基于貝葉斯最大熵的土壤呼吸空間分布研究
本文關(guān)鍵詞:基于貝葉斯最大熵的土壤呼吸空間分布研究,由筆耕文化傳播整理發(fā)布。
【摘要】:土壤呼吸具有很強的空間變異性,監(jiān)測點數(shù)量不足很難準確表征一個區(qū)域的土壤呼吸情況。針對在研究區(qū)域布置大量監(jiān)測點比較困難的情況,本文提出以土壤溫度為輔助信息的貝葉斯最大熵算法進行土壤呼吸空間分布情況的研究,貝葉斯最大熵(Bayesian Maximum Entropy, BME)能有效利用軟數(shù)據(jù)(輔助信息)來提高時空分布的估計精度;谕寥罍囟群屯寥篮粑g的函數(shù)關(guān)系,將土壤溫度轉(zhuǎn)化成可利用的軟數(shù)據(jù)形式,然后依據(jù)最大熵理論將軟數(shù)據(jù)融入到先驗概率中,再依據(jù)貝葉斯理論,以硬數(shù)據(jù)和軟數(shù)據(jù)組成的特定數(shù)據(jù)集的條件下計算出待估點的估計值。BME算法能很好地將土壤溫度融入到土壤呼吸的空間分布估計中。作為對比,同時還采用了普通克里金(Ordinary Kriging, OK)和協(xié)同克里金(Co-Kriging, Co-OK)方法。實驗結(jié)果顯示,OK、 Co-OK和BME方法的誤差(均方根誤差)分別是0.979、0.911和0.727(μmg/m2s)以及2.042、0.79和0.409 (μmg/m2s),表明BME方法對土壤呼吸空間估計具有更高的精度。同時,本實驗在相同研究區(qū)域,對比了9個、21個、37個土壤呼吸測量點下以溫度為輔助信息的BME方法和沒有輔助信息的OK方法的估算效果,兩天實驗結(jié)果顯示9個測量點的BME方法的驗證誤差是0.972和1.193(μmg/m2s),小于37點下的OK方法的誤差1.146和1.539 (μmg/m2s),說明借助于輔助信息和BME方法,能夠一定程度上減少空間土壤碳通量研究的監(jiān)測點;诮Y(jié)合土壤溫度數(shù)據(jù)的13ME算法不僅可以提高土壤呼吸空間插值算法的準確性,而且還可以減少采樣點數(shù)量。
【關(guān)鍵詞】:貝葉斯最大熵 土壤溫度 土壤呼吸 克里金 空間分布
【學位授予單位】:浙江農(nóng)林大學
【學位級別】:碩士
【學位授予年份】:2015
【分類號】:S154
【目錄】:
- 摘要4-5
- ABSTRACT5-10
- 1 緒論10-14
- 1.1 研究背景及意義10-11
- 1.2 土壤呼吸采樣及空間插值的研究現(xiàn)狀11-13
- 1.3 研究內(nèi)容與論文技術(shù)路線13-14
- 1.3.1 研究內(nèi)容13
- 1.3.2 本文章節(jié)安排13-14
- 2 土壤呼吸影響因子與空間插值算法簡介14-30
- 2.1 土壤呼吸影響因素14-18
- 2.1.1 土壤呼吸影響因子概述14-15
- 2.1.2 土壤溫度對土壤呼吸的影響15-18
- 2.2 空間分布研究方法概述18-19
- 2.3 克里金插值技術(shù)19-26
- 2.3.1 變差函數(shù)19-24
- 2.3.2 普通克里金24-25
- 2.3.3 協(xié)同克里金25
- 2.3.4 克里金算法實現(xiàn)流程簡介25-26
- 2.4 貝葉斯最大熵方法26-30
- 2.4.1 貝葉斯最大熵原理26-29
- 2.4.2 貝葉斯最大熵的優(yōu)劣勢29-30
- 3 實驗設(shè)計與研究原理實現(xiàn)30-37
- 3.1 研究區(qū)域概況30-31
- 3.2 數(shù)據(jù)來源31-33
- 3.2.1 土壤呼吸測量儀器介紹31-32
- 3.2.2 實驗數(shù)據(jù)測量32-33
- 3.3 貝葉斯最大熵算法在土壤呼吸空間分布研究的應(yīng)用實現(xiàn)33-36
- 3.3.1 數(shù)據(jù)預(yù)處理33-35
- 3.3.2 貝葉斯最大熵算法的實現(xiàn)35-36
- 3.4 驗證方法36-37
- 4 實驗結(jié)果與分析37-50
- 4.1 實驗數(shù)據(jù)37-40
- 4.1.1 實驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計37
- 4.1.2 土壤呼吸對溫度敏感性分析37-38
- 4.1.3 土壤呼吸空間異質(zhì)性分析38-40
- 4.2 實驗結(jié)果40-48
- 4.2.1 BME、OK、Co-OK方法效果對比40-42
- 4.2.2 土壤溫度為輔助信息對土壤呼吸空間估計的影響42-44
- 4.2.3 土壤溫度作為輔助信息對土壤呼吸采樣點的影響44-48
- 4.3 實驗結(jié)果討論48-50
- 4.3.1 貝葉斯最大熵在土壤呼吸空間插值的準確性分析48
- 4.3.2 貝葉斯最大熵方法融入土壤溫度數(shù)據(jù)對土壤呼吸采樣點的影響分析48-50
- 5 總結(jié)和展望50-51
- 5.1 總結(jié)50
- 5.2 展望50-51
- 參考文獻51-58
- 致謝58
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