基于地形高程的云南省降雨量空间插值方法研究

以云南省1961-2010年多年平均降雨量和云南省数字高程模型为基础数据源,通过对降雨数据的分析,将数字高程模型作为影响降雨强度的主要因素,引入到降雨量空间预测的多元地理统计中,并利用协同克里格算法构建降雨强度与地形高程之间的数学关系模型,对云南省年平均降雨数据进行空间插值模拟。插值结果与距离权重法、一阶局部多项式法、二阶局部多项式法、样条函数法、普通克里格法等其他5种空间数据插值方法进行对比与分析,并通过分析各个交叉检验统计量来验证评估数据的误差,从而选取出最优的空间插值方法。结果显示,普通克里格法和协同克里格法对降雨量空间插值的效果和精度高于反距离法、局部多项式法和样条函数法,而协同克里格法由于考虑了地形高程对降雨量的影响,具有更好的插值效果,因而更适合山地降雨数据的空间插值。     

松花江哈尔滨段悬浮物含量遥感反演与克里格插值预测精度对比

以松花江干流哈尔滨段水体中悬浮物为研究对象,2012年7月14~15日,设置了11个采样断面,共33个采样点,测量得到总悬浮物含量和江面高光谱反射率数据;选用时间上较为接近的TM影像,分别用遥感反演模型(PSO-LSSVM模型)和克里格空间插值方法,对总悬浮物含量进行预测,并对使用两种方法的结果进行比较。结果表明,使用两种方法的结果的预测精度较为接近,遥感反演模型预测值的平均绝对百分误差为11.21%,均方根误差为10.05 mg/L;克里格空间插值预测结果的平均绝对百分误差为11.32%,均方根误差为10.93 mg/L;遥感反演模型预测值能较好的反映出松花江干流哈尔滨段总悬浮物含量的总体分布特征和变异特征;克里格空间插值对空间自相关小范围内具有较好的预测能力,超出自相关范围不能预测。     

DEM空间插值方法对土壤侵蚀模拟的影响研究——以USPED分析干热河谷典型冲沟为例

为探索不同空间插值方法得到的DEM如何影响土壤侵蚀模拟效果,本文选择金沙江干热河谷区典型冲沟为研究对象,利用野外测量高程数据,采用反距离加权(IDW)、析取克里格(DK)、局部多项式(LPI)和张力样条函数(ST)4种方法构建高精度DEM。基于USPED模型模拟冲沟的土壤侵蚀,对比不同空间插值方法的精度、土壤侵蚀的空间分布,采用相对差系数对比不同插值在土壤侵蚀研究中的相似性。结果表明：DEM空间插值的精度排序为ST相似文献   

中国土壤温度的空间插值方法比较

利用中国698个气象站点1971~2000年的地面气候资料,采用三种不同方法预测中国0cm、20cm和40cm深度年均土壤温度的空间分布,其中普通克里格和泛克里格法直接以年均土壤温度数据为源数据、回归克里格法以中国年均气温数据和中国DEM数据为源数据进行预测。预测结果的准确性通过平均绝对误差(MAE)和均方根误差(RMSE)值来评价。结果表明回归克里格法预测的MAE值和RMSE值均为最小,说明其预测结果的准确性最好、预测的极端误差也最小;其次为泛克里格法;普通克里格法预测的效果最差。回归克里格法预测结果由于采用了中国DEM数据进行修正,在空间特征表达方面能够更好地表达复杂地形地区的局部变异,其平滑效应明显小于泛克里格法和普通克里格法的预测结果。     

耕地土壤速效钾含量的空间预测方法研究

利用插值方法进行土壤属性的空间预测是土壤学科的研究热点之一,以土壤发生学相关信息作为辅助变量的克里格空间插值方法则少有研究。该文以成土母质多样的湖南省石门县为例,基于GS+、ArcGIS和Matlab,结合成土母质信息的克里格(PMK)插值方法,对研究区土壤速效钾空间分布进行了预测。结果表明,PMK法较好地解决了因成土母质间速效钾含量差异给预测带来的误差,预测精度较反距离权重(IDW)、普通克里格(OK)法分别提高了21.68%、16.43%;PMK法制作的空间预测图中速效钾分布突变而非渐变,较IDW、OK预测结果接近研究区实际情况,进而证明在成土母质较为复杂的地区,PMK法适合对土壤速效钾含量的预测。     

