半变异函数

摘要： 探究最佳尺度下景观格局脆弱度的时空演变特征,有助于生态环境保护和功能优化。选择沿海资源富集区招远市为研究区,以2008年、2013年、2018年三期土地利用数据为基础,借助信息损失评价模型和半变异函数确定最佳空间粒度和幅度,构建了研究区景观格局脆弱度评价模型;运用普通克里金插值方法,得到研究区景观格局脆弱度分布图;利用空间自相关分析理论,对区域景观格局脆弱度的时空变化特征及空间关联格局进行分析。结果表明:①研究区景观格局指数具有明显的尺度效应,90 m栅格大小和2 km方形网格为研究区景观格局脆弱度最佳分析尺度;②2008—2018年研究区整体景观格局脆弱度有所上升,表现为低脆弱度区面积占比不断下降,高脆弱度区面积不断扩张,景观格局脆弱程度不断加剧;③研究区景观格局脆弱度在空间上呈显著正相关,空间聚集效应明显,高—高值聚集区主要发生在西北区域,并有继续向北蔓延的趋势,低—低值聚集区未发生较大变化。该研究结果可为类似城市合理开发和规划提供支持和服务。

摘要： 流域土壤水分分布是水文学研究重要课题之一,采用地统计学半变异函数分析广东省泗合水流域旱季和雨季2 m深土壤剖面含水率,结果表明:流域土壤剖面水分可划分为表土层(0~20 cm)、根系层(20~70 cm)、基质势层(70~120 cm)、地下水位影响层(120~200 cm)和地下水位层(>200 cm)5个土层区间。表土层直接受降雨和大气蒸发强烈作用,同时受枯枝落叶持水和林下植被根系吸水影响,土壤水分季节和层间变化剧烈。林木根系主要分布在20~70 cm,这层的土壤水分补充主要为根系边隙流,消耗主要为根系吸水,土壤基质势梯度起调整分配作用,土壤水分季节和层间变化都较大。基质势层根系分布较少,大孔隙流较少,土壤水分主要受土壤基质势梯度影响,季节变化比上层土壤小,且随深度变化减小;在120 cm深基质势梯度作用消失,土壤水分季节间及土层间都不再变化,形成零通量层。山坡下部、山坳和低洼地区,地下水位季节变化,对120~200 cm区间的土壤水分产生影响。流域有效包气带厚度是从地面到土壤水分零通量面的深度,在泗合水流域约为120 cm;流域土壤蓄水容量即为这一区间土壤剖面含水量的季节差,计算结果为42 mm;该结果为华南丘陵地区无资料流域的水文模拟提供参数支持。

摘要： 主成分分析是一种广泛使用的高光谱遥感影像降维方法,在面向任务的工作中,基于累计方差贡献率的主成分选择方法效果并不理想。针对主成分分析变换后主成分选择的问题,提出基于空间统计学的主成分选择方法。计算各主成分的半变异函数参数变程、拱高、基台值,综合变程和拱高/基台值实现主成分的选择。变程的大小用以判断每一个主成分空间相关性的范围,拱高/基台值的大小用以判断每一个主成分空间相关性的强弱。仿真实验证明了变程和拱高/基台值可以有效表达高光谱遥感影像空间相关性的范围和强弱。在真实高光谱遥感影像实验的基础上,从主观和客观2个方面来综合确定主成分选择的经验阈值,即变程为2.5、拱高/基台值为0.2。从基于支持向量机算法的分类结果来看,和传统方法相比,利用变程和拱高/基台值可以筛选出图像质量较好的主成分,不仅能够达到降维的目的,同时能够保证足够高的分类精度。

摘要： 采用目前方法预测土壤重金属元素含量时,在不同距路基垂直距离下无法准确地得出重金属元素含量,预测结果的均方根误差大以及错误比例高。提出基于Krigin插值法的土壤重金属元素含量预测方法,依据Pearson相关系数获取变量之间的关联程度,实现对相关数据的分析,同时,对土壤重金属元素进行主成分分析。根据数据统计分析结果,利用Krigin插值法原理进行重金属元素含量预测,并根据半变异函数对预测结果进行优化,最后设定阈值对重金属元素含量的等级进行划分,实现土壤重金属含量的预测。实验结果表明,所提方法在不同距路基垂直距离下能够准确得出重金属元素含量,预测结果的均方根误差小,并且错误比例较低。

