土壤饱和导水率空间预测的不确定性分析

当土壤转换函数应用于土壤水力性质估计时,对于预测值的不确定性往往容易被忽视。为了有针对性地提出减少这种不确定性的方法和措施,提高土壤转换函数的实际应用能力,以两种现有的土壤转换函数(Vereecken和HYPRES模型)为例,将其应用于山东省平度市土壤饱和导水率的空间预测,并利用拉丁超立方抽样(LHS)方法对预测结果的不确定性进行了分析。结果表明,饱和导水率空间预测的不确定性主要来源于土壤基本性质的空间插值误差和土壤转换函数自身的预测误差。当Vereecken模型应用于饱和导水率空间预测时,预测结果的不确定性主要由土壤基本性质空间插值误差所决定,土壤转换函数预测误差的影响较小,而HYPRES模型则是受二者的双重影响。     

面向稀疏散布数据集的时空Kriging优化

时空Kriging法通过将变异函数向时空域进行扩展得到时空变异函数,有效地利用时空邻近的采样点综合进行插值,由于时空稀疏散布数据集具有单一时刻下样本点数量少以及时空分布不规律的特点,难以满足使用时空Kriging插值法的基本条件,导致插值精度不高,据此本文提出了优化方法：通过多时段叠置拟合空间变异函数的方法,综合利用时空邻域内的采样点以解决单一时刻下空间邻域内数量不足情况;控制时间变异对空间变异函数拟合的误差影响;采用积合式模型构建时空变异函数进行插值。最后使用Argo海温数据进行插值实验,在相同条件下与时空Kriging法以及时空权重法的交叉验证结果对比得出,该方法在保证拟合所需采样点数量要求的同时,有效削减了一般时空Kriging法中时间变异对空间变异函数拟合结果的干扰,插值结果的绝对误差均值从0.5降低至0.2以内,稳定性进一步增强,改善了时空Kriging法在稀疏散布数据条件下精度上的不足。     

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。     

Space-time mapping of soil salinity using probabilistic bayesian maximum entropy

The mapping of saline soils is the first task before any reclamation effort. Reclamation is based on the knowledge of soil salinity in space and how it evolves with time. Soil salinity is traditionally determined by soil sampling and laboratory analysis. Recently, it became possible to complement these hard data with soft secondary data made available using field sensors like electrode probes. In this study, we had two data sets. The first includes measurements of field salinity (EC_a) at 413 locations and 19 time instants. The second, which is a subset of the first (13 to 20 locations), contains, in addition to EC_a, salinity determined in the laboratory (EC_2.5). Based on a procedure of cross-validation, we compared the prediction performance in the space-time domain of 3 methods: kriging using either only hard data (HK) or hard and mid interval soft data (HMIK), and Bayesian maximum entropy (BME) using probabilistic soft data. We found that BME was less biased, more accurate and giving estimates, which were better correlated with the observed values than the two kriging techniques. In addition, BME allowed one to delineate with better detail saline from non-saline areas.     

ESDA支持下的GPS高程转换模型研究

基于探索性空间数据分析(exploratory spatial data analysis,ESDA)及Kriging插值理论,提出了顾及高程异常空间变异性的GPS高程Kriging拟合模型。根据逐步比较法的思想,将影响Kriging插值的因子进行组合,得到5种典型建模方案。通过分析比较方案的误差,确定ESDA支持下的高程转换最佳模型ESDA-K。以某测区的高程异常数据为例,进行ESDA-K和神经网络等不同拟合方法的比较分析。结果表明,ESDA-K模型的精度优于其他方法,而且精度稳定,克服了传统方法的局部振荡、过学习、易陷于局部极值等不足。     

基于改进Kriging插值模型的城市地面沉降变形趋势面模拟

从建筑物荷载引发地面沉降的机理模型出发,综合考虑建筑物产生的附加应力以及地基土壤压缩性质对沉降量的影响,构建了改进克里金插值模型。通过实际应用证明,使用改进克里金插值模型进行城市地面沉降空间趋势面模拟和计算,能够准确清晰地反映沉降变形的大小和趋势,从而为地面沉降的空间建模与可视化分析、总结建筑物荷载作用下城市地面沉降的变形规律奠定基础。     

裂隙岩体渗透性空间分布的指示克里格估值

本文较详细介绍了指示克立格估值的基本方法和原理，以指示变异函数为基本工具分析了向家坝坝址区裂隙岩体渗透性空间分布的结构特征，表明该址区裂隙岩体渗透性存在明显的各向异性特征；在此基础上用指示克立格法对未采样点处进行估值，估值结果显示坝址区裂隙岩体渗透性存在明显的壳状渗透结构特征.通过这一实际应用，表明指示克立格法可以较好地描述裂隙岩体渗透性的空间分布规律.     

克里金参数估值法及其在参数估计分析中的应用

为考虑岩土介质参数的空间分布的结构性和随机性等不确定因素,引入了克里金参数估值法。采用变异函数描述参数在空间结构上的变化,建立其空间变异规律的数学模型,从而实现对岩土参数的估值。通过实例分析揭示了克里金估值法具有反映“过滤效应”和“集团效应”的优点,对不同位置的数据赋予不同的权重系数,能够有效地反映参数空间变异结构,有利于对参数的合理化分析     

巴音布鲁克山区暖季人工增水作业区域的合理性分析

受经济、技术、装备等影响,地面人工增水作业更具普适性,但其精准作业难度高,导致人工增水作业效果的提升较为困难。为此,基于2017—2022年5—9月巴音布鲁克山区18个观测站点的逐日气象资料,利用协同克里金插值法,K-Means聚类分组法,基于降水特征的空间分布,从宏观层面上对人工增水作业布局的合理性开展分析,以期科学化开展增水作业,从而有效提高作业效益。结果显示：(1)在空间插值中,小雨的相对误差最小,插值精度最高,而大雨相反,导致“平滑效应”明显,不确定性较大。(2)暖季月均降水量自西向东呈减少趋势,高值区多位于中部和东北部沿山区域,发生的降水事件以小雨为主,而大雨虽然频率低,次数少,但和小雨一样是影响降水量变化的主要量级。(3)现用人工增水作业点的适宜性大多一般,受小雨和中雨月均频率的空间分布影响较大,而在宏观地理上,西部作业点布设的适宜性较东部高。(4)降水空间分布受西风环流和地势影响较大,因而作业布局合理性上,西部区域和北部区域最好。(5)根据地理特点,北部地势复杂,适宜选择西低东高的山面建立地面烟炉,西部地势平坦,适宜建立作业方向为NNW的流动火箭。     

几种建立DEM模型插值方法精度的交叉验证

建立DEM模型时需要对离散的高程点进行空间插值,实现这一目的的插值方法有很多种。文章主要选择了6种常用的插值方法,分别在平原、丘陵和高山几种不同复杂程度的环境下对其插值的精度使用交叉验证方法进行评估。结果表明,同样的插值方法对不同复杂程度的地形效果是不一致的,多种插值方法中以克里金插值方法的插值适用性最强,精度最高。