土地質(zhì)量地球化學評價之圖斑賦值原理及應(yīng)用

圖斑賦值原理及實現(xiàn)土地質(zhì)量地球化學評價全國土地質(zhì)量地球化學調(diào)查技術(shù)標準培訓(xùn)“三因素”賦值原理目錄為什么要對圖斑賦值常規(guī)賦值方法與流程GeoAgri軟件實現(xiàn)流程1234存在問題與展望501PARTONE為什么要對圖斑賦值圖斑是土地質(zhì)量地球化學評價的最小評價單元-客觀上由于通行及自然條件，及調(diào)查經(jīng)費等原因，地球化學調(diào)查采樣點數(shù)受到限制，一個工作區(qū)內(nèi)的采樣點數(shù)與評價圖斑數(shù)不相等，通常采樣點數(shù)少于評價圖斑數(shù)（局部亦有一個圖斑有數(shù)個采樣點對應(yīng)的情況）1為什么要對圖斑賦值1為什么要對圖斑賦值一定采樣密度下，采樣樣品在區(qū)域上的的不完全均一化分布，總會留下一些空白圖斑-為使平面上隨機分布的區(qū)域地球化學量變值在每一個圖斑都有明確的量值反映，需對空白圖斑進行元素含量賦值圖斑的元素含量，是進行土地質(zhì)量地球化學評價的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)

-如何利用現(xiàn)有不能包括每個個體區(qū)塊的樣品分析數(shù)據(jù)，發(fā)掘出空白區(qū)塊的元素信息，從而評估整個區(qū)域一直是地球化學工作者在探索及亟待解決的技術(shù)問題1為什么要對圖斑賦值02PARTTWO常規(guī)賦值方法與流程采樣點賦元素屬性2常規(guī)賦值流程生成地球化學圖采樣點與圖斑疊加導(dǎo)出Label點屬性數(shù)據(jù)Label點與地球化學圖疊加生成空白圖斑Label點計算元素最大值與平均值元素值導(dǎo)入Label點Label點與采樣點合并采樣點與圖斑疊加完成圖斑賦值2常規(guī)圖斑賦值方法Step1首先對采樣點進行三角化插值處理，并結(jié)合GIS軟件的DTM分析功能，生成地球化學圖2常規(guī)圖斑賦值方法Step2采樣點與土地圖斑進行空間疊加相減分析，從而得到需要賦值的圖斑空白區(qū)2常規(guī)圖斑賦值方法Step3對需要賦值的圖斑空白區(qū)提取Label點文件，為進一步的處理做好數(shù)據(jù)準備2常規(guī)圖斑賦值方法Step4Label點與地球化學圖做空間疊加相交分析，使每個Label點都具有元素值2常規(guī)圖斑賦值方法123導(dǎo)入點數(shù)據(jù)將計算后的元素數(shù)據(jù)導(dǎo)入到Label點計算數(shù)據(jù)對導(dǎo)出的數(shù)據(jù)計算最大值、平均值導(dǎo)出點數(shù)據(jù)將Label點的元素數(shù)據(jù)導(dǎo)出Step5對Label點的元素值進行計算和處理2常規(guī)圖斑賦值方法Step6利用第三方軟件工具，將經(jīng)過計算后的Label點與土地圖斑圖做空間疊加相并分析，從而完成圖斑的賦值2常規(guī)賦值方法的不足常規(guī)的圖斑賦值主要技術(shù)方法是等值線法和距離加權(quán)平均法，兩種方法均是采用分析數(shù)據(jù)的單一因素直接模擬的數(shù)據(jù)處理方法-等值線法獲取的是不規(guī)則區(qū)域內(nèi)的化學元素含量變化趨勢，反映的是數(shù)據(jù)空間單一分布特點-距離加權(quán)法雖能獲得待處理不規(guī)則區(qū)域的化學元素含量值，僅簡單考慮空間距離的遠近，沒有考慮影響化學元素含量的其它重要因素03PARTTHREE圖斑“三因素”賦值原理3圖斑“三因素”賦值原理圖斑“三因素”賦值是對土地質(zhì)量地球化學評價的理論和方法創(chuàng)新-圖斑“三因素”賦值是湖北省地質(zhì)調(diào)查院農(nóng)業(yè)地質(zhì)技術(shù)團隊，根據(jù)中國地質(zhì)大學楊忠芳教授與中國地質(zhì)科學院成杭新教授的總體規(guī)劃方案，結(jié)合湖北省農(nóng)業(yè)地質(zhì)工作的技術(shù)特點，為金土地項目的數(shù)據(jù)處理于2014的首先提出－該理論綜合考慮地質(zhì)背景、土壤分布類型、土地