摘要： 旨在分析鄂西北耕地表层土壤全氮含量的空间变异特征及其影响因素。采用地统计学、逐步回归方法和GIS技术。研究结果表明:(1)十堰市耕层土壤的全氮平均含量为1.12 g/kg,耕层土壤全氮含量较高,701个土壤样点全氮含量变异系数为0.49,属于中等变异程度。(2)土壤全氮的空间变异最佳模型为高斯模型,块金效应值为48.09%,全氮具有较强的空间变异性特征,且受随机性因素和结构性因素的共用影响。(3)十堰市耕层土壤全氮含量在空间分布上具有明显的差异,全氮含量高的方向为南、西、西南和东南,全氮含量低的方向为东、东北和西北,全氮含量在南北方向的变异性最明显,差别较大。(4)全氮与有机质、海拔、有效土层厚度有正相关关系,与土壤pH有负相关关系。在黏土、棕壤、水田、河湖冲积物、第四纪老冲积物、一年一熟、种植水稻的土壤中全氮含量较多,在砂壤、紫色土、紫色岩类风化物和种植水果、小麦、喷灌方式下的耕地的全氮含量较少。(5)10种因素对全氮的影响程度排序为土壤环境>成土母质>熟制>生物多样性>农作物种类>耕层质地>土类>地形>耕地利用方式>灌溉方式,其中前5个因素是影响全氮空间分异的主导因素。在今后的农业生产活动中,需要在河谷和山谷带、一年二熟区、红砂岩类风化物和紫色岩类风化物带、有机质含量较少区可适当地增加氮肥的施用量,需保护生物多样性并重视人为因素对耕地质量的影响,采用农作物轮作等方式提高耕地质量和耕地生产能力。

摘要： 土壤环境变量具有较强空间异质性,为空间插值精度的提升带来了困难,仅基于空间相关性和空间异质性的空间插值方法难以获得较高的插值精度。机器学习方法能够融合多维辅助变量的信息,提高土壤属性的插值精度,但是不能有效融合空间位置关系信息进一步改善插值精度。本文基于随机森林空间预测框架,将空间半变异函数与随机森林算法融合,提出了融合半变异函数的空间随机森林插值方法。应用所提出的方法对湖南省湘潭县土壤重金属数据进行空间插值,并与随机森林方法、基于距离的随机森林空间预测方法、普通克里金方法和回归克里金方法进行对比,检验了所提出方法的插值精度。结果表明,融合半变异函数的空间随机森林插值方法相较于传统克里金方法精度提升10%以上,相较于新型机器学习空间插值方法精度提升5%以上,同时基于半变异函数的空间随机森林插值方法的插值制图结果具有更加合理的空间分布和丰富的细节信息。因此,融合半变异函数的空间随机森林插值方法能够有效结合辅助变量信息与空间位置关系信息,有效提高土壤环境变量插值精度。

摘要： 为实现基于轨迹数据挖掘的共享单车出行空间异质性特征及其驱动因素评估,本文应用核密度分析和热点探测,获取采样分析区域并以热力值表征共享单车出行发生量,减少尺度效应的干扰;引入空间统计学的半变异函数模拟共享单车出行发生量的结构性和随机性变化规律,挖掘空间异质性特征,确定邻域效应的尺度范围;利用空间序列的斜率表征变化趋势,同时,结合改进的空间滞后和残差模型,区分土地利用、邻域效应和其他建成环境各自对共享单车出行空间异质性特征的驱动力。以北京市为案例进行分析,结果表明:北京市的共享单车出行存在中等的、正的空间自相关性,空间异质性特征的最佳拟合模型为指数模型;空间自相关性的衰减半径为1860 m,大于此距离时邻域效应消失;建成环境对空间异质性特征的相对驱动力最大,邻域效应对其的相对驱动力则处于中间水平,而土地利用对其的相对驱动力最小。

摘要： 不同土地利用类型对城市地表温度具有不同的影响。目前关于地表温度与土地利用类型间的空间自相关性、双变量空间相关性的研究缺乏系统的尺度效应探讨。以成都市为例,利用遥感与GIS方法获取研究区2010—2021年间冬夏两季共6期遥感影像的地表温度、NDBI、NDVI和NDWI数据,运用半变异函数识别其在不同年份下的空间相关性分析尺度,并结合Moran’s I值分析地表温度与各土地利用类型间的空间相关性,试图揭示两者之间的相关性的空间尺度依赖规律,及其空间变异特点,为合理规划与建设城市蓝绿系统,减弱城市热岛效应,改善城市生态环境提供重要参考。研究发现,(1)研究区在冬夏两季均表现出明显的热岛效应,NDBI、NDWI值均表现为中心高四周低,NDVI值表现为中心低四周高。(2)LST、NDBI、NDVI、NDWI的单变量空间自相关性存在明显的尺度效应,300 m尺度范围内自相关性尺度效应变化明显,300—600 m尺度范围内自相关性尺度效应减弱。夏季的LST单变量空间自相关性最强,NDVI与NDWI整体上表现出夏季自相关性尺度大于冬季。(3)LST与各地表参数间双变量空间相关性尺度均在300 m左右,300 m尺度范围内,尺度效应明显,整体表现为夏季的相关性大于冬季。(4)LST与3种土地利用类型存在密切关系。该研究结果对于进一步认识LST与土地利用类型间的空间相关性的尺度效应具有推动作用。

