不同自然区条件下空间插值与近邻分析法预测土壤有机质含量精度的研究

丁骑兵

自然资源调查分院

摘要：第三次全国国土调查耕地资源质量分类工作中，要求以农业农村部耕地质量等级调查评价成果（原始样点数据）为分类单元的土壤有机质含等参数赋值，本文采用ARCGIS 10.2提供的插值工具、近邻分析工具分析不同的插值方法在不同自然区条件下的精度表现，并使用统计学软件SPSS评估不同方法的差异性，最终得出结论，以农业部门提供的原始样点数据为基础，采用三种方法对土壤有机质含量进行赋值结果并无明显差异。

关键词：土壤有机质含量 空间插值 耕地资源质量分类 显著性分析

1引言

第三次全国国土调查耕地资源质量分类工作中土壤有机质含量与土壤ph值需要采用空间插值形成的栅格图赋值，目前，地学统计针对土壤有机质含量插值主要采用克里金插值法及反距离插值法，结合实施方案，将近邻分析法也纳入本次研究。

2基本情况

本次使用的耕地质量等级调查评价成果（原始样点数据）来自两个自然区四个县级行政区，分别是VA4 四川盆地自然区：四川省自贡市大安区，四川省巴中市恩阳区；VA5 云南高原自然区：四川省攀枝花市米易县，四川省凉山彝族自治州金阳县。按照均匀分布的原则选取十个点位作为校核点位，用于预测值精度评定。

3数据处理

使用ARCGIS10.2提供的克里金插值工具与反距离加权插值工具对四个县区的采样点进行空间插值，像元大小设置为100米，搜索半径为变量，取最近的5个点，生成县域有机质含量栅格数据，像元值即为该处有机质含量预测值。

通过生成近邻表工具直接查找到距离校核点最近的采样点并挂接采样点有机质含量参数，用以模拟此处耕地图斑将会获取到的有机质含量预测值，该方法拥有简单易操作的优点。

4成果分析

各县区校核点位实际采样值与三种方法预测值误差情况如下表：

表4-1不同插值法预测值与采样值误差表

5统计学分析

本次使用SPSS软件分别对四个县区进行统计分析检验，采用的方法为独立样本t检验，通过显著性差异分析判断两种插值方法预测值与实际值误差绝对值是否存在显著差异，仅当统计显著性Sig<0.05时才认为两组数据结果具有统计学意义上的明显差异。

可以看出，三种方法在各县区预测值误差无显著差异。

表5-1分县区误差绝对值序列差异性检验（统计显著性Sig）结果表

将四个县区按照自然区分组，同样对三种方法进行差异性分析，结果见下表，通过统计分析可以看出，仅在使用反距离权重法进行插值时，在四川盆地的表现优于在云南高原的表现，平均误差更小且分布更均匀，具有统计学意义。其余两种方法在两大自然区表现无显著差异。

表5-2四川盆地与云南高原差异性检验（统计显著性Sig）结果表

6.结论

本次数据分析由于数据样本有限，且规定了数据来源，主要分析了目前四川省主要采用的三种方式，克里金插值法、反距离权重插值法、近邻分析法在两个自然区，四个县区的表现，得出的结论为仅在使用反距离权重法进行空间插值时，四川盆地的插值误差表现优于云南高原的插值误差，其余分县区进行三种插值方法对比产生的结果虽然存在平均误差的差异或标准差的差异，但均不认为该差异具有显著性，加之土壤有机质含量分为≥20 g/kg、10~20 g/kg、＜10 g/kg三个级别，以10g/kg作为分段依据，可以认为采用何种方法进行插值在县域尺度来说对最终有机质含量的分级造成的影响并不算显著。

参考文献：

1. 邵惠芳,尚松浩.非平稳区域化变量克立格插值方法的比较[J].水利水电科技进展,2006,26(4):21-23.DOI:10.3880/j.issn.1006-7647.2006.04.007.