空间预测土壤有效态锌(DTPA-Zn)含量-贝叶斯层次模型方法

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• 作者：伍维模吴嘉平
• 会议时间：2014-10-11
• 关键词：土壤环境 ; 有效态锌 ; 空间预测 ; 贝叶斯层次模型
• 作者单位：伍维模(浙江大学环境与资源学院农业遥感与信息技术应用研究所,杭州,310058)吴嘉平(浙江大学海洋学院,杭州,310058)
• 母体文献：中国地理信息科学2014学术年会论文集
• 会议名称：中国地理信息科学2014学术年会
• 会议地点：徐州
• 主办单位：中国地理信息产业协会理论与方法工作委员会
• 语种：chi
• 分类号：S15

摘要

根据点参考的数据(point-referenced data)来对隐含的随机场进行空间预测的问题可描述为,在给定一组空间位置的观察数据(采样数据)的条件下预测未采样位置变量的值.目前主要有两大类随机性的技术来解决空间预测问题,即传统地统计学的克里格(Kriging)和贝叶斯方法. DTPA-Zn(二乙基三胺五乙酸溶液浸提的土壤Zn)是表征中性和石灰性土壤有效态锌(即能被植物吸收利用的锌)的重要指标之一。预测和制图土壤DTPA-Zn含量能帮助农民了解土壤有效态Zn的丰缺状况及其空间分布,指导合理施肥。本研究采用了1997-1999年美国北达科他州北部18个县农业土壤DTPA-Zn和有机碳OC调查数据。将约3/4的DTPA-Zn分成预测集(684个),余下约1/4分为验证集(209个)。预测集用来进行DPTA-Zn的空间预测与制图,验证集用来计算预测误差及验证指标。应用贝叶斯层次模型方法预测了土壤DTPA-Zn的空间分布以及DTPA-Zn超过阂值(0.5和1.0 mg kg-i)的概率,并将其与协克里格(DTPA-Zn为主变量,OC为辅助变量)的预测值进行了比较。贝叶斯层次模型方法预测的平均绝对误差(MAE)和均方根误差(RMSE)分别为0.43和0.57 mg/kg,这个结果等于或优于协克里格方法。两种方法均存在预测平滑效应,但贝叶斯层次模型方法稍好于协克里格方法。贝叶斯层次模型方法能利用协变量作为预测回归模型中的预测因子,同时它考虑了空间过程模型的不确定性,从而提供了分析具有不确定性的空间数据信息的分析框架。