土地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)價(jià)之圖斑賦值原理及應(yīng)用

圖斑賦值原理及實(shí)現(xiàn)土地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)價(jià)全國(guó)土地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)培訓(xùn)“三因素”賦值原理目錄為什么要對(duì)圖斑賦值常規(guī)賦值方法與流程GeoAgri軟件實(shí)現(xiàn)流程1234存在問(wèn)題與展望501PARTONE為什么要對(duì)圖斑賦值圖斑是土地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)價(jià)的最小評(píng)價(jià)單元-客觀(guān)上由于通行及自然條件，及調(diào)查經(jīng)費(fèi)等原因，地球化學(xué)調(diào)查采樣點(diǎn)數(shù)受到限制，一個(gè)工作區(qū)內(nèi)的采樣點(diǎn)數(shù)與評(píng)價(jià)圖斑數(shù)不相等，通常采樣點(diǎn)數(shù)少于評(píng)價(jià)圖斑數(shù)（局部亦有一個(gè)圖斑有數(shù)個(gè)采樣點(diǎn)對(duì)應(yīng)的情況）1為什么要對(duì)圖斑賦值1為什么要對(duì)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(huì)留下一些空白圖斑-為使平面上隨機(jī)分布的區(qū)域地球化學(xué)量變值在每一個(gè)圖斑都有明確的量值反映，需對(duì)空白圖斑進(jìn)行元素含量賦值圖斑的元素含量，是進(jìn)行土地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)價(jià)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)

