玉米种植面积空间抽样调查方案优化设计

1、玉米种植面积空间抽样调查方案优化设计【摘 要】本文就玉米种植面积空间抽样调查方案优 化设计展开研究分析，结合本次研究，发表了一些自己的建 议看法，希望可以对玉米种植面积空间抽样调查方案优化设 计起到一定的参考和帮助，提高玉米种植面积空间抽样调查 方案优化设计科学性和合理性。【关键词】玉米；种植面积空间；抽样调查；方案；优 化设计农作物种植面积信息能够为国家各项粮食政策以及经 济计划的制定提供重要的信息参考，提高国家在农作物种植 面积信息方面掌握的及时性和有效性，更好的实现对农业生 产管理的加强，保证粮食安全。当前我国在粮食种植面积空 间估算时以“ 3S”技术为主，包含全球定位技术、地理信息 技

2、术以及遥感技术，在空间抽样调查方案方面，包含有样本 空间布局、抽样比以及抽样单元尺度三个组成要素，针对这 三个要素展开优化设计，能够使空间抽样调查效率得到有效 提高。以往国内外针对农作物种植面积空间抽样调查方案的 设计集中在单一空间抽样方面，有整群抽样、分层抽样等方 式，在空间抽样调查方案优化设计方面的研究相对较为少 见，本文就此展开了研究分析。一、材料与方法（一）研究思路 在研究思路方面，玉米种植面积空间抽样调查方案优化 设计共分为五个步骤，第一步，基础数据准备，有玉米空间 分布数据、地理信息数据、近期耕地数据等，对这些数据进 行整理；第二步，空间抽样方案设计，根据这些数据信息， 分别设计抽

3、样单元尺度、抽样比样本空间分布等方面内容； 第三步，抽样单元尺度选择，样本间选择相互独立性原则， 抽样单元尺度优化引入全局空间自相关指数；第四步，样本 抽选及推断，根据所设计的空间抽样方案，分析进行误差估 计、样本观测值获取等；第五步，样本空间分布方式，评价 指标选择变异系数和相对误差，择优选择样本空间布设，对 抽样费用和精度展开综合性衡量。（二）基础数据 基础数据有基础地理信息数据、耕地空间分布数据以及 农作物空间分布数据三部分。（三）空间抽样方案设计（1）抽样单元尺度优选 以传统抽样理论要求为基础，抽样单元尺度优选需要遵 循样本间相互独立性原则，本文不同尺度下抽样单元空间自 相关性选择全局

4、空间自相关指数进行。当全局空间自相关指 数等于或接近 0 时，整个抽样单元的空间相关程度接近或趋 于 0 ，抽样单元相互独立。分析不同尺度下抽样单元空间相 关性，按照样本之间相互独立性原则，确定抽样单元尺度。（2）抽样比设计 本次研究水平间隔 0.5%，0.5%-3.5%共 7 个抽样比。（3）样本空间布局设计 在样本空间布局设计方面，设计方式有四种，第一种是 简单随机抽样方式，这种方式利用 ArcGIS9.3 软件对抽样框 单元进行数字编码，使用统计学软件在数字编码中生成伪随 机数字，单元被抽中时即可确定样本单元空间位置；第二种 是系统等距抽样方式， 使用 ArcGIS9.3 软件对总体单元

5、 ID 号 排序，由大到小，之后确定抽样间隔 k 的值，从 k 个总体单 元中随机选择 1 个作为起点，抽出 n 个样本单元；第三种是 分层随机抽样方式，首先设计分层标志，之后设计层数，再 确定层限，分配样本容量，最后进行样本抽选；第四种是分 层系统等距抽样方式，这种设计方式在过程方面与分层随机 抽样大致相同，层内选择系统等距方式抽选样本单元。（4）样本观测值获取 本次研究主要是进行空间抽样方案的优化设计，为了实 现对各种抽样方案效率的定量评价，选择玉米空间分布数 据，应用 ArcGIS9.3 软件统计单元内玉米种植面积，估计误 差，总体外推。（5）外推总体和误差估计选择简单估计量展开误差估计

6、和总体外推。二、玉米种植面积空间抽样调查方案优化设计存在的问题就本次玉米种植面积空间抽样调查方案优化设计而言， 能够为农作物种植面积空间抽样效率的改善提供参考和依 据，但是在实际研究过程中还存在一些问题，比如说农作物 面积空间抽样你调查方案优化设计包含不同抽样方式、作物 动态性等，本次研究仅从样本空间布局抽样比、抽样单元等 方面出发展开优化设计，对于不同抽样方法、作物动态性等 方面对农作物空间抽样调查效率影响方面的研究还相对较 为缺乏。另外，还需要进一步研究更大区域尺度下本次优化 方案的推广和应用。三、结论本次优化设计选择玉米种植面积进行研究，结合“3S”技术、空间分析、传统统计抽样方法，抽样

7、比设计有 7 种水 平，样本空间布局方式设计 4 种，抽样单元尺度设计 8 种， 优化设计农作物种植面积空间抽样调查方案。本次研究结果 表明：第一，随着单元尺度的增大，抽样单元空间自相关性随之增大，呈线性正相关，选择 500m x 500m抽样单元尺度， 全局空间自相关指数接近 0，整个抽样单元空间几乎不存在 自相关性。遵循样本相互独立性原则，最优抽样单元尺度选择 500m X 500m。第二，分析抽样单元内玉米种植面积和耕地面积，彼此之间存在有非常明显的线性正相关，为了使能作物种植面积 分层抽样效率得到提高，在分层标志选择方面可以选择单元 内耕地面积。第三，相同抽样比情况下，抽样效率评价指标选择抽样 外推总体相对误差以及变异系数，四种样本空间分布方式， 最佳样本布局方式为分层系统等距。第四，分析抽样外推总体相对误差和变异系数在抽样比 方面的变化特征， 不同抽样比设 ?水平，玉米种植面积空间抽 样效率最高为 1% 抽样比设计水平，以此作为最佳抽样比。参考文献：1 夏兴生，李忠义，朱秀芳，等 .基于遥感抽样的农作物种植面积测量野外