【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于gis空间分析、采样点布设方面，具体涉及一种矿区土壤碳含量的采样方法。
技术介绍
1、目前的布点方式划分两类。分别是基于地统计学的采样布点方式和基于传统网格的采样布点方式。但均存在一些问题。基于地统计学的采样布点方式需要大量先验信息，实施难度大，难以灵活地动态调整采样计划。而基于传统网格的采样方式缺乏灵活性与代表性，难以描述研究需求和研究对象地理特征。
技术实现思路
1、本专利技术所公开的一种矿区土壤碳含量的采样方法，针对现有方法中的采样点确定、样点布设方法选择、样点优化三方面问题，提出基于h3格网的矿区土壤碳含量采样方法，在矿区内灵活地设置不同的网格分辨率，以更好地适应不同地理特征和环境因子的分布。考虑区域内环境因子的空间变异性，调整采样点的密度和分布，保留区域分异差异。使用遥感手段按照土地利用、土壤类型、成土母质类型、植被覆盖率、土壤含水量五项指标将研究区域进行划分，并计算各区域空间变异系数。通过公式计算采样点数量，使用h3格网技术生成具有不同分辨率级别的六边形网格单元，并对格网进行局部细化与优化。
2、本专利技术采用如下技术方案予以实现：
3、一种矿区土壤碳含量的采样方法，具体包括以下步骤：
4、步骤一：采样空间粗划分。通过土地利用、土壤类型、成土母质类型、植被覆盖率、土壤含水量五项指标，划分各土壤复合类型单元，并将其作为初步的采样单元。
5、步骤二：确定各区域内采样单元尺度：经步骤一划分采样区域，并计算各采样单元
6、步骤三：格网局部细化与优化。以各采样单元环境因子、地形因子、气象因子、水分条件的空间差异为基础对格网进行细分或合并等优化操作，使其更能反映矿区土壤碳含量的空间差异。
7、步骤四：确定土壤碳含量采样位置。将h3格网中心点作为该格网所覆盖区域的采样点。
8、进一步的，步骤一的具体步骤包括：
9、步骤1.1：数据获取。收集得到矿区土地利用、土壤类型、成土母质类型、土壤含水量、植被覆盖率遥感影像数据，以及对应的矢量化分布图。
10、步骤1.2：对依据土壤调查目标和粒度需求，划分土壤复合类型单元。选择和提取相应分类粒度的土地利用、土壤类型、成土母质类型等矢量图斑，并通过空间叠加建立和编制用于土壤调查样点布设的复合类型单元矢量分布图。
11、进一步的，步骤二的具体步骤包括：
12、步骤2.1：计算粗划分后各土壤复合类型单元面积。通过遥感手段计算各土壤复合类型单元面积。
13、步骤2.2：计算不同土壤复合类型单元复合指数的的变异系数cv。
14、①各指标数据归一化处理：将土地利用、土壤类型、成土母质类型、植被覆盖率、土壤含水量遥感影像数据进行归一化处理。
15、②计算复合类型指数：将不同的数据层叠加到同一个图像中。为归一化后的指标数据图层分配对应的权值，再将各数据层累加完成指标数据叠加分析。
16、③变异系数计算：变异系数(coefficient of variation，cv)可用于衡量不同要素的时空变异程度，计算如下：
17、
18、式中μ为不同土壤复合类型单元区域归一化后像元灰度值平均值；σ为不同土壤复合类型单元区域归一化后像元灰度值的标准差
19、步骤2.3：计算采样点的数量，具体如下：
20、
21、计算结果向上取整。其中cv由步骤2.2计算得到，t是与所需置信水平有关，自由度为n-1(n为划分后土壤复合类型单元数量)的t分布的分位数，λ为误差因子，表示拟定抽样调查与总体之间允许的相对偏差的百分比。它用于定义对估计值的精度要求。
22、步骤2.4：选择适当分辨率的h3格网。根据采样点数量后和采样单元面积，选择适当分辨率的h3网格，以此作为基本采样单元划分研究区域，并且通过格网编码直接确定各个采样单元的编号与位置。
23、步骤2.5：划分采样区域。通过矿区矢量图与格网图层叠加实现对采样区域划分。