摘要： [目的]研究克拉玛依市东部生态屏障的水源地玛依湖区土壤有机质的空间分布规律,为湖区的生态环境保护提供科学依据和数据支撑.[方法]以玛依湖区为研究对象,通过野外采样和室内分析,利用趋势分析法、反距离权重插值法、空间自相关法和半变异函数法分析玛依湖区不同土层深度土壤有机质的空间分布规律.[结果]趋势法分析表明,玛依湖区土壤有机质含量在0～20、20～40、40～60和60～80 cm土层的变化速率存在差异,整体趋势为土壤有机质含量南北方向呈增加趋势、东西方向呈减少趋势.反距离权重插值法(IDW)研究表明,玛依湖区不同土层土壤有机质水平分布差异较大,局部地区土壤有机质含量存在明显的垂直分布特征,土壤有机质含量变化趋势同趋势法分析结果高度一致,整体表现为土壤有机质含量南北方向呈增加趋势、东西方向呈减少趋势.空间自相关法研究表明,0～20、20～40、40～60和60～80 cm土层的Moran指数分别为0.1643、0.1236、0.1955和0.2461,均在空间上呈现出显著正相关;4个土层的Z值分别为3.1510、2.5934、3.5903和4.6355,底层(40～60和60～80 cm)的土壤有机质空间正相关较显著、空间聚集程度最高,表层(0～20和20～40 cm)空间相关性不显著、空间聚集程度较低.半变异函数分析法表明,底层(40～60和60～80 cm)土层的块金效应分别为0.427和0.420,说明土壤有机质具有一定的空间相关性;表层(0～20和20～40 cm)土层的块金效应分别为0.033和0.045,土壤有机质的空间相关性较弱.[结论]不同土层土壤有机质含量水平差异较大,南北方向呈增加趋势,东西方向呈减少趋势,局部地区存在明显的垂直分布特征.土壤有机质在表层(0～20和20～40 cm)空间相关性不显著,空间聚集程度较低;在底层(40～60和60～80 cm)空间相关性较显著,空间聚集程度较高.土壤有机质空间异质性受土壤类型、土壤质地、外围植被类型以及湖区面积变化的影响较大;在湖区外围生态屏障建设时,防护林树种、种植深度、种植密度的选择应当结合土壤有机质含量的空间分布状况进行.

摘要： 区域土壤侵蚀研究中,坡度、坡长等地形因子只能通过中低分辨率DEM进行提取,但是基于中低分辨率DEM提取的坡度会发生衰减,坡长会发生扩张,现有研究多是基于数理统计对这一现象进行描述,没有对其影响机理进行研究.因此,本研究将分辨率分为数据平滑和数据离散两种组分,基于中国土壤侵蚀方程对分辨率对于地形因子的空间精度的影响进行描述.研究结果表明:在统计数据方面,数据离散是影响坡长的主要因素,但是在坡长相对熵值方面,数据离散和数据平滑对于坡长都存在一定的影响,数据平滑是影响坡度的主要因素.在空间变异方面,数据离散和数据平滑均对地形因子存在影响,影响程度会随着离散和平滑程度的增加而不同.

摘要： 本文引入地统计学中的半变异函数,选取北京市及其周边地区经济指标,进行定量分析,从实证的角度解释增长极的作用,并得出相应结论。提出以建立增长极的方式推动区域经济发展是可行的：在制定经济政策和规则的时候，要充分考虑不同地区存在的差异以及地区间的相互作用。就扩散程度来说:扩散效应程度最大的是东-西方向，其次是东北-西南、南-北以及西北-东南方向。其次，通过建立增长极的方式促进欠发达地区经济增长，是中国当下经济发展的首要途径：面对国际和国内经济增长乏力的大环境，扩大内需是不错的选择；增长极的培育要因地制宜；要配套建设基础设施、加大对交通网络、科研机构等投入，使区域具备长期发展潜力。

