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1.
基于典型点的目的性采样设计方法及其在土壤制图中的应用 总被引：10，自引：2，他引：8
鉴于经典采样和空间采样存在的局限性,提出了一种旨在寻找典型点的目的性采样设计方法。该方法通过分析与目标地理要素空间分布具有协同变化关系的环境因子,提取地理要素空间变化的典型模式,进而在典型模式上布设样点,即可获得典型点,从而减少所需样本量。以位于黑龙江鹤山农场的2个研究区为例,分别选择土壤厚度和表层有机质2个土壤属性,通过对土壤属性空间变化的4个协同环境因子进行模糊c均值聚类,获得对应土壤属性空间变化模式的环境因子组合;根据其模糊隶属度结果设计典型点并进行采样,最后结合典型点的属性值与环境因子组合模糊隶属度结果,采用加权平均模型得到土壤属性空间分布图,反映了土壤属性随地形变化的连续性分布。基于独立野外验证点,选择了4个评价指标对所得属性图进行定量评价。结果表明：2个研究区验证点集的预测值和观测值一致性指数均较高,可见本研究提出的方法是一种有效的样点布设方法。研究还对在每一环境组合类设计不同数量典型点所得土壤属性制图结果的差异进行了讨论,认为典型点增多并不一定能提高土壤属性空间推测的精度。 相似文献
2.
土壤制图中多目标属性的环境因子及其尺度选择——以黑龙江鹤山农场为例 总被引：1，自引：0，他引：1
研究影响不同土壤属性空间分布的协同环境因子及其作用尺度,对于理解不同土壤属性的成土发展、土壤推测制图及针对多种土壤属性的空间采样设计具有重要意义。针对多种土壤属性,探索不同土壤属性的重要相关环境因子及其作用尺度,并就不同环境因子及其尺度的不同对土壤属性推测制图的影响展开研究。以黑龙江省鹤山农场为研究区,以表层砂粒、粉粒、黏粒、有机质含量和土壤厚度5种土壤属性为研究对象,根据计算邻域窗口大小的不同,生成173个不同尺度的地形因子,对单尺度地形因子和多尺度地形因子进行重要性排序,并根据重要性排序构建单尺度环境因子集1和多尺度环境因子集2,和基于专家知识选出的基准环境因子集3进行制图精度的对比。结果表明：当单尺度地形因子进行重要性排序选择时,所选出的5种土壤属性的重要相关环境因子与基准环境因子集3明显不同。当多尺度环境因子参与时,尽管对各土壤属性的作用尺度不同,各土壤属性排名靠前的因子绝大多数是基准环境因子。砂粒和粉粒的重要相关因子及作用尺度相当,但与黏粒的重要相关因子和作用尺度差别很大,有机质和土壤厚度的重要相关因子十分相似。环境因子集2较基准环境因子集3的制图精度显著提高,RMSE均值提高百分比为7.8%~21.3%,较环境因子集1的制图RMSE均值提高百分比为8.7%~16.5%。因此,针对不同的土壤属性进行制图或采样设计时,需充分考虑其环境因子和作用尺度的不同,针对基准环境因子选择适宜的尺度较选择不同的相关环境因子更重要。 相似文献
3.
干旱区大尺度土壤盐度信息环境建模——以新疆天山南北中低海拔冲积平原为例 总被引：4，自引：0，他引：4
区域空间信息有助于决策者针对特定潜在和既定的土壤盐渍化区域制定改良和优化政策,以避免灌区水土资源的不合理配置和干旱区土地生态系统持续性退化。然而现存区域尺度土壤盐度数据以矢量方式留存,多边形内部土壤属性无空间变异性,缺乏实时更新,对当下实际指导作用具有一定的局限性。随着人类活动的加剧,土壤及其结构性退化正加速危害土壤质量和健康。对此,急需更新或升级,用于刻画干旱区生态系统中土壤盐度数据,以辅助制定相关政策,减缓土壤盐渍化的危害。针对此问题,本文基于代表性等级的采样设计方法（Integrative Hierarchical Sampling Strategy, IHSS）,获取少量典型样点,结合土壤—环境推理模型（soil land inference model, SoLIM）,尝试推理区域尺度土壤盐分含量信息。研究以新疆天山南北中低海拔冲积平原为案例,仅以23个代表性样本,推理陆表（0~10 cm）土壤盐分含量,源自3个典型绿洲94个野外样本的验证数据显示,依据评判标准,预测结果与实际情况较为相符,与线性回归模型相比,具备处理土壤与环境变量之间非线性关系的SoLIM,推理精度更高。所以,研究认为模糊隶属度加权平均的方法（IHSS-SoLIM）可以通过较小的建模点得到更好的预测效果,可作为区域尺度土壤盐度推理的备选方案。 相似文献
4.
