基于地图直接对比的土壤空间表达尺度效应研究——以封丘土壤属性制图为例

将封丘县3 608个土壤样点分为3 463和145个点,分别构成制图数据总集和验证数据总集,再从制图数据总集中通过4%～96%的多尺度随机抽样,构成17个制图子集。分别按Kriging、IDW和以点代面法对土壤有机质、有效磷和速效钾进行预测制图,基于地图直接对比计算制图子集和制图数据总集制图结果的相关系数以评价土壤属性图变化的尺度效应,并与验证数据集评价的多尺度制图结果进行了对比。最后,采用多子集制图结果的变异系数指示多尺度地图表达的不确定性,并将其与基于Kriging估值方差及随机模拟的不确定性表达进行了对比。研究表明,基于地图直接对比可发现,制图效果与样本数量具有显著的分形关系,且分形维数受制图方法和土壤属性空间可变性的双重影响:同样条件下以Kriging方法最小,而以点代面法最大;以土壤速效钾最小,而土壤有效磷最大。验证数据集实测值和估计值的相关系数及均方根误差没有表现预期的分形特征。Kriging估值方差及随机模拟表达的单一尺度制图不确定性明显受采样点分布与Kriging估值大小影响,而基于地图直接对比的多尺度制图的不确定性更客观地反映土壤自然变异,其中土壤有机质、土壤速效钾有较强规律可循,而土壤有效磷则没有规律。

典型空间插值模型稳定性及其影响因素研究

该文以农业土壤重金属Cd、Cu为研究对象,将研究区域722个样点,随机均分为2个均等数据集。分别利用IDW法、普通Kriging法对2个数据集进行制图模拟,基于地图直接对比方式,分析2种常用插值方法制图稳定性及其影响因素。通过5次抽样制图对比分析,结果表明:IDW法制图差异度主要集中在<20%以下,差异度较高区域在空间上分布相对分散。普通Kriging法在制图差异度<10%和10%～20%的区域所占比例低于IDW法,在差异度>30%所占比例远高于IDW法,空间上呈大片面状分布。IDW法插值结果稳定性相对普通Kriging法高,制图结果空间格局的重现率更高。制图结果稳定性受样本数据空间结构性影响,空间变异越大,插值结果差异值和差异度越大,且普通Kriging方法受样本点数据空间变异性影响更为明显。因此,在开展土壤重金属污染评价生产实践过程中,对于空间变异性较大的土壤属性,以及对空间变异性较大的局部区域,需要考虑增加采样点密度,以提高插值的精确度和保证插值结果反映真实土壤属性空间分布的规律。

基于地图直接比较的不同插值方法制图效果及影响因素分析——以新乡县为例

利用新乡县2008年测土配方施肥项目2 694个土壤农化样点数据,选取有效磷和缓效钾为研究对象,基于地图直接比较,对比研究了常见插值方法(IDW、Kriging、PRP)的土壤养分制图效果及影响因素,以期为土壤调查和制图实践提供参考。结果表明:不同插值方法制图效果受土壤养分属性空间变异性及样点个数影响。对于土壤空间变异结构性较强的缓效钾,当样点数为300个时,IDW、Kriging法制图结果均已达到较高可信度。对于空间变异随机性较强的有效磷,当样点数介于700~900个时,IDW法制图结果比较可信;当样点数为1 100个时,制图结果达到较高可信度。3种方法中,PRP法制图效果均不理想,且尤其不适用于空间随机性变异的土壤养分。总之,3种插值方法的制图优劣为Kriging>IDW>PRP。