[发明专利]一种基于协同克里金插值法的土壤锰元素含量预测方法

摘要

本发明公开了一种基于协同克里金插值法的土壤锰元素含量预测方法，采用协同克里金插值法来预测其含量。由于土壤中锰元素受其它较多因素的影响，所以本发明采用主成分分析法将这些影响因素组合成一个综合因子，进而将这个综合因子作为辅助变量对主变量锰元素进行协同克里金插值。首先收集了北京市房山区20个乡镇果园地、水浇地、菜地、灌溉水田和旱地这五种耕地类型的土壤重金属元素数据；然后使用方差分析法分析了这五种耕地类型对土壤中锰元素含量的影响；最后在不同的耕地类型下，运用协同克里金插值方法预测土壤中锰元素的含量，并根据标准平均值误差、均方根误差、标准化均方根对插值结果的精度进行分析。

主权项

1.一种基于协同克里金插值法的土壤锰元素含量预测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、方差分析为了探讨耕地类型对土壤重金属含量的影响，使用方差分析法研究了北京市房山区果园地、菜地、水浇地、灌溉水田和旱地五种耕地类型对土壤重金属的影响；五种耕地类型为自变量，是分类型变量；重金属锌、铁、铜、锰、硼、硫的含量为因变量，是数值型变量；步骤2、协同克里金插值法使用协同克里金插值法Cokriging预测了土壤重金属锰的含量；为了解决协调克里金插值时土壤重金属锌、铁、锰这三个辅助变量的权重问题，使用主成分分析法PCA将这三个存在相关性的变量通过降维技术转换为一个综合因子；然后利用综合因子作为辅助变量对主变量锰进行协同克里金插值；根据主成分分析原理，将土壤中重金属Zn、Fe、Cu作为一个综合土壤重金属变量，主成分构成公式如下：Fi＝a1iZn+a2iFe+a3iCu式中，Fi为第i主成分变量，aji(j＝1，2，3)分别表示为第i主成分对应原始变量Zn、Fe、Cu的系数，度量了相应原始变量对Fi的重要性；Zn表示Zn的含量，Fe表示Fe的含量，Cu表示Cu的含量；综合因子的构成公式如下：Y＝∑λiFi式中，Y为综合因子，Fi为第i主成分，λi为主成分的贡献率；协同克里金法插值的计算公式如下： Z * ( l , k ) 0 = Σ i = 1 n λ i Z 1 ( l , k ) 1 i + Σ j = 1 m λ j Z 2 ( l , k ) 2 j ]]>式中，Z*(l，k)0为(l，k)0处土壤重金属Mn含量的估值，n和m为主变量和辅助变量的采样点数，Z1(l，k)1i为各点土壤重金属Mn的含量，λi为赋予各点土壤重金属Mn含量的一组权重系数，且∑λi＝1；Z2(l，k)2j为各点土壤综合重金属含量，λi为赋予各点综合土壤重金属含量的一组权重系数；半方差函数公式如下： γ 12 ( h l , h k ) = 1 2 E { [ Z 1 ( l + h l , k + h k ) - Z 1 ( l , k ) ] [ Z 2 ( l + h l , k + h k ) - Z 2 ( l , k ) ] } ]]>

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