Use of variograms for field magnetometry analysis in Upper Silesia Industrial Region

Measurements of topsoil magnetic susceptibility are often used for quick assessment of soil contamination of anthropogenic origin, with heavy metals or other pollutants. However, because of complicated correlations between low-field magnetic susceptibility (shortened to magnetic susceptibility) of topsoil and soil pollution, the outcome of a field magnetometry survey can not be related directly to soil pollution. For each case study, the results should be interpreted on their own taking into account not only the type of pollution but also pedogenic, biogenic and environmental factors. In practice, it is very difficult to measure and consider all these factors. Here we illustrate the merit of geostatistical methods, which are focused on the spatial variability of a phenomenon, in the interpretation of soil magnetometry results. This article presents the analysis of spatial variability of top soil layers magnetic susceptibility-within the Upper Silesia Industrial Region (USIR)-using semivariance analysis. It also explains how to adjust the sampling density of field magnetometry measurements to spatial variability of the soil pollution as well as to the spatial scale of the investigated area. For this purpose, the values of magnetic susceptibility have been measured by using various sampling densities at areas of different size located within USIR. This enabled to determine the main scales of magnetic susceptibility spatial variability of soils within USIR using semivariance. A few distinct scales of variability were found from the site scale to a more regional scale. Variability ranges of 30 km, 12 km, and 5 km refer to the large regional scale, whereas smaller ranges of few hundreds down to a few tens of meters, can be attributed to the local (site) scale. In addition, the precision of the measuring campaigns, performed within USIR with different sampling densities, was compared through the analysis of the spatial variability of the soil magnetic susceptibility signal by using ordinary kriging. jarek97@yahoo.com, piotr.fabijanczyk@is.pw.edu.pl     

南京市城市土地价格空间分布特征

城市土地供给是城市扩张的重要支撑,分析城市不同类型的土地价格空间分布特征对于城市土地的合理开发具有重要意义,并已成为学者们研究城市扩张过程的重要视角。采用传统统计学与地统计学方法,以住宅、工业、商服三种不同土地利用类型的出让价格为样本,分析了南京市2001-2010年土地交易价格的统计特征及空间分布特征。结果表明,土地用途不同,其出让价格的空间分布特征也不同。商服用地对商服繁华度要求较高,价格高值区集聚在市中心,以新街口、夫子庙等商贸商务区为中心,向外围价格逐渐降低,为典型的单中心布局模式;住宅用地对环境质量要求较高,价格高值区相对商服用地集聚度有所下降,并呈现出由市中心向外迁移的趋势,圈层布局态势明显;工业用地由于有较高的对外交通条件要求,以及环境成本约束和政策导向,除部分对研发及基础设施等条件要求较高的高新技术等工业外,大多布局在远离市中心,区位条件良好的沿江产业园区及工业区内,呈现多中心发展格局。     

黑河流域荒漠区土壤水分对降水脉动响应

 利用气象站资料,对黑河流域荒漠区降水特征及其土壤水分对降水脉动响应进行了系统研究。结果表明,荒漠区降水属于降水脉动事件,降水前后土壤水分特征存在显著差异,且随土层增加差异逐渐变小。土壤水分在降水量、土壤深度和降水前后的差异极显著,交互效应也极显著(P<0.0001),表明荒漠区土壤水分对降水脉动具有显著的响应现象。土壤水分的降水脉动响应表现为降水后土壤含水量激增,在蒸散作用下缓慢减小。降水前后土壤含水量的时间序列变异规律均能较好地拟合成变异函数的理论模型。降水前后土壤含水量随机变异均小于结构性变异,反映出荒漠区土壤水分在时间尺度上具有较强的自相关性格局。降水使土壤水分空间结构差异呈现下降趋势,在时间序列上异质性降低。     

