土壤特性的空间差异及其空间插值方法研究

对土壤养分的空间差异及其空间插值方法进行研究,获得田间土壤养分的连续空间分布,是精准农业技术体系中用GIS管理和分析土壤背景数据的一项基础性工作.本研究对一块面积为28533m2的旱地以30m×30m间隔采样,获36个有关土壤速效钾、速效磷和有机质含量的采样数据.用移动平均、趋势面拟合、点状克立格、逆距离加权等空间插值方法得到各种插值的连续空间分布,与同期用15m×15m采样间隔所得132个实际观察数据进行比较,结果表明几种插值方法并无显著差异,但其中以克立格和逆距离加权插值整体效果最好,尤以克立格指数模型最佳.     

站点密度对复杂地形PRISM月降雨空间插值精度的影响

【目的】利用降雨和高程与坡向等地形因子之间关系,分析站点密度对于坡面回归方程模型(PRISM)插值精度的影响,探究该模型的适用范围。【方法】以北京西北山区为例,基于研究区数字高程模型(DEM)、山地自动气象站点数据和降雨数据计算插值结果,采用反距离加权法(IDW)、克里金法(Kriging)和样条函数法(Spline)等插值方法,以及交叉验证和实测数据验证等方法进行数据对比,分析站点密度对插值结果的影响。【结果】当站点密度从0.55×10^-2个/km²降低到0.18×10^-2个/km²时,各种插值方法的插值精度均随站点密度的减少而降低,PRISM模型的变化程度最大,Spline的变化程度最小; 同时当站点密度逐渐降低至0.18×10^-2个/km²时,PRISM模型的插值误差超越Kriging和IDW,但仍在Spline之上。【结论】当站点密度较低时,PRISM模型优势不明显,建议使用IDW和Kriging。     

SAR影像几何校正中重采样和插值方法探析

几何精校正中重采样内插方法是为了使校正后的输出图像像元与输入的未校正图像相对应,根据确定的校正公式,对输入图像的数据重新排列。常用的重采样方法有最近邻点法、双线性插值和三次卷积法。考虑到上面3种方法的优缺点,提出一种快速重采样方法。     

地理信息系统在土壤属性制图中的应用

土壤属性空间分布图是土壤空间变异性最直观的表达形式，传统的土壤属性分布图的制作在很大程度上依赖于制图者的知识背景和主观判断，难以定量地反映土壤属性的空间变异性，随着空间统计理论和分析技术的发展，定量化的土壤属性制图方法已成为可能，本文在简要介绍地理信息系统(GIS)制作土壤属性分布图数学原理的基础上，以ARC/INF07．1为例，讨论了GIS在定量化土壤属性分布图生成中的应用问题。     

造纸废水污灌对土壤微生物数量动态的影响

初步研究造纸废水污灌对土壤理化性质的影响以及土壤中细菌、放线菌、丝状真菌等微生物数量的变化，分析了土壤理化性质与土壤微生物数量的关系。结果表明：污灌后土壤的含水率与有机质含量提高、钠离子含量下降是导致土壤微生物数量发生不同程度变化的主要原因。     

DEM数据对气温插值精度的影响分析

分析不同数量高程点参与气温空间插值,探索DEM对气温要素空间插值精度的影响,以期寻找提高气温要素空间插值精度的方法。使用四川省52个气象站点的2000—2009年平均气温数据,采用协同克里格方法对年平均气温进行空间插值。其中考虑到年平均气温与高程的相关性,以地形高程因素作为协同变量,并通过交叉验证的方法对插值结果进行对比分析。发现协同克里格插值效果优于普通克里格插值效果,但随着高程点的数量增加,插值精度随之降低,当高程点再增加时,插值精度保持相对稳定。考虑高程因素影响的协同克里格插值结果可以较真实地模拟气温的空间分布。     

基于GIS的空间插值方法研究

对地理信息系统空间数据分析中的空间数据插值方法从广义的角度分为点的插值和面的插值进行了论述,讨论了点与面的各种插值方法的理论基础、算法以及应用方式,并对空间插值的应用与推广及相关的问题进行了阐述．指出在运用空间插值方法时,要得到理想的空间插值效果,必须针对不同研究区的实际情况,对实测数据样本点进行充分分析,反复试验比较,以选择最佳的方法,并在运用一般插值方法的基础上,依据自身需要及学科的特点,对插值方法进行改进,进而提出适合各学科研究的更优的空间插值方法．     

耕作方法对土壤真菌数量和群落结构的影响

不同耕作方法对土壤真菌数量影响不大,但对真菌群落结构和种群构成却有显著的影响,翻耕0－10cm土层土壤真菌群落含有20种真菌,其中以Chrysosporium merdarium为优势种,Acremonium butyri为亚优势种;翻耕20－20cm土层含有17种真菌,以Sterile blackA为优势种,Stachyborys chartarum为亚优势种;翻耕20－30cm土层含有10种真菌,其中以Chaetomium bostrychodes为优势种,Sterile blackA为亚优势种,铁茬0－10cm含16种真菌,其中Sterile blackA是优势种,Chaetomium bostrychodes为亚优势种;铁茬10－20cm土层含有126种真菌,优势种为Sterile blackA,亚优势种为Talaromyces flavus,铁茬20－30cm含有14种真菌,其中Chaetomium bostrychodes为优势种,Talaromyces flavus为亚优势种,免耕0－10cm土层由23种真菌构成,Trichoderma viride和T.koningii为优势种,Talaromyces trachyspermus为亚优势种;免耕10－20cm土层由14个种类构成,Talaromyces trachyspermus为群优势种,Eupenicillium brefeldianum为亚优势种;免耕10－30cm土壤由9种真菌组成,其中Talaromyces trachyspermus为优势种。     