模糊坡位信息在精细土壤属性空间推测中的应用 总被引：2，自引：1，他引：1
坡位的空间渐变特征影响着小流域及坡面尺度上的土壤、水文、地貌等现象和过程,因此对精细尺度下的地理建模(如土壤空间信息推理)有重要作用。虽然目前已有多种模糊坡位信息定量提取方法,但所得到的模糊坡位信息还缺乏实际应用。本文以精细尺度下的土壤属性空间分布推测为例,对此展开探索。应用模型假设:(1)在小流域内,地形因素主导着土壤属性空间分布的变化;(2)典型坡位上对应分布着典型的土壤属性值,土壤属性与坡位之间存在协同变化关系。据此建立以模糊坡位信息对各类典型坡位上土壤样点属性值的加权平均模型,推测土壤属性的空间分布。模型应用于黑龙江省嫩江流域一个地形平缓的小区(面积约60 km2),通过一个以坡位典型位置作为原型的模糊坡位定量方法提取5类坡位(山脊、坡肩、背坡、坡脚、沟谷)的空间渐变信息,对土壤表层有机质含量的空间分布进行推测。推测结果通过研究区70个土壤采样点进行评价,以推测结果与评价样点集之间的相关系数、平均绝对误差、均方根误差作为定量评价指标,与使用常用地形属性的多元线性回归模型推测结果进行对比。评价结果表明,仅使用极少建模点的加权平均模型的推测结果优于多元线性回归模型的推测结果。 相似文献
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数字土壤制图研究综述与展望 总被引：4，自引：0，他引：4
土壤的空间分布是土壤形成与发展过程的体现。数字土壤制图是一种新兴的、高效表达土壤空间分布的技术方法,在过去的30年取得了飞速发展。其理论基础为土壤成土因子学说和地理学第一定律。国内外学者在获取环境变量数据、采样方法、制图模型方法和土壤图产生及评价方面开展了大量的研究,应用案例也从小范围到大区域,甚至是全球尺度。未来数字土壤制图的发展方向包括：环境变量刻画的新技术,特别是体现人类活动方面的环境因子;新型数据和遗留数据的有效利用;土壤发生学知识与数学模型的紧密结合的新型推理方法;支持大数据多终端的计算模式。 相似文献
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基于无人机低空摄影测量获取到的高分辨率数字正射影像图/数字高程模型（DOM/DEM），选取榆林榆阳区岔河则乡附近一片较为典型的风沙草滩为研究区，分别对沙丘地形因子（坡度、地形起伏度、地表粗糙度、剖面曲率）、斑块形状指数及植被覆盖度进行提取并构建稳定性评价体系，然后利用GIS空间分析功能对该区域内的沙丘稳定性进行了评价。结果表明：（1）无人机航测以便捷高效的特点，可生成高精度地形数据并实现小尺度沙丘地形特征提取；（2）在人工飞播固沙和风沙缓慢侵蚀的双重作用下，研究区已体现出较为稳定的风沙草滩区特有地貌环境特征；（3）该区域已经拥有一定程度的抵抗力稳定性，但不具备恢复力稳定性。 相似文献
7.
坡位渐变信息的模糊推理 总被引：5，自引：0，他引：5
坡位的空间变化通常是渐变的,定量的坡位空间渐变信息对于精细尺度上的坡面土壤侵蚀、预测性土壤制图等应用具有重要意义。现有基于栅格DEM的坡位模糊识别方法,或是仅在属性域内模糊聚类,忽略了空间信息;或是需要繁琐的规则进行模糊分类,实用性受限。本文建立了一种基于相似度的模糊推理方法,根据各类坡位在空间上的典型位置,计算其他位置与典型位置间的相似度,从而对坡位空间渐变信息进行系统、定量的描述。应用表明本方法能够合理地描述山脊、坡肩、背坡、坡脚、沟谷等重要坡位类型的渐变信息,所获得的坡位渐变信息也能够合理地解释土壤样点的A层土壤含砂量随坡位渐变的变化趋势。 相似文献
8.
