土壤空间变异

a10 X 4 a11Y 4 a12 X 3Y a13 X 2Y 2 a14 XY 3 5次项
五次曲面
6
用于表面重建的通用多项式
土壤学基本问题之二
土壤空间变异 第二节 土壤空间变异研究方法
四、局部多项式插值法
局部多项式插值则采用多个多项式，每个多项式仅对 指定的相邻区域内所有点进行插值，邻近区域之间相互重 叠，预测值是拟合的多项式在区域内中心点的值。
• 种时间变异性与空间变异性相互影响，在土壤空间变异研 究中需要分析土壤变异的时空多维变化特征 。
土壤学基本问题之二 土壤空间变异
• 土壤变异研究的意义：
– 土壤属性空间变异的复杂性进行定量化， – 确定野外调查和试验的田间合理取样尺度和取样数目， – 提高土壤调查和制图精度， – 改进土壤分类系统的诊断精度， – 提高大尺度土壤圈与其他圈层交互作用及其控制因子
土壤学基本问题之二
土壤空间变异
第六章 土壤空间变异及其研究方法
❖第一节 引言 ❖第二节 土壤空间变异研究方法 ❖第三节 地统计学研究方法 ❖第四节 土壤空间变异研究实例
土壤学基本问题之二
土壤空间变异
第一节
引言
一第、1节概土念地与的意概义念与分类
➢ 空间变异：研究对象在空间上的变化，是地理学研究的 基本问题。
2）检验长期变化的、全局性趋势的影响时一般采用 全局多项式插值法，在这种情况下应用的方法通常被称为
反趋势距面离分析加。权法的一般公式为
土壤学基本问题之二 土壤空间变异
土壤学基本问题之二
土壤空间变异 第二节 土壤空间变异研究方法
二、反距离加权插值法
地理学第一定律：
反距离加权法的一般公式为
土壤学基本问题之二 土壤空间变异
土壤学基本问题之二
土壤空间变异 第二节 土壤空间变异研究方法
三、三角网插值法
DEM是地形表面的一个数学模型，可以用一个或多个 数学函数（内插函数）来对地表进行表示，当DEM表面建 模完成后，模型上任一点的高程信息就可以从DEM表面中 获得。
反距离加权法的一般公式为
土壤学基本问题之二
土壤空间变异 第二节 土壤空间变异研究方法
数的结构性，对未采样点的区域化变量进行无偏最佳估计
的一种方法。
N
Zˆ (s0 ) i Z (si ) i 1
不仅考虑了落在该样点的数据，而且还考虑了邻近样
五、三角网插值法
独立项
项次
表面性质
项数
Z a0
0次项
平面
1
a15 X 5
1次项
线形
2
a1 XBaidu Nhomakorabea a2Y
2次项 二次抛物面
3
a3 X 2 a4Y 2 a5 XY
3次项
三次曲面
4
a6 X 3 a7Y 3 a8 X 2Y a9 XY 2
4次项
四次曲面
5
反距离权重插值 三角网插值
局部多项式插值 重采样
N
Zˆ土(s0 )壤 学基i Z (s本i ) 问题之二
i 1
土壤空间变异
第二节 土壤空间变异研究方法
一、全局多项式插值法
全局多项式插值法得到的是一个平滑的数学表面，这 个表面代表了研究区域范围内表面逐渐变化的趋势。这种 方法适用的情况有：
1）当一个研究区域的表面变化缓慢，即这个表面上 的样点值由一个区域向另一个区域的变化平缓时，可以采 用全局多项式插值法利用该研究区域内的样点对该区域进 行表面插值。
土壤空间变异 第二节 土壤空间变异研究方法
➢第1空节间土数地据的插概值念:进与行空分间类变异研究的基本方法。 这
种方法是根据相邻样点的相似性原理，使用在地表不同位 置采集的样点值生成（内插）一个连续的表面，从而预测 研究区域内每一位置的值
➢
第1节 土地的概念与分类
土壤学基本问题之二 土壤空间变异
• 空间插值的基本方法：
• 土壤空间变异的程度依赖于土壤过程的类型和它们在空间 和时间中的协同关系。
• 空间连续：两个相距很近的观测点的数据要比相距较远的 点上的观测数据接近，两点间距离的大小决定了两点间数 值差异的大小，这是进行土壤空间变异研究的一个基础 .
• 时间变异性 ：壤系统发生着不同的生物、物理和化学过 程，土壤不同属性随时间发生变化 。
➢ 最常用的方法：地统计学法。20世纪70年代以后，地 统计学开始被应用于土壤学和水资源研究。
➢ 变异函数图是地统计学解释土壤空间变异结构的基础， ➢ 克里格法：农业研究，土壤特性研究。
土壤是动态的，它的许多属性在发生空间变化的同时也 随时间而发生变异，因此时空克里格法被提出来同时模拟
土壤学基本问题之二
➢ 空间变异的研究是借鉴空间分析的有关方法，通过分析 地理系统特征，了解地理系统在空间上的分布和演替规律。
➢ 土壤的空间变异性：土壤特性值（物理、化学、生物性 质等）在不同空间位置上的明显差异。
土壤学基本问题之二 土壤空间变异
• 土壤空间变异十分复杂。降水、风化、侵蚀、堆积、人类 活动以及地球构造运动等地球的内外营力造成了土壤物质 组成的空间变化，是导致土壤空间变异最基本的原因。
多用来解释局部变异。例如对于即有山川又有平原， 地形起伏的区域，想将这个地势表面精确地表示出来，仅 仅使用一种全局多项式表面是远远不够的，需要使用多个 多项式平面才能模拟得更精确。
反距离加权法的一般公式为
土壤学基本问题之二
土壤空间变异 第二节 土壤空间变异研究方法
五、克里格插值法
克里格（Kriging）插值法：利用原始数据和变异函
分析方面的能力， – 完善对不同空间尺度上土壤过程的预测和模拟。
• 土壤空间变异研究是推动土壤科学定量化研究的 一个重要方面
土壤学基本问题之二
土壤空间变异
第一节
引言
二、土壤空间变异研究进展
第1节 土地的概念与分类
➢ 常见土壤空间变异的研究方法： Fisher传统统计法（Juliet et al., 1963；Baath
&Soederstroem，1982）、多元统计学（Facchinelli et al., 2001）、时序分析法（Comegna，1993）、频谱分 析法（Bissonnais，2005）、随机模拟法（Larocque et al., 2006）、地统计学方法（Campbell，1978）和分形 学（Armstrong，1986）。现在出现的智能化方法，越来 越多的被应用到土壤的变异研究中。