贵州百花湖表层水中不同形态汞的分布规律

均匀布点采集百花湖表层水样44个,对水样不同形态汞含量进行了分析,并现场测定水质参数。采用经典统计学与半变异函数拟合相结合的方法,研究了百花湖表层水中不同形态汞含量的空间变异性。根据半变异函数拟合的结果,在ArcGIS软件的支持下进行克立格插值,以此来揭示百花湖表层水中不同形态汞含量的空间分布规律。研究表明:百花湖表层水中的汞污染主要来自上游,随水体流动汞污染减少;但也有一些区域可能因富营养化而使颗粒态汞和总汞含量增加。     

对偶Kriging插值方法在气象资料分析中的应用

非对偶Kriging方法是一种局部插值, 因此对每个插值点都要重新求解Kriging线性系统从而非常耗时。该文介绍了通过等价变换将泛Kriging方法转换成对偶Kriging方法, 对偶Kriging方法是一种全局插值, 其Kriging线性系统不依赖插值点, 因此仅需一次求解Kriging线性系统即可计算所有插值点的值, 从而极大提高了计算效率。数值试验的实际计算表明, 对偶Kriging方法不仅计算精度完全与泛Kriging方法一致, 整体效果相当于或优于GrADS绘图软件的Cressman方法; 而且对偶Kriging方法的计算效率远高于泛Kriging方法。最后, 该文通过统计与拟合得到了降水的4类半变异函数模型的表达式, 并通过敏感试验研究4类半变异函数模型对降水分析精度的影响。     

农田土壤水分和盐分的空间变异性及其协同克立格估值

通过对一块面积为1hm2麦田内的98个观测点取样分析,测定了两个时期的土壤水分和盐分含量。结果表明两个时期的土壤含水量均服从正态分布,底层盐分均服从对数正态分布,而表层的盐分分布具有不确定性。两个时期土壤水分和盐分的变异系数分别属于弱变异和中等变异强度。通过结构分析,发现两个时期的水分和盐分均在一定范围内存在空间相关性。对两个时期土壤水分和盐分空间分布的动态变化进行了比较,同时采用CoKriging方法进行估值,与Kriging法相比,其估计方差减少百分数最大达到了136.3%。     

OMIS成像光谱数据信噪比的估算

实用型模块化成像光谱仪 (OperationalModularImagingSpectrometerOMIS)是一种带有稳定平台的新型机载遥感器。具有 12 8波段 ,覆盖了从可见光到热红外的光谱范围 ,其应用范围有地质、农业、林业和海洋等领域。在分析OMIS数据中的噪声特性之后 ,指出OMIS系统中各通道的噪声是和信号无关的加性噪声 ,噪声自身并不相关。并且对比分析了现有的 4种信噪比估算方法。指出基于空间和光谱维去相关的方法比较可靠 ,并给出实际的计算结果。最后指出在大气订正后 ,图像数据的信噪比能充分反映仪器的信噪比性能。     

深圳企业GIS空间分布格局研究

针对深圳市城市内部企业空间分布相关研究较少、城市产业空间结构规划缺少相关参考的问题,该文基于2012年数字城市数据,采用区域密度模型和地统计学GIS分析方法,从整体模型、方向变异性等方面展开对深圳企业空间分布格局的研究。结果表明:整体上深圳企业分布密度基本呈现从市中心向外递减的规律,在同一数据来源下运用圈层距离采样法能提高企业区域密度模型拟合精度;同时计算结果显示:相比人口分布,深圳企业空间分布更符合克拉卡模型,通过半异函数揭示出深圳企业对周边地区亦产生影响力。     

南京市土地利用强度指数异质性研究

以南京市江宁区和溧水县为例,利用半方差变异函数和分形维数对研究区两个时段的土地利用强度指数进行了空间变异特征分析。研究表明:变异函数基台值的增加和变程的下降说明从1988年到2001年研究区建筑用地急剧增加,打破了土地利用强度在空间范围内的平稳性。2001年与1988年相比,研究区空间结构比例较高,表明城市化过程中土地利用状况仍主要受客观地形等结构性因素影响,存在着明显的集聚效应;同时2001年分形维数也较高,表明其空间变异性较为剧烈,此时人的干扰情况较为复杂,呈现明显异质性。研究同时表明对土地利用强度指数进行空间异质性分析能挖掘出更多的土地利用信息。