摘要： 使用地学统计学的方法,对麦红吸浆虫土壤中越冬代幼虫,麦田中成虫,以及麦穗上取食幼虫的分布格局进行分析,建立东西、南北两个方向上的半变异函数模型,发现东西方向上麦红吸浆虫的半变异函数均为线性模型,而南北方向上的半变异函数分别为球形-指数套合模型、球形-球形套合模型和球形-指数套合模型.在调查范围内其空间格局全部为聚集分布.在东西方向上的空间依赖范围为分别为:40.59m、40.58m、35.66m,而在南北方向上的空间依赖范围分别为27.3264m、23.1365m、28.0364m.使用Kriging插值法将其田间分布生成等值线图,可以比较清晰地看到麦红吸浆虫的聚集分布形式.

摘要： 使用getis-ord空间相关分析方法和实验半变异函数，分析近50年来长江中下游地区61个气象站降雨量和逐月暴雨日数时空分布。研究发现，近50年降雨量的空间分布型式稳定，但 80年代后我国的长江中下游夏季降水量明显增多，江淮雨量和暴雨日数处于与高气候变率时段，是导致夏季洪涝灾害频繁发生的主要原因。

摘要： 应用地统计学中的变异函数，研究了马尾松毛虫(Dendrolimus punctatus Walker)虫害区(T)与非虫害区(C)植被指数(NDVI值)的空间相关性。结果表明，1992年12月16日的NDVI半变异函数为指数模型，其分布为聚集型。空间依赖范围是6。不同月份曲线分析,表明虫害区和非虫害区的变异函数曲线差异明显。

摘要： 本发明公开了一种利用函数图像进行生猪劈半设备及劈半方法，主要涉及生猪切割设备领域。包括切割锯结构总成、角度修正结构总成；切割锯结构总成：配合所述悬挂设备的位置进行设置，所述切割锯结构总成包括切割架体、切割锯结构组件，所述切割锯结构组件设置在所述切割架体上，且通过所述切割锯结构组件对设置在所述切割架体上的切割锯角度位置进行调节。本发明的有益效果在于：能够实现对生猪的稳定切割，而当切割锯相对于生猪脊柱位置出现位置偏移的问题时，劈半设备能够对生猪脊柱位置的切割角度以及切割位置进行纠正，从而确保切割设备能够有效对的生猪脊柱位置进行切割操作，避免出现生猪脊柱位置切割位置或者角度的偏移。

摘要： 本发明公开了基于函数图像进行生猪劈半的全自动劈半机及使用方法，主要涉及生猪处理设备领域。包括悬挂结构总成、切割锯结构总成、角度修正结构总成；悬挂结构总成：包括悬挂架体、固定件；切割锯结构总成：配合所述悬挂结构总成的位置进行设置，所述切割锯结构总成包括切割架体、切割锯结构组件；所述角度修正结构总成包括识别端头、PLC集成处理模块。本发明的有益效果在于：能够对生猪进行劈半切割操作，而且针对生猪进行劈半切割操作时，实现稳定的对生猪脊柱位置进行切割，确保后续工人师傅更方便对生猪的某一部位进行分解；而且克服传统生猪在进行劈开肢解时的弊端问题，使得生猪的切割质量得到保障。

摘要： 本发明公开了一种抑制负电容鳍式晶体管功函数变异影响的方法。本发明通过在源/漏极与栅极之间引入两种不同介质和不同厚度的双层侧墙，形成在靠近金属栅极的一定区域内同时引入high‑k侧墙和low‑k侧墙的结构。本发明通过调节双层侧墙结构中的low‑k与high‑k侧墙的材料种类和厚度，增加有效栅极长度和栅极面积，从而有效的抑制金属栅极功函数的随机分布而导致的器件性能波动的问题，进而提高芯片的成品率和可靠性。

摘要： 本发明提供了一种基于变种sigmoid函数和粒子变异的PSO改进算法，包括以下步骤：步骤1：设定STVPSO寻优的目标函数以及需要寻优的参数；步骤2设定PSO参数；步骤3初始化粒子位置及速度；步骤4计算粒子目标函数值；步骤5更新粒子历史最优位置；步骤6更新全局历史最优位置；步骤7判断是否达到最大迭代次数；步骤8更新惯性权重；步骤9变异种群最优粒子位置；步骤10变异种群最劣粒子位置；骤11更新粒子速度、位置；步骤12循环步骤4‑11；步骤13输出全局最优历史位置；应用本技术方案可以实现通过调节最大惯性权重、最小惯性权重、伸缩系数、变形系数，来调节模型的全局寻优能力与局部寻优能力。