利用現(xiàn)狀三者之間的聯(lián)系因素，使平面上隨機分布的區(qū)域地球化學量變值在每一個圖斑都有更準確的量值反映，目的是更好拓展地球化學數(shù)據(jù)服務(wù)與應(yīng)用領(lǐng)域3圖斑“三因素”賦值原理圖斑“三因素”賦值主要采用與環(huán)境因素相結(jié)合的模擬處理方法-利用相鄰采樣點數(shù)據(jù)與土地利用現(xiàn)狀、土壤類型、地質(zhì)背景的相似性，綜合模擬空白圖斑地球化學數(shù)據(jù)-建立采樣點與土地利用現(xiàn)狀、土壤類型、地質(zhì)背景三種圖件的模擬關(guān)系開展空間分析-建立數(shù)學模型和GIS數(shù)據(jù)模型，利用計算機算法自動化處理土壤資源與環(huán)境區(qū)塊地球化學數(shù)據(jù)地質(zhì)成因土壤分布利用現(xiàn)狀元素含量與土壤母體之間的關(guān)系元素含量與土壤分布類型之間的關(guān)系元素含量與土地利用類型之間的關(guān)系地質(zhì)成因土壤分布利用現(xiàn)狀3“三因素”賦值原理3“三因素”賦值原理Step11、待賦值的不規(guī)則區(qū)域，設(shè)為PL，其中假定有n個待賦值的多邊形，其中任意一個待賦值的多邊形設(shè)為PLi2、地球化學元素采樣點集合，設(shè)為PT，該點集合要素呈離散分布，其中任意一個采樣點設(shè)為PTi3“三因素”賦值原理Step21、地球化學元素含量最重要影響因素，設(shè)為土地利用因素PLU，PLU由多邊形要素組成2、地球化學元素含量次重要影響因素，設(shè)為土壤類型因素PS，PS由多邊形要素組成3、地球化學元素含量第三影響因素，設(shè)為地質(zhì)條件PG，PG由多邊形要素組成土地利用現(xiàn)狀地質(zhì)成因土壤類型3“三因素”賦值原理Step31、PLi首先與PT做空間疊置分析，獲取PLi范圍內(nèi)的地球化學采樣點的集合SPT12、判斷SPT1是否為空集：若不為空，則取SPT1中化學元素含量的極大值或者平均值作為PLi范圍內(nèi)的化學元素值3、若為空，則進行后續(xù)處理3“三因素”賦值原理Step41、對PLi以r0為半徑做緩沖區(qū)分析，獲得PLi的緩沖區(qū)PLBi，PLBi與PT做空間疊置分析，獲取落入PLBi范圍內(nèi)的采樣點的集合SPT22、如果SPT2為空集，則搜索半徑在r0的基礎(chǔ)上每次擴大Δr，再次做緩沖區(qū)分析、空間疊置分析，直至SPT2不為空，或者超過最大半徑rmaxPLi3“三因素”賦值原理Step5設(shè)SPT2中共有m個點，逐一取SPT2集合中的每個點SPTl，分別與PLU、PS、PG做點對多邊形的空間疊置分析，獲得SPTl所在的PLU類型為SPTl-PLU，PS類型為SPTl-PS，PG類型為SPTl-PG3“三因素”賦值原理Step6PLi分別與PLU、PS、PG做多邊形對多邊形的空間疊置分析，獲取PLi范圍內(nèi)的PLU的類型集合SPLUi、PS的類型集合SPSi、PG的類型集合SPGi3“三因素”賦值原理SPLUiSPSiSPGi集合SPTl-Px∈∈∈R1SPTl-Px∈∈?R2SPTl-Px∈?∈R3SPTl-Px?∈∈R4SPTl-Px∈??R5SPTl-Px?∈?R6SPTl-Px???RNULLSPTl-Px??∈R7Step71、判斷SPTl-PLU，SPTl-PS，SPTl-PG是否屬于集合SPLUi、SPSi、SPGi，可以得到七種組合，然后分別將SPTl加入優(yōu)先點集2、如果七個集合均為空集，則視SPT2為空集，則加大緩沖半徑繼續(xù)搜索Step81、依次判斷SPTR1—SPTR7是否為空集，當某一集合不為空集時，則取該集合中各化學元素采樣點的算術(shù)平均值，作為PLi的化學元素值3“三因素”賦值原理R3R1R2R7……優(yōu)先級—高優(yōu)先級—低3“三因素”賦值原理“三因素”賦值的優(yōu)點主要體現(xiàn)在：-綜合了非量化的土地利用單元、土地類型單元、地質(zhì)單元三因素與化學元素值之間的聯(lián)系-與等值線法相比，采用“三因素”處理后的每一個不規(guī)則區(qū)域均能獲得一個明確的化學元素數(shù)據(jù)值，該元素值與相鄰的區(qū