滑动窗口的普通克立格方法在降水量插值中的应用

利用2009年全国2200个观测站降水量资料,使用滑动窗口的普通克立格方法对降水量资料进行格点化估计。针对滑动窗口的普通克立格方法在降水量格点化应用中存在的问题,设计了3种技术处理的试验方案。比较了全局搜索与方位邻近方法的误差,讨论了最大影响半径及屏蔽效应对插值效果的作用。提出了方位邻近法的样本点选择策略,结果表明,相对传统滑动窗口的普通克立格方法较常使用的全局搜索法而言,方位邻近法显著降低了计算资源的耗用,同时又具有较高的插值精度,特别是在站点密集地区有突出的优势;试验结果也表明:变程为4°～5°的经(纬)线弧长时,在方位邻近法下,我国大部分区域有较好的插值效果;屏蔽效应弱,ε取值为0.1时,降水量插值准确率较高,随着ε增大,插值误差也逐渐增大。

普通克立格方法的奇异性问题研究

普通克立格方法是一种广泛应用于各种地质领域的线性插值方法。在普通克立格方法实际应用中,有时会出现方程无解的问题,而这些问题的出现往往与协方差函数的选取以及取样点的空间分布有关。这里通过对协方差函数的严格正定性分析,以及对取样点的空间分布对协方差阵奇异性的影响分析,试图拓展对普通克立格方法奇异性分析的各种思路,从而让人们在普通克立格方法的实际应用中找到奇异性无解的原因,有意识地避免可能发生的奇异性无解问题。

析取克立格方法分析

非线性空间信息统计学主要包括对数正态克立格、指示克立格、析取克立格、条件期望等理论方法。通过源代码和运行结果对各种克立格方法在数据特点、时间复杂度等方面进行了比较。DK估计较普通克立格更有效。首先,DK考虑到了Z(x)的二维概率分布,充分应用有效信息,克服了线性克立格的前提条件太少,导致数值离散性大时,估计不够准确的缺点;其次,DK利用区域化变量的非线性组合估计,所以可以方便地得到变量的任意函数的估计结果,在局部可回采储量等方面比线性方法更容易、结果更准确。

克立格自动网格化方法

本文介绍了普通克立格方法和变差函数的理论基础,在此基础上编程实现了克立格方法的自动网格化,成为矿产资源评价系统(MRAS)的组成部分。

刚果金SICOMINES铜钴矿床资源量估算的普通克里格研究

文章通过Surpac软件建立了SICOMINES铜钴矿的地质数据库,划分矿化区域,应用地质统计学理论分析了矿床Cu品位变异函数数学模型,采用普通克里格法对矿体Cu品位进行了估值,估值结果能够更详尽地展现矿床的矿量、Cu品位在三维空间的变化规律,为更经济合理地规划开采矿床奠定了可靠地质资源基础。

地质统计学在多金属矿床储量计算中的应用研究

借助国际矿业软件Surpac建立了矿床地质数据库,筛选出矿体内钻孔样品数据并对其进行组合。根据组合样的统计分布特征,应用地质统计学理论建立了品位参数变异规律的数学模型,采用加权多项式回归法自动拟合求得实验变异函数,经交叉验证,优选出理想的实验变异函数参数值。根据理想的实验变异函数参数值,采用普通克立格法对矿体金属元素品位进行了估值,运用估值结果分别按各金属元素和中段进行了储量计算,并与矿山实际勘探获得的储量进行了对比。结果表明,所建模型可靠,计算结果准确,可用于辅助地质及采矿工程师进行资源评估、采矿设计及计划编制等工作。

横断山北部生态脆弱区土壤磷素空间分布特征

根据90个样点表层(0～20cm)土壤磷素的化验数据,在ArcGIS8.1平台上运用地统计学方法研究了横断山北部土壤磷素的空间分布特征及其影响因素.结果表明,该区土壤全磷和速效磷含量均属中上水平,全磷含量达1.20±0.66 g kg-1,速效磷含量达13.7±12.6mg kg-1.土壤全磷空间分布总体上呈团状或块状,高值区(1.8～2.8g kg-1)主要分布于雅砻江流域西岸甘孜、新龙段和金沙江白玉、巴塘段之间的区域,并向西北和东南方向逐渐减少,低值区(＜0.7g kg-1)则主要分布于稻城县南部以及莫拉山以南德格以北的一个狭长区域;速效磷空间分布总体上呈小团块状,高值区(28～55mg kg-1)主要分布于雅砻江中游的甘孜县东部和西部,并向西北和正南方向逐渐减少,低值区(＜12mg kg-1)则主要分布于研究区东南部和南部边缘.成土母质本身含磷量和风化程度的不同使得磷素空间分布存在一定的水平、垂直分布特征.土地利用方式、海拔和坡度通过气候差异或土壤侵蚀程度来影响磷素含量.

