[發(fā)明專利]一種土壤重金屬Hg含量的空間預(yù)測(cè)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710165969.8
• 申請(qǐng)日: 2017-03-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108563974A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-09-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 史舟;鄭勝云;王佳昱;胡婕
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): G06K9/00
• 分類號(hào): G06K9/00;G06K9/62;G06F17/50
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 張法高

本發(fā)明公開(kāi)了一種土壤重金屬Hg含量的空間預(yù)測(cè)方法，屬于空間預(yù)測(cè)方法領(lǐng)域。本發(fā)明以重金屬汞(Hg)含量為例，提出了一種土壤重金屬Hg含量的空間預(yù)測(cè)方法，分區(qū)建立了Hg含量與陸表環(huán)境變量之間的模型關(guān)系，實(shí)現(xiàn)了區(qū)域Hg含量的空間分布特征及含量的預(yù)測(cè)，為今后利用有限樣本點(diǎn)估算整個(gè)研究區(qū)土壤重金屬含量提供理論依據(jù)和參考。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種空間預(yù)測(cè)方法，具體涉及到一種土壤重金屬Hg含量的空間預(yù)測(cè)方法。

技術(shù)背景

改革開(kāi)放以來(lái)，隨著工業(yè)化、城市化、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的快速發(fā)展，我國(guó)土壤環(huán)境形勢(shì)也不可避免的發(fā)生了較大變化，土壤環(huán)境問(wèn)題呈現(xiàn)多樣化、復(fù)雜化和區(qū)域性的發(fā)展態(tài)勢(shì)。開(kāi)展農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地土壤重金屬污染調(diào)查與評(píng)價(jià)，是為了全面、系統(tǒng)掌握浙江省農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地土壤重金屬污染總體狀況及其變化趨勢(shì)，基本摸清轄區(qū)內(nèi)重點(diǎn)工礦企業(yè)周邊、大中型城郊和一般農(nóng)區(qū)農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地土壤重金屬污染底數(shù)及成因，完善農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地土壤環(huán)境質(zhì)量檔案，為后續(xù)開(kāi)展農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地安全管理和土壤污染綜合治理提供科學(xué)依據(jù)。

由于土壤重金屬地面調(diào)查可分為中重污染區(qū)的詳查點(diǎn)和輕微、輕度污染區(qū)的非詳查點(diǎn)，樣點(diǎn)布設(shè)規(guī)則各不相同，且土壤重金屬Hg含量在空間上具有變異性，所以難免出現(xiàn)不規(guī)則格網(wǎng)布點(diǎn)和布點(diǎn)樣本數(shù)量有限的問(wèn)題。針對(duì)該問(wèn)題，有必要提出了一種土壤重金屬Hg含量的空間預(yù)測(cè)方法進(jìn)而實(shí)現(xiàn)Hg含量的預(yù)測(cè)。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)采樣點(diǎn)布局不規(guī)則或采樣點(diǎn)數(shù)量有限問(wèn)題，本發(fā)明提出一種土壤重金屬Hg含量的空間預(yù)測(cè)方法。本發(fā)明中的一種土壤重金屬Hg含量的空間預(yù)測(cè)方法，建立了Hg含量與陸表特征環(huán)境變量之間的模型關(guān)系，并驗(yàn)證其可預(yù)測(cè)性。

本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下：

土壤重金屬Hg含量的空間預(yù)測(cè)方法，包括以下步驟：

步驟1)數(shù)據(jù)獲取：獲取待測(cè)區(qū)域的地面調(diào)查獲得的土壤重金屬采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)、MODIS衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)、ASTERGDEM衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)；所述的MODIS衛(wèi)星遙感影像為MOD13A2數(shù)據(jù)產(chǎn)品；

步驟2)數(shù)據(jù)預(yù)處理：將步驟1)將ASTER GDEM衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)進(jìn)行聚合計(jì)算得到DEM數(shù)據(jù)；從MOD13A2數(shù)據(jù)產(chǎn)品中提取植被指數(shù)參量，經(jīng)過(guò)異常值剔除處理后，通過(guò)聚合計(jì)算得到植被指數(shù)數(shù)據(jù)；將土壤重金屬數(shù)據(jù)整理入庫(kù)后提取出各土壤重金屬采樣點(diǎn)的Hg含量數(shù)據(jù)，并進(jìn)行異常值的剔除處理；

步驟3)根據(jù)陸表環(huán)境變量與Hg元素含量之間的相關(guān)關(guān)系進(jìn)行分區(qū)建模：將步驟2)處理后的Hg含量數(shù)據(jù)作為因變量，以植被指數(shù)數(shù)據(jù)、DEM數(shù)據(jù)作為自變量，將該數(shù)據(jù)集進(jìn)行分類建模預(yù)測(cè)各個(gè)采樣點(diǎn)的Hg含量。

作為優(yōu)選，所述的分區(qū)建模過(guò)程中，采用多元回歸模型形式為：

其中，N表示回歸模型中自變量個(gè)數(shù)；a_n表示第n個(gè)環(huán)境變量的系數(shù)；a₀表示模型參數(shù)的常數(shù)項(xiàng)系數(shù)；y_n表示Hg含量預(yù)測(cè)值；x_n表示第n個(gè)環(huán)境變量值；

a₀和a_n的計(jì)算公式如下：

其中：k代表土壤重金屬采樣點(diǎn)的個(gè)數(shù)；x_in代表第i個(gè)土壤重金屬采樣點(diǎn)的第n個(gè)環(huán)境變量的值，y_i代表的是第i個(gè)土壤重金屬采樣點(diǎn)的Hg含量，代表所有土壤重金屬采樣點(diǎn)中第n個(gè)環(huán)境變量因子的均值，代表所有土壤重金屬采樣點(diǎn)中Hg含量的均值。

作為優(yōu)選，所述的DEM數(shù)據(jù)的空間分辨率為1km。

作為優(yōu)選，所述的植被指數(shù)數(shù)據(jù)的空間分辨率為1km。

作為優(yōu)選，分區(qū)建模中所采用的多元回歸模型具體如下：