土地质量地球化学评价之图斑赋值原理及应用

图斑赋值原理及实现土地质量地球化学评价全国土地质量地球化学调查技术标准培训“三因素”赋值原理目录为什么要对图斑赋值常规赋值方法与流程GeoAgri软件实现流程1234存在问题与展望501PARTONE为什么要对图斑赋值图斑是土地质量地球化学评价的最小评价单元-客观上由于通行及自然条件，及调查经费等原因，地球化学调查采样点数受到限制，一个工作区内的采样点数与评价图斑数不相等，通常采样点数少于评价图斑数（局部亦有一个图斑有数个采样点对应的情况）1为什么要对图斑赋值1为什么要对图斑赋值一定采样密度下，采样样品在区域上的的不完全均一化分布，总会留下一些空白图斑-为使平面上随机分布的区域地球化学量变值在每一个图斑都有明确的量值反映，需对空白图斑进行元素含量赋值图斑的元素含量，是进行土地质量地球化学评价的数据基础

-如何利用现有不能包括每个个体区块的样品分析数据，发掘出空白区块的元素信息，从而评估整个区域一直是地球化学工作者在探索及亟待解决的技术问题1为什么要对图斑赋值02PARTTWO常规赋值方法与流程采样点赋元素属性2常规赋值流程生成地球化学图采样点与图斑叠加导出Label点属性数据Label点与地球化学图叠加生成空白图斑Label点计算元素最大值与平均值元素值导入Label点Label点与采样点合并采样点与图斑叠加完成图斑赋值2常规图斑赋值方法Step1首先对采样点进行三角化插值处理，并结合GIS软件的DTM分析功能，生成地球化学图2常规图斑赋值方法Step2采样点与土地图斑进行空间叠加相减分析，从而得到需要赋值的图斑空白区2常规图斑赋值方法Step3对需要赋值的图斑空白区提取Label点文件，为进一步的处理做好数据准备2常规图斑赋值方法Step4Label点与地球化学图做空间叠加相交分析，使每个Label点都具有元素值2常规图斑赋值方法123导入点数据将计算后的元素数据导入到Label点计算数据对导出的数据计算最大值、平均值导出点数据将Label点的元素数据导出Step5对Label点的元素值进行计算和处理2常规图斑赋值方法Step6利用第三方软件工具，将经过计算后的Label点与土地图斑图做空间叠加相并分析，从而完成图斑的赋值2常规赋值方法的不足常规的图斑赋值主要技术方法是等值线法和距离加权平均法，两种方法均是采用分析数据的单一因素直接模拟的数据处理方法-等值线法获取的是不规则区域内的化学元素含量变化趋势，反映的是数据空间单一分布特点-距离加权法虽能获得待处理不规则区域的化学元素含量值，仅简单考虑空间距离的远近，没有考虑影响化学元素含量的其它重要因素03PARTTHREE图斑“三因素”赋值原理3图斑“三因素”赋值原理图斑“三因素”赋值是对土地质量地球化学评价的理论和方法创新-图斑“三因素”赋值是湖北省地质调查院农业地质技术团队，根据中国地质大学杨忠芳教授与中国地质科学院成杭新教授的总体规划方案，结合湖北省农业地质工作的技术特点，为金土地项目的数据处理于2014的首先提出－该理论综合考虑地质背景、土壤分布类型、土地利用现状三者之间的联系因素，使平面上随机分布的区域地球化学量变值在每一个图斑都有更准确的量值反映，目的是更好拓展地球化学数据服务与应用领域3图斑“三因素”赋值原理图斑“三因素”赋值主要采用与环境因素相结合的模拟处理方法-利用相邻采样点数据与土地利用现状、土壤类型、地质背景的相似性，综合模拟空白图斑地球化学数据-建立采样点与土地利用现状、土壤类型、地质背景三种图件的模拟关系开展空间分析-建立数学模型和GIS数据模型，利用计算机算法自动化处理土壤资源与环境区块地球化学数据地质成因土壤分布利用现状元素含量与土壤母体之间的关系元素含量与土壤分布类型之间的关系元素含量与土地利用类型之间的关系地质成因土壤分布利用现状3“三因素”赋值原理3“三因素”赋值原理Step11、待赋值的不规则区域，设为PL，其中假定有n个待赋值的多边形，其中任意一个待赋值的多边形设为PLi2、地球化学元素采样点集合，设为PT，该点集合要素呈离散分布，其中任意一个采样点设为PTi3“三因素”赋值原理Step21、地球化学元素含量最重要影响因素，设为土地利用因素PLU，PLU由多边形要素组成2、地球化学元素含量次重要影响因素，设为土壤类型因素PS，PS由多边形要素组成3、地球化学元素含量第三影响因素，设为地质条件PG，PG由多边形要素组成土地利用现状地质成因土壤类型3“三因素”赋值原理Step31、PLi首先与PT做空间叠置分析，获取PLi范围内的地球化学采样点的集合SPT12、判断SPT1是否为空集：若不为空，则取SPT1中化学元素含量的极大值或者平均值作为PLi范围内的化学元素值3、若为空，则进行后续处理3“三因素”赋值原理Step41、对PLi以r0为半径做缓冲区分析，获得PLi的缓冲区PLBi，PLBi与PT做空间叠置分析，获取落入PLBi范围内