)域的元素不再呈現(xiàn)簡單的線性變化-與距離加權(quán)平均法相比，經(jīng)過“三因素”處理所獲取的不規(guī)則區(qū)域在指定半徑的緩沖區(qū)范圍內(nèi)的采樣點與該區(qū)域具有最大的相似度，因此其化學元素含量值具有最大的相似性，該值具有更高的準確性和可信度04PARTFOURGeoAgri軟件實現(xiàn)流程4GeoAgri軟件實現(xiàn)流程以“三因素”賦值原理作為理論基礎(chǔ)，開發(fā)了GeoAgri軟件-根據(jù)“三因素”的主要思想，建立數(shù)據(jù)綜合處理的數(shù)學模型和GIS數(shù)據(jù)模型，利用現(xiàn)有的軟件和GIS平臺，設(shè)計出一套完整的、可實現(xiàn)的算法-開發(fā)的GeoAgri軟件，能夠完整模擬“三因素”賦值流程，實現(xiàn)圖斑與采樣點、土地利用現(xiàn)狀、土壤類型、地質(zhì)背景的空間數(shù)據(jù)處理和分析4GeoAgri軟件實現(xiàn)流程GeoAgri軟件以MapGIS為GIS平臺，利用其開發(fā)組件二次開發(fā)而成-GeoAgri軟件利用現(xiàn)有MapGIS平臺，所有待處理數(shù)據(jù)無需經(jīng)過格式轉(zhuǎn)換，部分內(nèi)容可以自定義，減少地質(zhì)技術(shù)人員工作量，提升工作效率-GeoAgri軟件操作無需人工參與，全程自動化批處理所有圖層、元素，實現(xiàn)一次性對所有圖斑進行賦值，速度快且數(shù)據(jù)準確性高4GeoAgri軟件實現(xiàn)流程GeoAgri軟件界面4GeoAgri軟件實現(xiàn)流程采樣點數(shù)據(jù)準備1、文件格式：MapGIS點文件（*.WT）2、屬性結(jié)構(gòu)中包含<元素名稱>字段及元素測試數(shù)值，字段名稱可以按照地調(diào)局技術(shù)規(guī)范命名，也可以自定義名稱3、為了輸入的便利性，<元素名稱>字段類型可定義為字符串型采樣點文件4GeoAgri軟件實現(xiàn)流程土地利用類型數(shù)據(jù)準備1、文件格式：MapGIS區(qū)文件（*.WP）2、屬性結(jié)構(gòu)中必須包含<DLMC>字段，用以記錄土地的利用現(xiàn)狀3、<DLMC>字段內(nèi)容可以按照地調(diào)局技術(shù)規(guī)范填寫，也可以自定義，但全圖必須統(tǒng)一土地利用類型4GeoAgri軟件實現(xiàn)流程1、文件格式：MapGIS區(qū)文件（*.WP）2、屬性結(jié)構(gòu)中必須包含<TRTYPE>字段，用以記錄土壤的類型代碼3、<TRTYPE>字段內(nèi)容可以按照地調(diào)局技術(shù)規(guī)范填寫，也可以自定義，但全圖必須統(tǒng)一土壤類型土壤類型數(shù)據(jù)準備1、文件格式：MapGIS區(qū)文件（*.WP）2、屬性結(jié)構(gòu)中必須包含<DSO>字段，用以記錄地層代碼3、<DSO>字段內(nèi)容可以按照地調(diào)局技術(shù)規(guī)范填寫，也可以自定義，但全圖必須統(tǒng)一地層分區(qū)4GeoAgri軟件實現(xiàn)流程地層分區(qū)（地質(zhì)背景）數(shù)據(jù)準備4GeoAgri軟件實現(xiàn)流程05PARTFIVE存在問題與展望5存在問題與展望“三因素”賦值原理還需要不斷擴展、逐步完善

-“三因素”賦值原理是對農(nóng)業(yè)地質(zhì)工作的一種理論研究成果，是對地球化學質(zhì)量評價的方法創(chuàng)新，只有不斷的通過實踐、修改、比較、補充，再實踐的過程，才能使該理論方法不斷完善，更好的為農(nóng)業(yè)地質(zhì)工作服務(wù)-“三因素”賦值方案在湖北地調(diào)院的金土地項目中部分工作區(qū)中應(yīng)用，由于時間緊迫尚未在全部工作區(qū)廣泛應(yīng)用5存在問題與展望在應(yīng)用中，部分專家和技術(shù)人員對“三因素”賦值方法提出修改建議

-通過緩沖區(qū)方式搜索到的有效采樣點，能否將取其平均值修改為按照采樣點到圖斑的距離取加權(quán)平均值？-在緩沖區(qū)搜索中，最大搜索半徑和步長如何確定？