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基于GIS的中尺度土壤重金属空间插值分析及污染评价

李思米  
【摘要】:农田土壤重金属污染是与备受关注的食品安全问题、人类健康等密切相关的问题。本论文以空间插值方法为主要的研究手段,针对南通市随机布点的农田土壤样本进行空间插值方法和农田土壤重金属污染空间分布的研究。 本论文第二章详细介绍了本次采样的布点实施情况。第三章介绍了各种常用的空间插值技术。并深入论述了空间插值理论的基础——空间统计方法。在本论文中采用了两种空间插值技术:反距离插值方法和普通克吕格方法。其中,克吕格法中我们选用了球状和指数两种模型。并在第五章详细对比了这三种方法对南通市随机布点的数据的拟合效果。 第四章对实际数据进行数据探索发现5种重金属因子在南通市农田土壤中的含量差异突出,As、Cr、Pb三种重金属含量的数值范围广,数据离散程度大;Cd和Hg含量的数值范围小,数据离散程度较小。并且五种重金属在土壤中的含量分布都不符合正态分布。第五章为了验证这5种重金属的数据特性是否会影响空间插值的精度,并且为了最大程度的减小由随机布点和土壤性质等原因造成的系统误差,本论文采用3中权威模型,对各模型参数进行梯度调整,分别对数据源的各种重金属因子进行空间插值运算,所得的结果进行交叉检验。对原始样点和估测样点求其标准差、显著性概率并计算所用模型的拟合系数,结合Arcgis系统输出拟合后得到的块金值,对不同的重金属确定最优的拟合模型。 第六章运用测试所确定的数据拟合模型,分别对南通市的As、Cd、Cr、Hg、Pb五种重金属进行插值运算。输出图像可以直观的反映南通市各种农田重金属的空间分布情况,并运用插值得到南通市的农田土壤重金属含量的各级等值线。由等值线的分布情况,总结出各重金属在南通市的分布趋势。结合空间插值运算,本论文对南通市农田土壤重金属进行单因子评价和多因子综合评价。单因子评价使用的是标准污染指数法,多因子评价使用的是半集均方差方法。半集均方差方法,能够给予所有评价点上的大值以大的权重,选用的原因主要是考虑到土壤重金属污染是比较值得关注的农


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