基于地学信息的土壤属性高精度曲面建模 总被引：5，自引：1，他引：4
目前土壤属性的曲面建模面临两大问题,一是缺乏足够多的采样点进行模拟,二是采样点的土壤属性与环境变量间存在非线性关系。高精度曲面建模(HASM)方法在如何融合地学信息对土壤属性进行空间插值,尚需深入研究。本文提出高精度曲面建模与地学信息相结合的土壤属性空间插值方法(High accuracy surface modeling for soil properties, HASM-SP),分别基于研究区的土壤类型、土地利用类型和母岩类型,模拟了江西省典型红壤丘陵区土壤的速效磷(AP)、锂(Li)、pH、碱解氮(AN)、全钾(K) 和铬(Cr) 6 种土壤属性的空间分布。将HASM-SP与普通克立格(OK)、OK与地学信息相结合的方法(OK-Geo) 和分层克立格(SK) 相对比,结果表明：结合地学信息可以使插值方法(HASM-SP和OK-Geo) 模拟结果的平均误差更趋近于0;相对于其他3 种方法,HASM-SP具有较小的平均绝对误差和均方根误差。从模拟的空间分布图上来看,HASM-SP获得了由于地学要素类型突变导致的土壤属性空间变异的细节信息。因此,基于地学信息的土壤属性高精度曲面建模方法(HASM-SP) 与传统插值方法相比,不仅提高了土壤属性空间分布的模拟精度,还能更好地刻画突变边界处土壤属性的空间变异,使土壤属性分布图更好地符合地学规律和实际情况。HASM-SP的提出对于丰富土壤属性的高精度曲面建模理论具有重要意义,并为土壤管理、精准农业的实施以及区域环境规划等提供科学依据。 相似文献
9.
坡向和微地形对大型土壤动物空间分布格局的影响 总被引：10，自引：4，他引：6
尽管在景观和区域尺度上对土壤动物空间分布格局的研究已较多,但在小尺度上对局部微生境条件如何影响土壤动物多样性及其空间分布格局的研究还很少。以典型温带次生林为研究对象,采用样方法系统调查了林地阴坡和阳坡4个不同地形部位大型土壤动物群落的密度,并测定了不同地形部位的生境条件。采用三因子方差分析和对应分析等方法定量研究了坡向和地形部位对大型土壤动物群落密度的空间分布格局的影响。主要表现在：①在采集到的160个土壤样品中共检测到动物个体4 148个,分别隶属于26个不同的土壤动物类群;②坡向和地形部位对土壤动物的空间分布格局有显著的影响,但不同土壤动物类群对坡向和地形部位的响应模式存在一定的差异,这种差异的形成可能与不同土壤动物类群的生活习性和生物学特征密切相关。其结论是：在小尺度上,林地的坡向和微地形条件主要通过影响局部小生境的生物和非生物因子组合特征而对土壤动物的空间分布格局产生重要影响。 相似文献
10.
土壤厚度信息对土壤碳储量估算、水文-生态过程模拟等有着重要影响,但我国北方石质山区缺乏现势性好、分辨率高的土壤厚度分布数据及其快速获取方法。基于北方石质山区土壤厚度的分布特点,先将地貌信息和植被类型叠加生成制图单元,再根据每类单元的特征,针对性地选取地形参数和地表覆被参数作为指示土壤厚度空间分布的环境变量,结合少量土壤样点,依据模糊推理模型,构建了基于分层制图策略的土壤厚度空间推测方法。以河北省滦平县虎什哈流域为例,利用从ASTER GDEMs提取的地形变量和从我国环境减灾卫星影像(HJ-A)提取的地表覆被信息对土壤厚度进行了推测。结果表明,该方法精度较高,是利用免费地形和遥感数据进行低成本快速土壤制图的实用途径。 相似文献
11.
