基于土壤图的土壤与环境关系的获取及推理制图

摘要

土壤是地表可以供植物生长的疏松层，也是人类赖以生存的最基本的物质基础。它能提供土壤养分物理化学活动的场所，它的结构和性质将直接影响农业生产。随着精准农业的快速发展以及城镇化的推行，人们更需要准确的土壤信息，所以了解土壤的现状，制作最新的土壤图对土地利用和农业生产具有重要的意义。数字土壤制图技术时效快，更省人力物力，利用数字土壤制图技术更新土壤图具有更广泛的实际意义。全国二次土壤调查保留下了弥足珍贵的土壤图资料，土壤的类型与各种环境因素有密切的联系，所以土壤图中隐含的土壤与环境关系是制图的关键。本文使用数据挖掘的方法，从原始的土壤图中挖掘出土壤与环境关系。使用数字土壤制图技术对获得的土壤与环境关系进行土壤类型预测并制图。选取湖北省崇阳县金塘镇和高枧乡中部分区域为研究区，具体内容和相关结论如下:
　　 (1)以土壤发生分类为理论基础，综合分析土壤与环境的关系及研究区现状，地形为主要因子。研究选取高程、坡向、坡度、沿坡面曲率、沿等高线曲率和地形湿度指数6个环境因子，使用Arcgis9.3提取6个环境要素作为研究的基础数据。
　　 (2)使用网格采样法与人工添加样点相结合的采样方法从土壤图中提取一定数量的采样点，并提取出采样点的6种环境属性作为数据挖掘的源数据。对数据做规范处理后，使用决策树算法对这些数据进行分类，最后得到研究区的土壤与环境关系规则。研究使用See5软件来分类，采用循环删除决策树中错误分类的方法使决策树分类的错分率从19.5％降低至5.2％。
　　 (3)决策树分类方法分类细致，获得的环境关系规则较多。参考研究区的相关土壤资料，对众多分类细化部分进行归纳合并，以高程为主要字段排序后，对每种土壤类型的规则进行归纳合并。最后得到研究区的土壤与环境关系。采用相似度模型对获取的土壤与环境关系规则进行量化，以0～1形式表达出每种环境规则的隶属度变化。使用SoLIMSolution5.0软件，对每种环境规则进行表达，综合后得到研究区所有土壤类型的隶属度分布图。得到的所有土壤类型的隶属度图被硬化处理后，即生成研究区土壤类型分布图。采用野外采样的方法对推理获得的研究区数字土壤图进行精度验证，得到Kappa系数为0.5的中度一致性结果，表明与实际土壤空间分布比较一致。

目录

论文说明

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外研究综述

1．2．1 国内研究综述

1．2．2 国外研究综述

1．3 研究目的

1．4 研究内容与技术路线

1．4．1 研究内容

1．4．2 技术路线

2 研究区域和研究方法

2．1 研究区域概况

2．2 研究方法介绍

3 数据获取和关系提取

3．1 土壤与环境关系描述

3．2 环境因子提取

3．3 数据采样

3．4 数据处理

3．5 关系提取

3．5．1 数据准备

3．5．2 关系提取

3．5．3 规则整理

4 推理制图

4．1 使用软件介绍

4．2 土壤图推理过程

4．3 分析与验证

4．3．1 对比分析

4．3．2 采样分析

4．3．3 验证分析

5 主要结论与展望

5．1 主要结论

5．2 问题与展望

参考文献

附录

致谢