24、步骤2.6：确定各个采样单元的位置。由于h3格网为固定格网，所以各个采样单元的编号与位置是确定的。
25、进一步的，步骤三的具体步骤包括：
26、步骤3.1：获取研究区域地形地貌、气象要素、地表温度数据等环境影响因子数据，并以空间变异系数为基础对格网进行优化。
27、步骤3.2：剖分格网，细分复杂类型单元，增加布点数量。针对初步划分区域，选择空间变异系数较大区域，将采样范围再次进行细分，重新计算土壤调查属性项空间变异系数，并确定采样点数，由此对该复合类型单元进行更深层次细分。从而保留采样区域特征。
28、步骤3.3：优化格网，减少采样点数量，合并较均一格网。对空间变异较小，相对均一区域合并相应的格网，降低格网分辨率，增大采样间距，减少总体的布网数量，降低布网成本。
29、进一步的，步骤四的具体步骤包括：
30、步骤4.1：格网内采样位置的选择。将h3格网中心点作为该格网所覆盖区域的采样点。
31、本专利技术在传统采样布点方式的基础上提出了基于h3格网采样布网的方法。
32、h3采样布网的优势包括：
33、①空间分辨率灵活性：h3采样布网可以生成具有不同分辨率级别的六边形网格单元，这使得在不同地理区域和环境条件下能够更好地适应采样需求。这种灵活性使得可以根据实际情况调整网格的大小和密度，以满足不同研究和调查的要求。
34、②均匀分布性：h3格网的六边形单元具有良好的均匀分布特性，这意味着在网格覆盖的区域内，采样点通常更均匀地分布，有助于提高样本的代表性。这对于土壤采样等环境研究非常重要，以确保研究结果的可靠性。
35、③易于实施：h3格网的生成和布点相对容易实施，特别是在计算机辅助的情况下。简化了采样的规划和采样点确定过程，减少了操作的复杂性和时间成本。
36、④数据整合性：h3格网的统一结构和编号体系有助于数据整合和管理。每个六边形格网单元都有唯一的标识符，使得采集的数据可以轻松整合和比较。
37、⑤空间变异性考虑：h3采样布网可以更好地考虑空间变异性，它可以根据不同地理特征和环境因子的分布来调整网格的分辨率。这有助于在土壤调查等研究中更好地反映地理和属性空间的差异。
38、总之，h3采样布网的优势在于提供了一种灵活、均匀、易于实施且能够考虑空间变异性的采样布点方法，适用于需要高质量采样数据的研究和调查。
39、本专利技术的优势之处在于：
40、在矿区内灵活地划定不同的网格分辨率，以更好地适应不同地理特征和环境因子的分布。考虑矿区内环境因子的空间变异性，以调整采样点的密度和分布，保留采样区地学特性。...
【技术保护点】
1.一种矿区土壤碳含量的采样方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种矿区土壤碳含量的采样方法，其特征在于，步骤一的具体步骤包括：
3.根据权利要求1所述的一种矿区土壤碳含量的采样方法，其特征在于，步骤二的具体步骤包括：
4.根据权利要求1所述的一种矿区土壤碳含量的采样方法，其特征在于，步骤三的具体步骤包括：
5.根据权利要求1所述的一种矿区土壤碳含量的采样方法，其特征在于，步骤四的具体步骤包括：
【技术特征摘要】
1.一种矿区土壤碳含量的采样方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种矿区土壤碳含量的采样方法，其特征在于，步骤一的具体步骤包括：
3.根据权利要求1所述的一种矿区土壤碳含量的采样方法，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙文彬，黎纪伟，杜守航，郑玉蓉，郭子翰，
申请(专利权)人：矿业大学北京内蒙古研究院，
类型：发明
国别省市：
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