDW)、径向基函数(RBF)和全局多项式(GPI)的土壤水分空间内插方法相比,多元回归+普通克里格方法(MROK)的拟合程度最高,是表层土壤水分空间化较好模型;土壤水分空间分布格局明显,主要表现为西部和东北部土壤水分含量低,东南部土壤水分含量高。该研究揭示了土壤水分环境因子相关性及空间分异规律,对区域生态文明建设具有一定的促进意义。 相似文献
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切沟侵蚀已成为东北黑土区土壤侵蚀的重要组成部分。结合野外样区实地调查切沟分布数据与空间插值方法是快速获取大面积切沟密度值的有效手段。流域的平均坡度值是切沟形成的影响因素之一,为提高切沟密度值空间分布的插值精度,在黑龙江省海伦市内,利用网格法均匀选取40个1 km2左右的小流域,在实地测量区域内切沟密度数据的基础上,应用距离权重反比法、普通克立格和以小流域的平均坡度作为协同变量的协同克立格对其做空间插值。结果表明:切沟密度与协同区域化变量受结构性因素的影响远大于随机性因素,均为强空间自相关性;距离权重反比法与普通克里格法的预测精度相近;协同区域化变量的空间结构性优于单一变量,协同克立格法生成的空间分布图精细度明显提高,均方根误差降低20%以上,预测值与实测值的相关系数提高89%以上,协同克里格可有效提高区域切沟插值精度。 相似文献
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通过野外实地调查与室内试验,以长汀县为研究区,在GIS的支持下,运用地统计学方法分析南方花岗岩红壤典型区表层土壤有机质的空间变异特征。结果表明:研究区土壤有机质质量分数总体水平中等并具有中等的空间相关性,平均为2.73%;变异系数为72.73%,属中等变异;由空间自相关部分引起的空间变异性程度较大,C0/(C0+C)值为47.13%,变程为21.48km;在空间分布上呈现四周高中间低的分布特征,在中部地区形成连片的低值区,西部有机质质量分数整体较高,存在最高值。研究成果可为南方花岗岩红壤侵蚀退化地的生态恢复与重建提供参考。 相似文献
19.
农用地分等中土地经济系数计算方法的探讨——以江西省玉山县为例 总被引：2，自引：0，他引：2
土地经济系数是农用地分等中重要的修正参数.本文以玉山县为例,应用地统计学的原理与方法,对土地经济系数的计算方法进行了探讨.通过对样点数据的半方差函数模型的分析,结果表明土地经济系数具有很强的空间相关性.在结构分析基础上,本文采用空间插值Kriging法,计算出每个分等单元的土地经济系数.经过样点验证,结果表明利用空间插值Kriging法计算出的土地经济系数与实测值的平均RMSE为0.88%,这表明Kriging空间插值法计算的土地经济系数比较精确,为农用地分等规律中经济系数的确定提供了新思路. 相似文献
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基于遥感与电磁感应仪数据的土壤盐分空间变异性 总被引：10，自引：3，他引：7
针对目前黄淮海平原存在的土壤盐渍化问题,以河南省封丘县为研究区,利用遥感影像与磁感应电导率仪 （EM38）在田间定位、定点测量,对研究区土壤盐分的空间变异性进行研究。利用Kriging、指数回归和回归-Kriging 3种不同的方法对土壤盐分空间变异性进行分析。结果表明：土壤电导率在一定的区域范围内具有空间结构特征,符合指数模型分布,具有极强的空间自相关性。通过3种不同的方法对土壤盐分的空间变异性进行分析,结果表明Kriging法、指数回归法及回归-Kriging法在描述土壤盐分空间分布的总体趋势上相似,但指数回归法与回归-Kriging法对于盐分的分布表达更具体,更细致。综合运用多种数据源的方法,即遥感影像数据与EM38测量数据相结合,经典统计学与地统计学方法相结合的方法,能够提高土壤盐分空间预测的精度,结果表明研究区土壤盐分由北向南、自西向东有逐渐升高的趋势,具有明显的趋势效应。 相似文献