基于机器学习的稀疏样本下的土壤有机质估算方法   总被引：1，自引：0，他引：1  

刘明杰  徐卓揆  郜允兵  杨晶  潘瑜春  高秉博  周艳兵  周万鹏  王凌 《地球信息科学学报》2020,22(9):1799-1813

采用GRNN（Generalized Regression Neural Network）和RF（Random Forest）2种机器学习方法构建土壤有机质预测模型,以提高稀疏样本情况下的土壤有机质估算精度。依据北京市大兴区农用地2007年的土壤有机质采样数据,按MMSD准则（Minimization of the Mean of the Shortest Distances）抽稀为8种不同采样密度的样本（分别为2703、1352、676、339、169、85、43、22个样本）,分别采用GRNN、RF和Ordinary kriging对各采样密度下的未知采样点进行预测,采用交叉检验的方式验证各采样密度下未知样点的预测精度。随着采样点密度的下降,样点间的空间自相关性逐渐减弱,半变异函数的拟和精度变差,预测点结果误差增大,预测的置信度降低。当抽稀到43个和22个采样点时,样点间的空间自相关性接近歼灭,半变异函数的决定系数较低且残差较大。普通克里格受到采样点数量和采样密度、样点的空间结构的影响比较明显,其预测精度随采样点数量的下降而下降。在85个采样点及以下时,其预测值与观测值之间没有显著的相关性。GRNN和RF的预测精度受采样密度的影响不大,其预测精度在一个较小的范围内波动,其预测值围绕观测值在一定阈值空间内震荡波动,具有较好的相关性,在85个及以下的采样密度时,预测精度相对普通克里格有较大的提升。普通克里格法不适合在稀疏样本条件下空间插值计算,尤其是在空间自相关性比较弱的情况下。机器学习模型能充分学习土壤间环境信息、样点空间邻近效应信息,兼顾属性相似性和空间自相关,具有更好的稳定性和适应性,不容易受到采样点数量、构型和采样密度等因素的影响,即使在采样点空间自相关性很弱的情况下也能做出稳定预测精度。  相似文献   

氯化钙对水土环境污染特征分析          下载免费PDF全文

申中华  王梅  雷耀东  张世杰  李成刚  王立艳 《山东国土资源》2020,36(8):54-60

某生产CaCl2化工厂因环境问题被停止生产,厂区周边土壤和地下水受到不同程度的污染。为掌握污染土壤中污染因子的含量和地下水受污染情况,布置了土壤采样点和地下水监测点,利用厂区周边已有机民井进行水样采集,通过室内检测、分析研究等工作,得出在厂区周边土壤60~300 cm深度范围内存在Ca^2+,Cl^-富集,鉴于土壤的天然吸附和自净能力,目前条件下,厂区及周边地下水污染状况受影响较小。通过抽水试验、渗水试验和弥散试验,圈定了污染物的影响范围,查明了污染物的影响程度,并在此基础上进行了污染物影响变化情况的预测分析,为后续区域污染地块的风险评估和修复治理工作提供了数据支持。  相似文献   

农用地土壤中7种重金属可提取态的测定   总被引：1，自引：0，他引：1       下载免费PDF全文

夏传波  郑建业  成学海  赵伟  田兴磊  张伟 《山东国土资源》2020,36(3):59-65

该文以氯化钙溶液进行提取,采用电感耦合等离子体质谱法和原子荧光光谱法,测定农用地土壤中Cd,As,Pb,Cr,Cu,Zn,Ni等7种重金属可提取态,检出限在0.003~0.06 mg/kg之间。该方法用于4个可提取态质控样品的测定,测定值与推荐值基本相符,测定的相对标准偏差(n=8)在3.3%~9.1%之间。基于800余件农用地土壤样品的测定数据,对7种重金属可提取态与土壤pH值及重金属总量之间的关系进行了初步考察。结果表明,7个重金属可提取态和总量关系无明显相关性,仅在土壤酸性条件下可提取态Cd与总量Cd呈正相关性。7种重金属提取率大小顺序为Cd>Zn>Ni>Cu,As>Pb>Cr,其中Cd,Zn,Ni,Cu,Pb的提取率随土壤pH值的增大而迅速下降,而As,Cr在土壤碱性条件下的提取率略高于中酸性条件下的提取率。  相似文献   

DPM模型在塔克拉玛干沙漠地区的适用性研究     

张晨亮  周成龙  陶陶  蒋聚金 《沙漠与绿洲气象(新疆气象)》2024,18(3):143-149

局限于仅有观测数据的情况下,利用模拟手段研究土壤风蚀引起的粉尘释放是非常必要的,有助于评估区域土壤风蚀及大气环境质量和气候效应。本文通过分析塔克拉玛干沙漠观测站不同高度层风速及计算平均摩阻风速,利用DPM模型计算粉尘释放通量,综合分析了摩阻风速与粉尘释放通量的相互关系。结果表明：1）不同观测日不同高度层的风速变化各不相同,2m高度层风速的变化范围是0.05～7.73 m·s-1,4m高度层风速的变化范围是0.09～7.19 m·s-1,10m高度层风速的变化范围是0.5～8.09 m·s-1。2）4月1日～4月30日各个观测日24小时内平均摩阻风速分别为0.423 m·s-1、0.344 m·s-1、0.271 m·s-1、0.343 m·s-1、0.161 m·s-1、0.315 m·s-1,其变化范围为0.16～0.42 m·s-1。3）DPM模型研究发现实测跃移通量约为模拟值的122%,模拟值与实测值相关性较好,R2为0.91。上述研究结果对定量评估区域乃至全疆的土壤风蚀对粉尘释放通量的影响具有重要意义。  相似文献   