-如何利用現(xiàn)有不能包括每個(gè)個(gè)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(píng)估整個(gè)區(qū)域一直是地球化學(xué)工作者在探索及亟待解決的技術(shù)問(wèn)題1為什么要對(duì)圖斑賦值02PARTTWO常規(guī)賦值方法與流程采樣點(diǎn)賦元素屬性2常規(guī)賦值流程生成地球化學(xué)圖采樣點(diǎn)與圖斑疊加導(dǎo)出Label點(diǎn)屬性數(shù)據(jù)Label點(diǎn)與地球化學(xué)圖疊加生成空白圖斑Label點(diǎn)計(jì)算元素最大值與平均值元素值導(dǎo)入Label點(diǎn)Label點(diǎn)與采樣點(diǎn)合并采樣點(diǎn)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(duì)采樣點(diǎn)進(jìn)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(xué)圖2常規(guī)圖斑賦值方法Step2采樣點(diǎn)與土地圖斑進(jìn)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(duì)需要賦值的圖斑空白區(qū)提取Label點(diǎn)文件，為進(jìn)一步的處理做好數(shù)據(jù)準(zhǔn)備2常規(guī)圖斑賦值方法Step4Label點(diǎn)與地球化學(xué)圖做空間疊加相交分析，使每個(gè)Label點(diǎn)都具有元素值2常規(guī)圖斑賦值方法123導(dǎo)入點(diǎn)數(shù)據(jù)將計(jì)算后的元素?cái)?shù)據(jù)導(dǎo)入到Label點(diǎn)計(jì)算數(shù)據(jù)對(duì)導(dǎo)出的數(shù)據(jù)計(jì)算最大值、平均值導(dǎo)出點(diǎn)數(shù)據(jù)將Label點(diǎn)的元素?cái)?shù)據(jù)導(dǎo)出Step5對(duì)Label點(diǎn)的元素值進(jìn)行計(jì)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(guò)計(jì)算后的Label點(diǎn)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(xiàn)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(xiàn)法獲取的是不規(guī)則區(qū)域內(nèi)的化學(xué)元素含量變化趨勢(shì)，反映的是數(shù)據(jù)空間單一分布特點(diǎn)-距離加權(quán)法雖能獲得待處理不規(guī)則區(qū)域的化學(xué)元素含量值，僅簡(jiǎn)單考慮空間距離的遠(yuǎn)近，沒(méi)有考慮影響化學(xué)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(duì)土地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)價(jià)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(tuán)隊(duì)，根據(jù)中國(guó)地質(zhì)大學(xué)楊忠芳教授與中國(guó)地質(zhì)科學(xué)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(diǎn)，為金土地項(xiàng)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(lèi)型、土地利用現(xiàn)狀三者之間的聯(lián)系因素，使平面上隨機(jī)分布的區(qū)域地球化學(xué)量變值在每一個(gè)圖斑都有更準(zhǔn)確的量值反映，目的是更好拓展地球化學(xué)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(diǎn)數(shù)據(jù)與土地利用現(xiàn)狀、土壤類(lèi)型、地質(zhì)背景的相似性，綜合模擬空白圖斑地球化學(xué)數(shù)據(jù)-建立采樣點(diǎn)與土地利用現(xiàn)狀、土壤類(lèi)型、地質(zhì)背景三種圖件的模擬關(guān)系開(kāi)展空間分析-建立數(shù)學(xué)模型和GIS數(shù)據(jù)模型，利用計(jì)算機(jī)算法自動(dòng)化處理土壤資源與環(huán)境區(qū)塊地球化學(xué)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(lèi)型之間的關(guān)系元素含量與土地利用類(lèi)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(gè)待賦值的多邊形，其中任意一個(gè)待賦值的多邊形設(shè)為PLi2、地球化學(xué)元素采樣點(diǎn)集合，設(shè)為PT，該點(diǎn)集合要素呈離散分布，其中任意一個(gè)采樣點(diǎn)設(shè)為PTi3“三因素”賦值原理Step21、地球化學(xué)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(xué)元素含量次重要影響因素，設(shè)為土壤類(lèi)型因素PS，PS由多邊形要素組成3、地球化學(xué)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(lèi)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(xué)采樣點(diǎn)的集合SPT12、判斷SPT1是否為空集：若不為空，則取SPT1中化學(xué)元素含量的極大值或者平均值作為PLi范圍內(nèi)的化學(xué)元素值3、若為空，則進(jìn)行后續(xù)處理3“三因素”賦值原理Step41、對(duì)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(diǎn)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(kuò)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(guò)最大半徑rmaxPLi3“三因素”賦值原理Step5設(shè)SPT2中共有m個(gè)點(diǎn)，逐一取SPT2集合中的每個(gè)點(diǎn)SPTl，分別與PLU、PS、PG做點(diǎn)對(duì)多邊形的空間疊置分析，獲得SPTl所在的PLU類(lèi)型為SPTl-PLU，PS類(lèi)型為SPTl-PS，PG類(lèi)型為SPTl-PG3“三因素”賦值原理Step6PLi分別與PLU、PS、PG做多邊形對(duì)多邊形的空間疊置分析，獲取PLi范圍內(nèi)的PLU的類(lèi)型集合SPLUi、PS的類(lèi)型集合SPSi、PG的類(lèi)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(diǎn)集2、如果七個(gè)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(dāng)某一集合不為空集時(shí)，則取該集合中各化學(xué)元素采樣點(diǎn)的算術(shù)平均值，作為PLi的化學(xué)元素值3“三因素”賦值原理R3R1R2R7……優(yōu)先級(jí)—高優(yōu)先級(jí)—低3“三因素”賦值原理“三因素”賦值的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在：-綜合了非量化的土地利用單元、土地類(lèi)型單元、地質(zhì)單元三因素與化學(xué)元素值之間的聯(lián)系-與等值線(xiàn)法相比，采用“三因素”處理后的每一個(gè)不規(guī)則區(qū)域均能獲得一個(gè)明確的化學(xué)元素?cái)?shù)據(jù)值，該元素值與相鄰的區(qū)域的元素不再呈現(xiàn)簡(jiǎn)單的線(xiàn)性變化-與距離加權(quán)平均法相比，經(jīng)過(guò)“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(diǎn)與該區(qū)域具有最大的相似度，因此其化學(xué)元素含量值具有最大的相似性，該值具有更高的準(zhǔn)確性和可信度04PARTFOURGeoAgri軟件實(shí)現(xiàn)流程4GeoAgri軟件實(shí)現(xiàn)流程以“三因素”賦值原理作為理論基礎(chǔ)，開(kāi)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(xué)模型和GIS數(shù)據(jù)模型，利用現(xiàn)有的軟件和GIS平臺(tái)，設(shè)計(jì)出一套完整的、可實(shí)現(xiàn)的算法-開(kāi)發(fā)的GeoAgri軟件，能夠完整模擬“三因素”賦值流程，實(shí)現(xiàn)圖斑與采樣點(diǎn)、土地利用現(xiàn)狀、土壤類(lèi)型、地質(zhì)背景的空間數(shù)據(jù)處理和分析4GeoAgri軟件實(shí)現(xiàn)流程GeoAgri軟件以MapGIS為GIS平臺(tái)，利用其開(kāi)發(fā)組件二次開(kāi)發(fā)而成-GeoAgri軟件利用現(xiàn)有MapGIS平臺(tái)，所有待處理數(shù)據(jù)無(wú)需經(jīng)過(guò)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(wú)需人工參與，全程自動(dòng)化批處理所有圖層、元素，實(shí)現(xiàn)一次性對(duì)所有圖斑進(jìn)行賦值，速度快且數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性高4GeoAgri軟件實(shí)現(xiàn)流程GeoAgri軟件界面4GeoAgri軟件實(shí)現(xiàn)流程采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備1、文件格式：MapGIS點(diǎn)文件（*.WT）2、屬性結(jié)構(gòu)中包含<元素名稱(chēng)>字段及元素測(cè)試數(shù)值，字段名稱(chēng)可以按照地調(diào)局技術(shù)規(guī)范命名，也可以自定義名稱(chēng)3、為了輸入的便利性，<元素名稱(chēng)>字段類(lèi)型可定義為字符串型采樣點(diǎn)文件4GeoAgri軟件實(shí)現(xiàn)流程土地利用類(lèi)型數(shù)據(jù)準(zhǔn)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(xiě)，也可以自定義，但全圖必須統(tǒng)一土地利用類(lèi)型4GeoAgri軟件實(shí)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(lèi)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(xiě)，也可以自定義，但全圖必須統(tǒng)一土壤類(lèi)型土壤類(lèi)型數(shù)據(jù)準(zhǔn)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(xiě)，也可以自定義，但全圖必須統(tǒng)一地層分區(qū)4GeoAgri軟件實(shí)現(xiàn)流程地層分區(qū)（地質(zhì)背景）數(shù)據(jù)準(zhǔn)備4GeoAgri軟件實(shí)現(xiàn)流程05PARTFIVE存在問(wèn)題與展望5存在問(wèn)題與展望“三因素”賦值原理還需要不斷擴(kuò)展、逐步完善

-“三因素”賦值原理是對(duì)農(nóng)業(yè)地質(zhì)工作的一種理論研究成果，是對(duì)地球化學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)的方法創(chuàng)新，只有不斷的通過(guò)實(shí)踐、修改、比較、補(bǔ)充，再實(shí)踐的過(guò)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(xiàng)目中部分工作區(qū)中應(yīng)用，由于時(shí)間緊迫尚未在全部工作區(qū)廣泛應(yīng)用5存在問(wèn)題與展望在應(yīng)用中，部分專(zhuān)家和技術(shù)人員對(duì)“三因素”賦值方法提出修改建議

-通過(guò)緩沖區(qū)方式搜索到的有效采樣點(diǎn)，能否將取其平均值修改為按照采樣點(diǎn)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(zhǎng)如何確定？