江西兴国水土流失治理区土壤有机质动态变化

在ArcGIS8.1软件系统平台上,用普通克立格和概率克立格等多种方法研究潋水河流域土壤有机质含量的动态变化特征。结果表明,潋水河流域106个样点的土壤有机质平均含量增加,由1981年的18.16±7.23g/kg增加到2002年的19.14±11.25g/kg;2002年土壤有机质含量为(30.0～40.0g/kg)、(20.0～30.0g/kg)级地的面积扩大,所占流域面积比分别较1981年增加11.38%和28.54%。近20年来该流域内水田、旱地和林地的土壤有机质平均增加量分别为2.3g/kg、3.5g/kg和3.1g/kg,坡度≤2°、2～6°、6～15°、15～25°和>25°的土壤有机质平均增加量分别为1.8g/kg、2.6g/kg、3.3g/kg、3.6g/kg和4.0g/kg。结合概率克立格法和加权平均法探讨了<10.0g/kg含量水平下区域土壤有机质的概率分布特征,其几何平均概率由1981年的0.2008下降到2002年的0.1503。

红壤丘陵区村级农田土壤养分的空间变异与制图

以红壤丘陵区桃源县的王家墙村为例，通过GPS定位共取得522个耕层（0～20cm）土壤样品．运用地理信息系统（GIS）和地统计学相结合的方法，分析了红壤丘陵区村级农田土壤养分的空间变异规律并进行了空间异质性的比较．结果表明：在各向同性下土壤有机碳的变程最大，为261m：全氮次之，为208m；全磷最小，为133m．在村级尺度下有机碳和全氮的分形维数较低分别为1．874和1．886，全磷的分形维数较高为1．939．土壤有机碳和全氮在NE150°方向上呈现出明显的条带状梯度变化，并表现出了极为相似的空间分布格局．地形的梯度变化直接导致了景观格局相应的变化，进而形成了有机碳和全氮的空间格局从高值区到低值区的梯度变化．土壤全磷的空间斑块分布变得更加琐碎并呈现镶嵌的“星空”状分布，而没有表现出明显的条带状分布，在NE150°方向上也没有形成对称的分布格局，这与其自身不易移动的特性有关．从标准化变异函数的曲线可以看出，土壤养分空间结构的变化与分形维数的变化规律一致．

黄河三角洲多尺度土壤盐分的空间分异

本文利用多尺度采样数据,探索了两个深度土壤盐分的空间分异,分析了不同尺度、深度土壤盐分的变异系数和空间相关性(结构方差与基台值之比)的变化,揭示了形成这种空间变异的地貌因素,最后利用普通克立格(ordinary kriging)方法对土壤盐分的分布进行了估测。分析发现,研究区土壤盐分的空间变异具有三个尺度。随着采样间隔的增加和区域的扩大,盐分分布空间相关性增强,且下层比上层具有更高的空间相关性。地貌因素(微地貌类型、坡度和高程)均具有较高的空间相关性,当与地貌因素关系密切时,该尺度及深度的土壤盐分空间相关性就大;反之,则小,这时可能主要受具有较小空间相关性其他因子的影响(如人为活动)。最后对合理的土壤采样提出了建议。

塔里木盆地年平均气温的分形特征研究

根据分形理论、相空间嵌入定理、Grassberger和Procaccia提出的计算分维数的方法，对塔里木盆地22个气象台站50年（1956—2005）的年平均气温时间序列数据进行分析，计算其分维数，进一步应用普通克立格法、采用变异函数的指数模型对分维数进行了空间插值。研究结果表明，（1）该区域年平均气温的分维数为2．22～2．64，它提供了该区域气候吸引子的自相似结构的基本信息，表明模拟该区域气候系统至少需要3个独立变量，（2）分形维数的空间分布与地形地理位置密切相关，在地形地势复杂的地方及有地表径流的地方分维数的值较高，譬如在盆地边缘砾石带、盆地边缘绿洲带、盆地东部的罗布泊湖盆区分形维数均较高，约为2．55～2．57，表明这些地方气候变化较为复杂，沙漠腹地分形维数较低，约为2．51～2．55，气候系统的复杂性相对较低。

纯时间域多元信息地质统计学

随着人们动态地认识客观世界的要求日益增加，时空域中的多元信息地质统计学技术研究受到重视。本文在时间域内对几种纯时间域克立格技术进行了研究，重点对纯时间域中的普通克立格（ＴＯＫ）、简单克立格（ＴＳＫ）及泛克立格（ＴＵＫ）进行了论述，也对纯时间域中的协同克立格（ＴＣＯＫ）和指示克立格（ＴＩＫ）作了简要的概括。