基于空间自相关的县域尺度土壤侵蚀抽样方法研究

【目的】探讨不同空间抽样方法和插值方法对土壤侵蚀预测精度的影响,为县域土壤侵蚀快速评价提供技术支撑。【方法】以沂蒙山区蒙阴县为研究区,GF-1号和GF-6号卫星影像、1∶1万地形图等数据为基础数据源,基于空间自相关理论,采用不同的空间抽样方法和空间插值方法,对研究区土壤侵蚀状况进行快速抽样预测研究。【结果】①根据全局Moran’s I指数、Z score和平均图斑类型,选取400 m×400 m方格为抽样单元最优尺寸。②与空间随机抽样、空间系统抽样方法相比,空间分层抽样样本容量最少(150个,其他样本容量最均超过250个),抽样精度最高(96.69%),抽样效率最高。③空间分层抽样下,普通克里金法和协同克里金法的计算结果与栅格计算法差异较小,相对差异分别为8.25%和9.85%(另两种方法的相对误差大于25%),但在空间分布上,受坡度影响的协同克里金法土壤侵蚀强度分布更为详细。【结论】综合考虑抽样调查的精度和工作量,在沂蒙山区县域尺度开展土壤侵蚀调查工作时,可采用空间分层抽样和协同克里金法或普通克里金法的方法进行土壤侵蚀快速预测,从而为区域生态环境保护提供重要数据支撑。     

土壤有机质空间变异特征研究

以面积4．7hm^2的农田为研究区，采用网格法选取了92个观测点取样，测定0～15cm耕层土壤的有机质含量。结果表明，土壤有机质表现为强烈的空间自相关，有机质的空间变异性主要由结构性因素引起，其变异函数符合指数模型。     

山东省多年气象要素空间插值方法比较研究

针对山东省境内气象站点分布比较稀疏的情况,以1990～2001年山东省17个气象站点的年平均降水和温度为基础数据,分别建立了平均降水和温度与海拔、经纬度和植被指数(NDVI)之间的回归方程;在此基础上建立模拟站点以增加气象数据的信息量。分别采用反距离加权法(IDW)、径向基函数法(RBF)和普通克里格法(OK)3种插值方法进行比较插值分析。结果表明:模拟站点的加入大大提高了插值的精度;采用的3种插值方法中,普通克里格法比反距离加权法和径向基函数法具有更为理想的插值效果。     

基于GIS的甘肃省气温空间分布模式研究

采用地理信息系统软件Arc/Info提供的空间插值方法,研究了甘肃省气温的空间变化规律.结果表明:甘肃省冬季(1月份)气温较同纬度地区偏低,气温的空间分布在地区分布上呈现出由东南向西北随纬度增加而逐渐降低的地域分异规律;夏季(7月份)气温较同纬度地区偏高,绝大部分地区高于20℃.经检验,用反距离加权法(IDW)模拟气温的空间分布具有很高的精度.     

饱和土体动力分析的双重网格插值算法

饱和土体作为液固两相介质常用Biot方程来分析土体颗粒与孔隙水间的相互作用.但对于不排水不可压缩饱和土体,由于受Babuska-Brezzi稳定条件的限制,用常规的等插值u-p混合有限元法求解基本控制方程将导致孔隙压力紊乱.针对上述情况,提出双重网格插值算法,通过对细网格中压力自由度运用插值技术,可使得独立位移自由度阶数高于独立压力自由度阶数,从而满足Babuska-Brezzi稳定条件,使得位移场和压力场单元插值阶数保持一致,并通过典型算例验证了该方法的正确性.     

施用不同肥料对土壤状况的影响

分别测定了天津郭村蔬菜地土样（主要施用农家肥）和小麦地土样（主要施用化学肥料）的pH、含水率、全氮、速效磷、速效钾和有机质的含量以及微生物的数量并进行比较．结果表明,蔬菜地土样除全氮含量比小麦地土样低33．23％外,其余所测指标均比小麦地土样高——含水率高18．46％,速效磷高0．0172g／kg,速效钾高0．054g／kg,有机质高30．89％;蔬菜地中细菌、放线菌、真菌、溶磷细菌和固氮菌的数量都高于小麦地,说明施用不同肥料对土壤的理化性质、微生物数量以及溶磷细菌、固氮菌的数量有很大的影响．     

两点边值问题基于三次样条插值的高精度有限体积元方法

针对常微分方程线性和非线性两点边值问题,提出了基于三次样条插值的高精度有限体积元方法,给出了具体计算格式,讨论了格式所具有的优良性质——正型性,并应用能量方法给出了收敛性分析,证明了格式按照离散能量模具有四阶精度。最后给出线性、奇异源项和非线性数值算例,验证了算法的有效性和广泛适用性。     

空间非齐次性和扩散行为对种群规模的影响

研究空间环境资源的非齐次和物种的扩散行为对于生物种群的影响.对一个单一物种的模型,结果表明:(1)空间环境的非齐次性能使种群规模变大;(2)总的种群规模会在适度的扩散速率的情况下达到最大值,而极端(过大或过小)的情形会对种群规模产生不利的影响,因此总的种群规模不是关于扩散速率的单调函数.