基于少量典型样点土壤属性空间分布推测模型中的土壤属性参数敏感性分析 总被引：1，自引：0，他引：1
针对基于少量典型样点土壤属性空间分布推测模型中的土壤属性参数敏感性问题,以坡位渐变信息结合典型土壤样点的加权平均模型为例,利用东北地形平缓小流域的土壤表层有机质含量样点集,使用阶乘设计、箱线图分析、扰动分析法和本文新设计的MR指数评价该模型的参数敏感性。结果表明,该模型中土壤属性参数敏感性较大,其大小与典型样点空间分布有关。敏感性主要由应用该模型时采用的坡位分类体系的不确定性引起。该文的分析方法可用于对基于少量典型样点的土壤属性空间分布推测模型进行参数敏感性综合分析。 相似文献
12.
Patrik Krebs Markus Stocker Gianni Boris Pezzatti Marco Conedera 《International journal of geographical information science》2013,27(4):643-666
Terrain curvature is one of the most important parameters of land surface topography. Well-established methods used in its measurement compute an index of plan or profile curvature for every single cell of a digital elevation model (DEM). The interpretation of these outputs may be delicate, especially when selected locations have to be analyzed. Furthermore, they involve a high level of simplification, contrasting with the complex and multiscalar nature of the surface curvature itself. In this paper, we present a new method to assess vertical transverse and profile curvature combining real-scale visualization and the possibility to measure these two terrain derivatives over a large range of scales. To this purpose, we implemented a GIS tool that extracts longitudinal and transverse elevation profiles from a high-resolution DEM. The performance of our approach was compared with some of the most commonly used methods (ArcMap, Redlands, CA, USA; ArcSIE, Landserf) by analyzing the terrain curvature around charcoal production sites in southern Switzerland. The different methods produced comparable results. While conventional methods quickly summarize terrain curvature in the form of a matrix of values, they involve a loss of information. The advantage of the new method lies in the possibility to measure and visualize the shape and size of the curvature, and to obtain a realistic representation of the average curvature for different subsets of spatial points. Moreover, the new method makes it possible to control the conditions in which the index of curvature is calculated. 相似文献
13.
P. E. GESSLER I. D. MOORE N. J. McKENZIE P. J. RYAN 《International journal of geographical information science》2013,27(4):421-432
Abstract Explicit and quantitative models for the spatial prediction of soil and landscape attributes are required for environmental modelling and management. In this study, advances in the spatial representation of hydrological and geomorphological processes using terrain analysis techniques are integrated with the development of a field sampling and soil-landscape model building strategy. Statistical models are developed using relationships between terrain attributes (plan curvature, compound topographic index, upslope mean plan curvature) and soil attributes (A horizon depth, Solum depth, E horizon presence/absence) in an area with uniform geology and geomorphic history. These techniques seem to provide appropriate methodologies for spatial prediction and understanding soil landscape processes. 相似文献
14.
该文对基于局部误差、曲率和法向量的5个地形简化指标进行分析评价,用离散的高斯合成曲面来模拟真实DEM,以解析得到的高斯曲率作为地形简化指标“真值”,通过对各个指标“保特征性”可信度的分析,获得对这5个指标的整体评价：1)基于法向量的地形简化指标更能反映地形特征;2)各指标的“保特征性”随简化比的减小呈线性上升;3)各指标的优劣排序对地表形状和分辨率不敏感;4)各指标“保特征性”可信度在同一分辨率下较为稳定。并用实例验证结论的正确性。 相似文献
15.
This paper describes a hybrid fuzzy weights-of-evidence (WofE) model for mineral potential mapping that generates fuzzy predictor
patterns based on (a) knowledge-based fuzzy membership values and (b) data-based conditional probabilities. The fuzzy membership
values are calculated using a knowledge-driven logistic membership function, which provides a framework for treating systemic
uncertainty and also facilitates the use of multiclass predictor maps in the modeling procedure. The fuzzy predictor patterns
are combined using Bayes’ rule in a log-linear form (under an assumption of conditional independence) to update the prior
probability of target deposit-type occurrence in every unique combination of predictor patterns. The hybrid fuzzy WofE model
is applied to a regional-scale mapping of base-metal deposit potential in the south-central part of the Aravalli metallogenic
province (western India). The output map of fuzzy posterior probabilities of base-metal deposit occurrence is classified subsequently
to delineate zones with high-favorability, moderate favorability, and low-favorability for occurrence of base-metal deposits.