摘要： 本发明提出基于断层物理模型和脉冲函数的跨断层桥梁空间变异性输入地震动模拟方法。所述方法采用混合方法模拟地震动时程，分别采用基于断层物理模型的模拟方法模拟高频地震动，采用参数化的脉冲函数模拟低频分量，两者滤波后叠加得到地震动时程，最后由考虑地震动的空间变异性的转换矩阵，得到具有空间变异性特征的地震动作为跨断层桥梁非一致激励的输入地震动。本发明将基于断层物理模型的模拟方法与脉冲效应参数化的数学脉冲函数相结合，得到既体现场地高频特征又兼顾断层区域脉冲效应和永久位移特点的地震动时程，为跨断层桥梁输入地震动模拟提供一种简单易行的方法。

摘要： 本发明公开了一种基于半变异函数的地理空间点数据采样方法。本发明方法首先利用半变异函数，捕捉地理空间点数据的地理统计特征，并在采样过程中实时动态统计采样前后半变异函数差异；然后以差异最小化为目标，驱动模拟退火优化算法，对Z‑order采样生成的初始采样点进行替换，实现地理统计特征的保持，采样结果既保持了地理空间点数据的空间分布，又提高了属性插值准确性。本发明方法从空间分布和属性插值两方面进行采样结果的可视化评估与定量比较，通过等高线图增强了采样前后差异的视觉表现。本发明实现了一个用于大规模地理空间点数据的采样模型，使用户能够轻松地通过采样点还原原始数据特征，可视化地探索和分析地理空间。

摘要： 一种基于半变异函数提取非火灾时空数据的方法，本发明首先确定燃烧区域数据中所有火灾像元的位置和发生时刻，并判断所有火灾像元的植被类型，然后提取所有火灾像元的数据以及周围与火灾像元植被类型相同的非火灾像元数据，利用半变异函数对其进行空间相关性分析，并将变程作为缓冲距离建立相应的火灾缓冲区，然后再提取火灾像元相关时相的数据，重复建立火灾缓冲区的过程，最后选择未落入所有缓冲区中的像元的数据作为非火灾数据。本发明既能消除人为因素带来的主观影响，又能消除地理位置、植被类型等因素造成的差异性，同时也剔除了火灾发生的偶然性因素，提高了非火灾数据和火灾数据的对比性，有利于提高训练模型的模拟结果的精度。

摘要： 本发明公开了一种基于半变异函数的地理空间点数据采样方法。本发明方法首先利用半变异函数，捕捉地理空间点数据的地理统计特征，并在采样过程中实时动态统计采样前后半变异函数差异；然后以差异最小化为目标，驱动模拟退火优化算法，对Z‑order采样生成的初始采样点进行替换，实现地理统计特征的保持，采样结果既保持了地理空间点数据的空间分布，又提高了属性插值准确性。本发明方法从空间分布和属性插值两方面进行采样结果的可视化评估与定量比较，通过等高线图增强了采样前后差异的视觉表现。本发明实现了一个用于大规模地理空间点数据的采样模型，使用户能够轻松地通过采样点还原原始数据特征，可视化地探索和分析地理空间。

摘要： 本发明公开了一种基于三层规划的半变异函数模型求解方法，包括：S1、建立半变异函数模型的三层规划数学模型；S2、提出基于粒子群算法的三层规划模型求解方法，三层规划数学模型分别以最大计算范围和分隔距离增量、半变异函数模型参数、观测值的权重系数和估计值为决策变量，以交叉验证统计结果最优、理论变异函数值与样本变异函数值的加权平方误差最小、估计值与观测值的误差方差最小为目标函数。与相关技术相比，本发明可以最大程度地消除和减轻最大计算范围和分隔距离增量等敏感性因素对半变异函数模型的影响，提高半变异函数模型的有效性和合理性。

摘要： 一种基于半变异函数提取非火灾时空数据的方法，本发明首先确定燃烧区域数据中所有火灾像元的位置和发生时刻，并判断所有火灾像元的植被类型，然后提取所有火灾像元的数据以及周围与火灾像元植被类型相同的非火灾像元数据，利用半变异函数对其进行空间相关性分析，并将变程作为缓冲距离建立相应的火灾缓冲区，然后再提取火灾像元相关时相的数据，重复建立火灾缓冲区的过程，最后选择未落入所有缓冲区中的像元的数据作为非火灾数据。本发明既能消除人为因素带来的主观影响，又能消除地理位置、植被类型等因素造成的差异性，同时也剔除了火灾发生的偶然性因素，提高了非火灾数据和火灾数据的对比性，有利于提高训练模型的模拟结果的精度。