基于地理探测器的区域土壤耕层有机碳含量 多元复合模型构建——以珠三角核心区为例

区域土壤耕层有机碳含量的精确测算,对于研究全球碳循环至关重要,但其影响因素多,空间变异性强,现有插值测算方法精度偏低。从提高测算精度出发,基于地理探测器技术,改进传统的协同克里格插值方法,构建多元复合模型进行区域土壤耕层有机碳含量的测算,并以珠三角核心区为例进行实际验证。结果表明：1）珠三角核心区土壤耕层有机碳含量空间变异与地形、水文、土壤和农田利用方式等有关,不同因素的贡献力存在较大差异,各因素贡献力（q统计量）在0.076~0.201之间,其中土壤理化性状与农田利用方式的贡献力大于地形、水文,区别不同因素的贡献力进行土壤耕层有机碳含量的精确测算应是客观要求。2）依照地理探测器分析结果,基于不同因素贡献力构建土壤耕层有机碳含量多元复合模型,插值测算精度明显提升,在珠三角核心区普通克里格、地理加权回归克里格和BP神经网络克里格的土壤耕层有机碳含量插值结果精度较多元复合模型下降16.62%、23.86%和37.33% 。由结果发现,多元复合模型突破了现有算法中辅助因素数量的局限,有效抑制了区域SOCC测算过程中的影响因素耦合噪声,降低了测算结果的不确定性。     

五种常用降水量插值方法误差时空分布特征研究——以深圳市为例

在洪水、滑坡等地质灾害预警预报中,通常需要对多个时点、多个站点的降水量观测数据进行高精度插值,雨量插值精度对灾害预警预报的可靠度具有很大的影响,因此研究降水量插值方法误差的时空分布特征具有重要的科研和实用价值.该文以深圳市2008年6月12日至14日百年一遇的强降水过程为例,采用交叉验证方法对反距离权重法、普通克里金法、全局多项式法、局部多项式法和径向基函数法五种常用空间插值方法误差的时空分布特征进行分析,研究成果可为根据雨量时空分布特点选取适用雨量插值模型提供相关依据,并为相关研究提供借鉴.     

稀疏观测数据的空间内插方法的分析与比较

依靠稀疏样本数据描述空间指标在地理空间上的连续分布是实践中常常遇到的问题,内插是解决问题的基本方法.以云南省为实验区,15年来6-8月的均温为空间描述指标,在90 m×90 m的分辨率水平上,分别应用不同方法进行内插处理,对内插结果进行了分析和比较.结果表明关联函数法内插效果最好,较好地体现了云南北低南高、西高东低的总体气温变化规律,同时又体现了河谷地带的干热特点.如果无法建立关系函数,则使用克里金插值效果较好,反距离内插法次之,趋势面分析和泰森多边形内插法效果最差.趋势面分析中的高阶多项式内插不优于低阶多项式.     

基于定性和定量辅助变量的土壤有机质空间分布预测——以四川三台县为例

准确获取土壤性质的空间分布信息,是区域土壤资源优化利用和土壤环境保护的需要。以川中丘陵区三台县为案例区,运用人工神经网络模型,构建融合区域定性及定量辅助变量的空间预测方法,模拟三台县土壤有机质的空间分布格局。结果表明,研究区土壤有机质在4.20~47.60 g kg^-1之间,平均为17.97 g kg^-1;变异系数为36.89%,属中等程度变异。土壤有机质的块金值与基台值之比为0.742,变程为7.0 km,即空间自相关性较弱。不同土壤类型间有机质含量差异显著;土属的空间分布较土类能更好地揭示研究区土壤有机质含量空间分布格局的差异。除土壤类型因素的影响外,坡度、地形湿度及植被盖度是研究区土壤有机质空间变异的主要因子。融合土壤类型因素和地形植被因子的神经网络模型预测结果,比普通克里格法、回归克里格法以及神经网络结合普通克里格的方法,更符合研究区地学规律和实际情况;其预测结果的平均绝对误差、平均相对误差和均方根误差较其他3种方法均降低幅度显著。同时,该方法对极值有较好的预测能力。研究为复杂环境条件下准确获取区域土壤性质的空间分布信息提供了较可行的方法。     

克拉玛依干旱生态农业区土壤质地的空间异质性研究

土壤具有高度的空间异质性,而地统计学方法已经被证明是研究土壤空间分布的最有力工具,质地作为一项重要的土壤物理特征,研究其在空间上的异质性在农业中具有重要意义。应用地统计学方法,对克拉玛依干旱生态农业区0～30 cm、30～60 cm、60～100 cm土层进行了土壤质地的半方差函数分析,结果表明:在整个研究区范围内,不同粒径土壤颗粒组成特点类似,均以粉粒平均含量最高,通体土壤颗粒的变异性都很强,尤以砂粒最为突出。研究区内除底层粉粒外,变异半方差模型都为球状模型,各土层土壤颗粒都表现出较强的空间结构性,空间相关距在6～9 km左右。基于半方差模型,用普通克里格法对研究区0～30 cm土层不同粒径土壤颗粒进行插值,表明土壤颗粒的分布情况和研究区地质地貌的分布特点相吻合。     