An analysis of the favorability map indicates (a) significant improvement of probability of base-metal deposit occurrence
in the high-favorability and moderate-favorability zones and (b) significant deterioration of probability of base-metal deposit
occurrence in the low-favorability zones. The results demonstrate usefulness of the hybrid fuzzy WofE model in representation
and in integration of evidential features to map relative potential for mineral deposit occurrence. 相似文献
16.
DEM 点位地形信息量化模型研究 总被引：2，自引：0，他引：2
针对DEM 点位, 首先应用微分几何法对其所负载的语法信息量进行测度, 其次根据地形特征点类型及地形结构特征确定其语义信息量, 然后基于信息学理论构建了DEM 点位地形信息综合量化模型。在此基础上, 以黄土丘陵沟壑区作为实验样区, 对DEM 点位地形信息量提取方法及其在地形简化中的初步实例应用进行了探讨和验证。实验结果显示, 所提出的DEM 点位地形信息量化方案可行;基于DEM 地形信息量指数的多尺度DEM 构建方案, 具有机理明确、易于实现的特点, 并通过优先保留地形骨架特征点, 可以有效减少地形失真, 从而满足不同层次的多尺度数字地形建模和表达要求。对DEM 点位地形信息进行有效量化, 为认识DEM 地形信息特征提供了一个新的切入点, 同时为多尺度数字地形建模提供理论依据与方法支持。 相似文献
17.
Loess terrain segmentation from digital elevation models based on the region growth method 总被引：1，自引：0，他引：1
Regional automatic segmentation – automatic terrain segmentation according to terrain features – is significant for modern geographical analysis. We propose a new approach of terrain region segmentation based on the region growth method. This method features actual runoff nodes as seed points. The corresponding growth threshold is defined based on statistical analysis of quantitative indexes of topographic features. Terrain segmentation of some regions is completed using the growth threshold. The corresponding edge boundaries of different terrain regions are extracted by image processing. Thus, the automatic segmentation of the terrain region is realized by the edge boundary. The application of the method to a typical Chinese loess landform area and automatic segmentation of three types of terrain regions – gully interfluve land, gully slope land, and gully groove land – are achieved by analyzing characteristics of the curvature structure of surface profiles. Segmentation results, compared with results of visual interpretation from a high-precision digital orthophoto map, show an average accuracy of segmentation of 93.51%. Topographic factor features of segmentation results are statistically analyzed. This study presents an effective and practical approach for segmenting terrain regions. This approach may be incorporated into the theory and method system of digital terrain analysis. 相似文献
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Sampling efforts are constrained by limited availability of resources. Therefore, methods to reduce the number of samples, while still achieving reasonable accuracy are needed. Land-surface segmentation (LSS) has proven a powerful technique to partition digital elevation models (DEMs) and their derivatives into relatively homogeneous areas, which can be further employed as support in soil sampling. Though topography is one of the main soil forming factors, a robust assessment of the potential of this technique to digital soil mapping (DSM) is still missing. In this study, we aimed at evaluating the potential of LSS in stratifying a landscape into relatively homogeneous areas, which can be used as strata for guiding the selection of sampling points in DSM. The experiments were carried out in two study areas where soil samples were available. Land-surface derivatives were derived from DEMs and segmented with a tool based on the multiresolution segmentation algorithm, into objects considered as homogeneous soil-landscape divisions. Thus, one sample was randomly selected within each segment from the existing sample data, based on which predictions of soil classes/sub-orders and properties, i.e. soil texture and A-horizon thickness, were made. Results were compared with predictions based on simple random sampling (SRS) and conditioned Latin hypercube (cLHS). The segmentation-based sampling (SBS) scheme performed better than SRS and cLHS schemes in predicting the A-horizon thickness, soil texture fractions and soil classes, showing a high potential of LSS in stratifying a landscape for the purposes of DSM. The novelty of this study is in the way strata are constructed, rather than in the sampling design itself. Further research is needed to demonstrate the value of a SBS design for practical use. The analyses presented here further highlight the importance of considering locally adaptive techniques in optimization of sampling schemes and predictions of soil properties. 相似文献