黄河源区玛曲土壤冻融过程中地表水热交换特征分析     

张戈  赖欣  刘康 《高原气象》2023,(3):575-589

土壤冻融过程显著影响地表含水量和能量收支变化。利用玛曲2017年8月至2018年7月的土壤温度/湿度、涡动观测资料以及公用陆面模式(Community Land Model,CLM)最新版本CLM5.0的模拟资料,其中冻结过程阶段的辐射和能量通量使用模式模拟的数据,通过分析土壤冻融过程中土壤温湿度、地表能量平衡各分量的时间演变特征,探讨冻融过程中地表水热交换的特征。数据分析表明：(1)土壤冻融过程包括冻结过程、完全冻结、消融过程及完全消融四个阶段,各阶段中的土壤温度/湿度、辐射和能量通量存在明显的日变化,在冻结过程和消融过程阶段,土壤湿度随土壤温度变化显示出明显的日冻融循环。(2)冻融过程通过影响表层土壤水分影响地表辐射收支和能量分配。冻融过程中土壤中的水相变为冰,改变下垫面性质影响地表辐射收支。土壤中的液态水通过相变影响地表潜热通量,完全消融(冻结)阶段,地气之间能量交换以潜热(感热)通量为主。相比于以潜热通量为主的冻结过程阶段,消融过程阶段净辐射通量逐渐增大,地气之间能量交换主要受感热通量影响。土壤中水分的昼融夜冻导致频繁的潜热通量释放影响地表热通量。土壤热通量在冻结过程(G  相似文献   

DPM模型在塔克拉玛干沙漠地区的适用性研究     

张晨亮  周成龙  陶陶  蒋聚金 《沙漠与绿洲气象(新疆气象)》2023,17(6)

局限于仅有观测数据的情况下,利用模拟手段研究土壤风蚀引起的粉尘释放是非常必要的,有助于评估区域土壤风蚀及大气环境质量和气候效应。本文通过分析塔克拉玛干沙漠观测站不同高度层风速及计算平均摩阻风速,利用DPM模型计算粉尘释放通量,综合分析了摩阻风速与粉尘释放通量的相互关系。结果表明：1）不同观测日不同高度层的风速变化各不相同,2m高度层风速的变化范围是0.05～7.73 m·s-1,4m高度层风速的变化范围是0.09～7.19 m·s-1,10m高度层风速的变化范围是0.5～8.09 m·s-1。2）4月1日～4月30日各个观测日24小时内平均摩阻风速分别为0.423 m·s-1、0.344 m·s-1、0.271 m·s-1、0.343 m·s-1、0.161 m·s-1、0.315 m·s-1,其变化范围为0.16～0.42 m·s-1。3）DPM模型研究发现实测跃移通量约为模拟值的122%,模拟值与实测值相关性较好,R2为0.91。上述研究结果对定量评估区域乃至全疆的土壤风蚀对粉尘释放通量的影响具有重要意义。  相似文献   

土壤蒸发和植被蒸腾遥感估算与验证   总被引：1，自引：0，他引：1  

宋立生  刘绍民  徐同仁  徐自为  马燕飞 《遥感学报》2017,21(6):966-981

地表蒸散发是土壤—植被—大气系统中能量和水循环的重要环节,它包括土壤、水体和植被表面的蒸发,以及植被蒸腾。随着地表参数多源遥感产品的快速发展,利用不同地表参数遥感产品估算地表蒸散发以及其组分土壤蒸发和植被蒸腾成为日常监测越来越便利,监测尺度已从单站扩展到田块、区域乃至全球。目前地表蒸散发双层遥感估算模型按照建模机理的不同可分为:系列模型、平行模型、基于特征空间的模型、结合传统方法的模型以及数据同化方法。本文从模型构建物理机制、模型驱动数据以及模型输出结果验证等方面总结了上述模型的发展历史和现状,并指出在模型结构与参数化方案的优化、高分辨率模型驱动数据的发展、土壤蒸发和植被蒸腾像元尺度"地面真值"的获取等方面都仍需进一步完善。  相似文献   

乌审旗半荒漠区土壤水分变化对牧草生长发育的影响——以赖草为例     

《内蒙古气象》2017,(4)

基于乌审召牧业气象试验站29a(1981—2009年)连续观测资料,分析了该地区土壤水分、主要牧草的发育期、产量的变化趋势,同时对土壤水分变化与牧草生长发育的影响进行相关分析。结果表明,对于10~50cm土层而言,其年平均土壤重量含水率均呈下降趋势,而且随着土层深度的增加下降趋势越来越明显(P0.05);赖草的返青期、黄枯期均呈推后趋势,开花期为提前趋势,生育期呈明显的延长趋势(P0.01)。赖草干鲜重均呈明显的下降趋势(P0.01)。土壤含水量与半荒漠牧草生育期、干鲜重的相关性不是很明显。  相似文献   

兰州市城市热岛效应与地表指数定量分析     

尹柯柯  魏冠军  胡玉玺  陈海鹏 《测绘科学》2017,42(4)

针对现有兰州市城市热岛效应研究多以地面气象站的观测资料为数据源,以遥感影像为数据源较少的现状,该文利用Landsat 8影像,研究了兰州市城市热岛效应与修改后的土壤调节植被指数(MSAVI)、增强型水体指数(EWI)、土壤亮度指数(NDSI)、土壤湿度指数(NDMI)之间的关系。结果表明,兰州城市热岛效应较为严重,城市热岛效应与土壤湿度指数、增强型水体指数、土壤亮度指数呈正相关,与修改后的土壤调节植被指数呈负相关。  相似文献   

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  

丁建丽  王飞 《地理学报》2017,72(1):64-78

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