《地统计学方法》PPT课件

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1、地统计学方法资源与环境学院杨勇9/14/20211设想一下这样的问题？这块地的土壤养分情况如何？不仅需要知道一个总体情况而是要知道每个地方的不同含量方便为那些含量低的地方施肥该怎么办呢？9/14/20212华中农业大学资源与环境学院方案一Step1:密集采样Step2:把土样运回实验室Step3:晒干，磨碎，…..化学分析耗时，耗力，耗财得到的是点状数据面状连续分布呢？未采样地的状况如何呢？9/14/20213华中农业大学资源与环境学院方案二算法分析9/14/20214华中农业大学资源与环境学院实例：（a）有机质（b）全氮（c）有效磷9

2、/14/20215华中农业大学资源与环境学院1.1地统计学的发展和概念一、地统计学发展简史地统计学（Geostatistics）是20世纪50年代初在南非采矿业中为了计算矿石储量而发展应用起来的，首先被采矿工程师Krige和统计学家Sichel应用于南非的采矿工作中。50年代后期，法国Matheron在此基础上提出了区域化变量理论，形成了地统计学的基本框架。9/14/20216华中农业大学资源与环境学院地统计学发展简史70年代，计算机的出现，这项技术被引入到地学领域。1975年在罗马举行了关于该学科的第一个国际性会议后，陆续有多个相关国

3、际会议举行。我国的地统计学研究和应用是1977年由侯景儒、黄竞先等首先进行的。现已广泛运用于地质、土壤、农业、气象、海洋、生态、森林和环境治理等方面9/14/20217华中农业大学资源与环境学院二、地统计学的概念定义：地统计学是以区域化变量理论为基础，以变异函数为主要工具，研究那些在空间分布上既有随机性又有结构性，或空间相关性和依赖性的自然现象的科学。（王政权，1999）9/14/20218华中农业大学资源与环境学院1.2地统计学的应用（土壤）土壤属性的空间分布特征是土壤污染治理、土地管理和现代农业的重要依据之一。土壤是一个形态和过程都

4、相当复杂的自然综合体，成土过程中不同的物理、化学、生物等因素的影响，使得土壤性质具有高度的空间异质性。人类活动进一步加剧了土壤属性的变异性和不确定性。同时，土壤本身处于一个时刻变化的动态过程，因此，对土壤空间性质进行描述和定律研究相当困难。9/14/20219华中农业大学资源与环境学院1.2地统计学的应用（土壤）自上世纪七八十年代地统计学引入土壤学研究中以来，随着学科发展和应用方向的扩展，地统计学方法已经成为土壤学特别是大尺度土壤学研究的一个重要工具。地统计学在土壤物理性质空间变异中的应用地统计学在土壤化学性质空间变异中的应用地统计学在

5、土壤重金属污染空间变异中的应用地统计学在采样策略中的应用地统计学在其他特性中的应用9/14/202110华中农业大学资源与环境学院地统计学在土壤物理性质空间变异中的应用湖北咸宁据：罗勇，陈家宙，2008土壤容重空间变异土壤饱和导水率空间变异9/14/202111华中农业大学资源与环境学院地统计学在土壤化学性质空间变异中的应用（a）有机质（b）全氮（c）有效磷（d）速效钾湖北沙洋据：杨勇，贺立源，20109/14/202112华中农业大学资源与环境学院地统计学在土壤重金属污染空间变异中的应用武汉市东湖高新技术开发区据：张贝，杨勇，2010

6、9/14/202113华中农业大学资源与环境学院1.3地统计学在土壤科学中的应用展望地统计学和土壤多源数据的处理利用多源的相关数据预测目标属性的分布地统计学和土壤过程的空间建模利用多源数据模拟土壤发生发展的过程地统计学和土壤特性的不确定性模拟土壤属性超过某一阈值的概率地统计学和土壤过程的时空变异地统计学与精确农业土壤综合特性的空间变异性研究……9/14/202114华中农业大学资源与环境学院样本数据的统计分析和预处理描述性统计频数分布：直方图集中趋势的度量：平均数、中位数、众数…离散型度量：极差、方差…偏度和峰度数据检验和分布分析异常值

7、的识别和处理：平均值加标准差法、四倍法…正态分布的检验方法：直方图法、PP、QQ、…数据转换处理：对数转换、平方根转换、反正弦转换…相关分析和回归分析回归分析相关分析9/14/202115华中农业大学资源与环境学院区域化变量当一个变量呈空间分布时，称之为“区域化”。这种变量常常反映某种空间现象的特征，用区域化变量描述的现象称之为区域化现象。如生态学、土壤学和地质学中许多研究的变量都具有空间分布的特点，实质上都是区域化变量。在研究区域内所有点处的样品数据的实测值就是一个区域化值，其相应的函数z(x)就是一个区域化变量，也是该区域随机模型（

8、函数）Z(x)的一个实现。9/14/202116华中农业大学资源与环境学院平稳假设1、平稳性：表示当将既定的n个点的点集从研究区域某一处移向另一处时，随机函数的性质保持不变，也称为平移不变性。即随机函数分布