基于地理信息系统的儿童结核病疫情插值分析

目的探讨四川省茂县儿童结核病发病率的空间地理分布模式及规律，为儿童结核病的有效防控提供科学依据。方法采用地理信息系统技术和普通克立格插值分析方法对“5·12”地震重灾区四川省西北部结核病高发山区的儿童结核病相关资料进行分析处理。结果海拔和人均年收入分布与儿童结核病发病率之间有明显的相关性（R=0．671，P=0．021〈0．05和R=0．703，P=0．032〈0．05）；儿童结核病高发区分布以雅都乡、曲谷乡、维城乡、洼底乡为中心，且随着与该地区距离的加大，发病率逐渐降低。结论四川省茂县儿童结核病发病率呈明显的地域分布规律。

渗流弥散的空间变异性及空间插值方法的比较研究

水质模拟与预测是评价和保护地下水工作中不可或缺的重要程序。由于地下水的储藏与运行特性及实际条件的限制,人们在对其进行观测时往往只能得到有限的监测结果,因此需要借助已知点信息来对未知点水质空间分布特性进行估计。现行的空间变异性估计方法很多,使用何种方法可以获得对渗流污染物运移空间变异性的最优估计,成为研究的重要课题。本研究选取反距离加权法、趋势面法、普通克里格法以及方位-分维法作为研究对象,用其对所渗流弥散实验的监测样本在不同的样本密度下进行空间插值,通过各种方法的估值精度的对比,对其在渗流污染物空间估计中的的估计效果做出评价。

多孔介质非均质性空间变异最优估值方法

在地下水环境污染物空间分布模拟和预测中,必须准确获得各种地下水环境污染物的迁移参数。由于自然界中多孔介质具有非均质各向异性的特点及地下水环境具有多种因素的复杂性,造成了其中的污染物迁移具有复杂的空间变异性,因此,如何利用有限的监测数据来实现地下水污染物浓度的精确估值有着重要的实际意义。文中以廊坊市为例,应用反距离平方加权法、趋势面法、普通克立格法及协同克立格法对能够反映多孔介质非均质特性的参数进行了估值效果的比较分析。研究结果表明,克立格法是研究参数空间变异性局部最优估值方法。

基于多基因遗传规划的矿石品位估计

由于矿床形成过程复杂、控制因素多,导致估计矿石品位相对困难.尽量降低矿床预测中的估计误差对矿产资源的开发和利用是至关重要的.克立格法被认为是最佳的品位估计方法,其必须满足对于品位空间分布的平稳性和内蕴假设.但实践上,大部分的品位数据具有稀疏、不规则而复杂的空间分布,这有时会导致克立格法违反平稳性和内蕴假设.本文提出基于多基因遗传规划的矿石品位估计方法,并将其与克立格法进行对比.结果显示,基于多基因遗传规划的方法不需要关于空间分布的假设.这样,简化了实施矿体品位预测的条件,并能取得较好的预测结果,可应用于复杂矿体品位的预测.

多孔介质非均质性空间变异结构分析

非均质多孔介质的空间分布具有随机性与结构性的双重性质。地统计学方法在研究具有结构性和随机性双重性变量的空间变异性方面具有极强的科学性。本文在地理信息系统平台ArcGIS上,采用Geostatistical Analyst地统计学分析模块中的kriging插值方法研究非均质性多孔介质的空间变异性。以河北省廊坊市地下水污染物的现场数据为研究对象,利用普通克立格法对氟化物、硫酸盐、氯化物和汞浓度的空间变异性进行分析。

洪泽湖农场土壤碱解氮含量的地统计学和GIS分析

应用地统计方法和GIS技术,研究了洪泽湖农场土壤碱解氮的空间分布规律,较为精确地衡量了农场速效氮的供应能力。该方法和结果对于在农业生产中合理施肥、发展精确农业、农业可持续发展等都有重要的参考价值。

洪泽湖农场土壤速效钾含量的地统计学和GIS分析

为了探索江苏省洪泽湖农场土壤速效钾的空间分布规律,精确衡量其土壤速效钾的供应能力,通过网格取样方法、利用GPS定位取得该农场的180个耕层(0～20cm)土壤样品,应用地统计学分析方法进行实验变差函数的计算和最适合模型的拟合,得出土壤速效钾最好的理论模型为球状模型,随后用普通克立格估值方法绘制了土壤速效钾的空间分布图。通过对不同阶数趋势的土壤速效钾克立格(Kriging)插值误差的综合比较,表明其趋势效应参数应选取二阶。克立格估值标准差(KSD)作为内插象素值的标准差,为提高速效钾的制图精度提供了有用的信息。应用地统计方法和GIS技术研究土壤养分的空间分布规律、衡量土壤养分的供应能力,其方法和结果对于在农业生产中合理施肥、探索发展精确农业、农业可持续发展等方面都有重要的参考价值。