广州市表层土壤磁学性质的空间插值方法比较

本文利用广州市范围内的350个表层土壤样品χ_lf、χ_ARM/SIRM、HIRM等14个磁学参数的测试结果，在对各磁学参数分别进行统计特征分析和正态性检验的基础上，对满足正态或近似正态分布的磁学参数进行趋势分析。利用确定性插值法（包括反距离权重法和径向基函数法）和地统计法（包括普通克里金法和泛克里金法）对14个磁学参数进行空间插值并根据交叉验证法（比较不同插值方法的交叉验证参数）的结果，比较地统计法和确定性插值法的预测误差，从而确定14个磁学参数的最优插值方法。结果表明：1）地统计法中，χ_ARM、χ_lf、χ_hf、S₁₀₀、S₃₀₀、S_-100、SIRM和HIRM的普通克里金法插值效果最好；SIRM/χ的泛克里金法插值效果最好；χ_ARM/SIRM和S_-300的普通克里金法（OK）和泛克里金法（UK）的插值效果接近。OK法作为最常用的地统计空间插值方法，在表土磁学参数上也相较于UK适用范围更广。2）确定性插值法中，χ_ARM、χ_lf、χ_hf、χ_fd（%）、χ_ARM/χ、χ_ARM/SIRM、HIRM的径向基函数法插值效果最优；S₁₀₀、S_-100、S_-300和SIRM的反距离权重法插值效果最优；反距离权重法和径向基函数法均可作为χ_fd、SIRM/χ、S₃₀₀的插值方法。3）综合比较地统计法和确定性插值法，发现χ_ARM、χ_lf、χ_hf、χ_fd、χ_fd（%）、χ_ARM/χ、χ_ARM/SIRM、S₃₀₀、HIRM的空间插值应采用径向基函数法；S₁₀₀、S_-100和S_-300的空间插值应选择反距离权重法；而SIRM/χ和SIRM空间插值建议分别采用泛克里金法和普通克里金法。     

DEM内插方法与可视性分析结果的相似性研究

以实际采样的散点数据为原始数据,利用反距离权、样条函数、克里格、自然邻点内插、TIN内插5种内插方法生成规则格网DEM,并对其可视性分析结果进行对比分析和相关分析,揭示不同内插方法对可视性分析结果的影响规律和可视性分析对内插方法的敏感程度。结果表明,可视性分析对内插方法比较敏感,不同的内插方法会得到不同的可视性分析结果,其中相关程度最强的是样条函数内插和克里格内插、自然邻点内插和TIN内插。     

青海三江源地区近50年来的气温变化

利用青海三江源地区12个气象站1961-2010年月气温资料及滑动平均、线性倾向估计、样条函数插值、Mann-Kendal检验等方法对气温变化的分析结果表明:(1)青海三江源地区及3个源区年、四季平均气温出现多次冷暖波动过程,但在统计意义上均呈显著增温趋势,2001年以后增温明显.其中,春、夏、秋季和全年平均气温从20...     

粤北岩溶区连江流域降雨侵蚀力

对连江流域35个气象站1980―2013年逐日雨量数据进行整理,利用日雨量、月雨量和年雨量方法计算得出RA、RB、RC,通过有效系数M检验得出最优R值;然后利用反距离加权、张力样条函数和普通克里金进行空间插值,通过检验确定最准确的插值方法,最后对其进行插值分析。结果表明：基于月降雨量的计算方法和反距离加权插值法更加适合于连江流域降雨侵蚀力的计算和估算;连江流域降雨侵蚀力时空变化明显,降雨侵蚀力变化与年际降水量变化基本一致;中上游高大山脉存在的地区,多年平均降雨侵蚀力明显高于其他地区;下游多年平均降雨量丰富,其多年平均降雨侵蚀也较严重。     

基于站点观测数据的气温空间化方法评述

基于统计学的插值方法是地理学、生态学领域研究气温空间化的主要方法之一,对获取精细化气温数据进行生态模拟具有重要意义。结合国内外气温空间插值的主要研究成果,对常用气温空间化方法进行了归纳、对比,探讨各种方法的适用性和不足之处,从而为涉及气温空间化的具体研究提供一定的参考,并探讨了各类方法优化的方向。不同方法的对比分析结果表明:各种气温空间化方法各有所长,在具体的应用中都取得过较好的效果,但并不存在普适性的方法,在实际应用时必须针对研究区域具体的地理特征进行方法适用性验证或对各类方法中的具体参数进行改进,才能实现区域气温的空间最优化模拟。根据气温场的物理分布特征,结合GIS技术,考虑地形等更多的相关因子以提高气温分布微观细节的模拟精度是未来重要的发展趋势。     