的采样点的集合SPT22、如果SPT2为空集，则搜索半径在r0的基础上每次扩大Δr，再次做缓冲区分析、空间叠置分析，直至SPT2不为空，或者超过最大半径rmaxPLi3“三因素”赋值原理Step5设SPT2中共有m个点，逐一取SPT2集合中的每个点SPTl，分别与PLU、PS、PG做点对多边形的空间叠置分析，获得SPTl所在的PLU类型为SPTl-PLU，PS类型为SPTl-PS，PG类型为SPTl-PG3“三因素”赋值原理Step6PLi分别与PLU、PS、PG做多边形对多边形的空间叠置分析，获取PLi范围内的PLU的类型集合SPLUi、PS的类型集合SPSi、PG的类型集合SPGi3“三因素”赋值原理SPLUiSPSiSPGi集合SPTl-Px∈∈∈R1SPTl-Px∈∈∉R2SPTl-Px∈∉∈R3SPTl-Px∉∈∈R4SPTl-Px∈∉∉R5SPTl-Px∉∈∉R6SPTl-Px∉∉∉RNULLSPTl-Px∉∉∈R7Step71、判断SPTl-PLU，SPTl-PS，SPTl-PG是否属于集合SPLUi、SPSi、SPGi，可以得到七种组合，然后分别将SPTl加入优先点集2、如果七个集合均为空集，则视SPT2为空集，则加大缓冲半径继续搜索Step81、依次判断SPTR1—SPTR7是否为空集，当某一集合不为空集时，则取该集合中各化学元素采样点的算术平均值，作为PLi的化学元素值3“三因素”赋值原理R3R1R2R7……优先级—高优先级—低3“三因素”赋值原理“三因素”赋值的优点主要体现在：-综合了非量化的土地利用单元、土地类型单元、地质单元三因素与化学元素值之间的联系-与等值线法相比，采用“三因素”处理后的每一个不规则区域均能获得一个明确的化学元素数据值，该元素值与相邻的区域的元素不再呈现简单的线性变化-与距离加权平均法相比，经过“三因素”处理所获取的不规则区域在指定半径的缓冲区范围内的采样点与该区域具有最大的相似度，因此其化学元素含量值具有最大的相似性，该值具有更高的准确性和可信度04PARTFOURGeoAgri软件实现流程4GeoAgri软件实现流程以“三因素”赋值原理作为理论基础，开发了GeoAgri软件-根据“三因素”的主要思想，建立数据综合处理的数学模型和GIS数据模型，利用现有的软件和GIS平台，设计出一套完整的、可实现的算法-开发的GeoAgri软件，能够完整模拟“三因素”赋值流程，实现图斑与采样点、土地利用现状、土壤类型、地质背景的空间数据处理和分析4GeoAgri软件实现流程GeoAgri软件以MapGIS为GIS平台，利用其开发组件二次开发而成-GeoAgri软件利用现有MapGIS平台，所有待处理数据无需经过格式转换，部分内容可以自定义，减少地质技术人员工作量，提升工作效率-GeoAgri软件操作无需人工参与，全程自动化批处理所有图层、元素，实现一次性对所有图斑进行赋值，速度快且数据准确性高4GeoAgri软件实现流程GeoAgri软件界面4GeoAgri软件实现流程采样点数据准备1、文件格式：MapGIS点文件（*.WT）2、属性结构中包含<元素名称>字段及元素测试数值，字段名称可以按照地调局技术规范命名，也可以自定义名称3、为了输入的便利性，<元素名称>字段类型可定义为字符串型采样点文件4GeoAgri软件实现流程土地利用类型数据准备1、文件格式：MapGIS区文件（*.WP）2、属性结构中必须包含<DLMC>字段，用以记录土地的利用现状3、<DLMC>字段内容可以按照地调局技术规范填写，也可以自定义，但全图必须统一土地利用类型4GeoAgri软件实现流程1、文件格式：MapGIS区文件（*.WP）2、属性结构中必须包含<TRTYPE>字段，用以记录土壤的类型代码3、<TRTYPE>字段内容可以按照地调局技术规范填写，也可以自定义，但全图必须统一土壤类型土壤类型数据准备1、文件格式：MapGIS区文件（*.WP）2、属性结构中必须包含<DSO>字段，用以记录地层代码3、<DSO>字段内容可以按照地调局技术规范填写，也可以自定义，但全图必须统一地层分区4GeoAgri软件实现流程地层分区（地质背景）数据准备4GeoAgri软件实现流程05PARTFIVE存在问题与展望5存在问题与展望“三因素”赋值原理还需要不断扩展、逐步完善

-“三因素”赋值原理是对农业地质工作的一种理论研究成果，是对地球化学质量评价的方法创新，只有不断的通过实践、修改、比较、补充，再实践的过程，才能使该理论方法不断完善，更好的为农业地质工作服务-“三因素”赋值方案在湖北地调院的金土地项目中部分工作区中应用，由于时间紧迫尚未在全部工作区广泛应用5存在问题与展望在应用中，部分专家和技术人员对“三因素”赋值方法提出修改建议

-通过缓冲区方式搜索到的有效采样点，能否将取其平均值修改为按照采样点到图斑的距离取加权平均值？-在缓冲区搜索中，最大搜索半径和步长如何确定？