30年来青海三江源生态系统格局和空间结构动态变化

在多期遥感图像支持下,通过对生态系统类型进行辨识,获得了三江源地区生态系统类型空间分布数据集,并在此基础上分析了20世纪70年代中后期以来青海三江源地区生态系统格局和空间结构的动态变化。结果表明:30年来三江源地区生态系统格局稳定少动,生态系统类型变化相对缓慢,农田、森林、草地、水体与湿地和荒漠生态系统的年变化速率均小于0.5%,是长江、黄河流域乃至全国各区域生态系统转类变幅最小的稳定少动区。20世纪70年代中后期以来三江源地区生态系统类型的转变主要发生在草地和水体与湿地生态系统上,草地生态系统的变化主要发生在中部和东部地区,水体与湿地生态系统的变化主要发生在广大西部和北部地区。     

基于模糊聚类的新疆典型高寒草原土壤pH值空间制图

准确、高效地掌握草原土壤属性的空间分布能够为草地资源境管理提供基础信息和参考依据。相比于传统土壤调查方法，基于模糊逻辑的土壤—环境推理能够提高野外采样效率和预测制图精度，被广泛应用于数字土壤制图。但由于土壤自身的空间变异性及其与环境条件间的非线性，现有推理模型的稳定性较低，尚未在高寒草原区进行应用。选择新疆巴音布鲁克典型亚高山草原地区约4 km²区域为研究区，以高程、坡度、坡向、沿剖面曲率、沿等高线曲率、地形湿度指数6个地形因子为土壤环境因子，采用模糊[WTBX]C[WTBZ]均值聚类（Fuzzy C-means Clustering，FCM）方法对环境因子聚类，得到9个环境因子组合，并在隶属度值高的环境因子组合中心共设置18个典型点。运用土壤—环境推理方法模拟研究区表层土壤pH值空间分布，其变化范围在7.170~8.186之间。选取35个独立样本进行精度检验（均匀采样点16个，横截面采样点9个，垂直带采样点10个），模拟结果与实测值基本吻合，且基于模糊聚类和土壤—环境推理方法的模拟精度高于普通克里格法和反距离权重法。通过基于模糊逻辑和土壤—环境推理的数字土壤制图方法在小尺度区域的运用验证，结果表明基于典型点的采样方案能够快速、有效地对区域土壤属性进行空间模拟，该方法对于类似小尺度的研究区同样有效。     

近30 年来青海三江源地区草地退化的时空特征

在20 世纪70 年代中后期MSS 图像、90 年代初期TM 图像和2004 年TM/ETM 图像支 持下, 通过三期遥感影像的直接对比分析, 获得了三江源地区草地退化空间数据集, 并在此 基础上分析了70 年代以来青海三江源地区草地退化的主要时空特征。结果表明: 三江源地区 草地退化是一个在空间格局上影响范围大, 在时间过程上持续时间长的连续变化过程。研究 发现, 三江源草地退化的格局在70 年代中后期已基本形成, 70 年代中后期至今, 草地的退 化过程一直在继续发生, 总体上不存在90 年代至今的草地退化急剧加强现象。草地退化的过 程在不同区域和地带有明显不同的表现, 如在湿润半湿润地带的草甸类草地上, 发生着草地 破碎化先导, 随后发生覆盖度持续降低, 最后形成黑土滩的退化过程; 在干旱、半干旱地带 的草原类草地上, 发生着覆盖度持续降低, 最后形成沙地和荒漠化草地的退化过程。三江源 地区草地退化具有明显的区域差异, 草地退化可以分为7 个区, 各区草地退化在类型、程度、 范围与时间过程方面具有明显不同的特点。     

乌鲁木齐市米东区农田土壤重金属含量的空间分布特征

利用地理信息系统（GIS）及地统计学方法,对乌鲁木齐米东区农田土壤中重金属（Hg、Cu、Zn、Pb、Ni、Cd及Cr）的含量进行空间变异性分析。结果表明：除Cu、Zn、Pb和Hg超过土壤背景值外,7种重金属的平均含量均未超过国家环境质量二级标准（GB15618-1995）;7种重金属均具有较好的空间变异结构,可以用指数模型、球状模型和高斯模型拟合,且具有不同程度的块金效应;Cd、Cr具有强烈的空间自相关性,Pb、Ni、Cu、Zn和Hg属中等强度空间相关, 说明其含量受外源污染的影响较大;采用普通克里格插值法得出7种重金属的空间分布图,除Cd空间分布规律不明显外,其它6种重金属均存在显著的空间分布规律。