Zamiana punktowych danych wilgotności objętościowej gleby na rozkłady powierzchniowe

Transkrypt

1 Ewa Borecka-Stefańska, Amadeusz Walczak, Anna Daniel, Małgorzata Dawid, Grzegorz Janik Instytut Kształtowania i Ochrony Środowiska Centrum Kształcenia na Odległość Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu Zamiana punktowych danych wilgotności objętościowej gleby na rozkłady powierzchniowe

2 Metody opracowania map dynamiki wilgotności gleby Metody polowe Metody satelitarne

3 Cel pracy Przedstawienie wpływu różnego sposobu rozmieszczania punktów pomiarowych, na sporządzenie powierzchniowych rozkładów wilgotności.

4 Lokalizacja badań Lokalizacja badań

5 Lokalizacja badań Fotografie obóz naukowo-badawczy SKN Meliorantów im. prof. S. Baca

6 Technika pomiarowa - TDR Ręczny miernik FOM/mts (Field Operated Meter) wraz z czujnikiem typu LP/ms (Labolatory Probe/moisture salinity) bazujących na technice TDR (Time- Domain-Reflectometry). Skierucha W. et al.. (2012). A TDR-based soil moisture monitoring system with simultaneous measurement of soil temperature and electrical conductivity. Sensors-Basel 12:

7 Technika pomiarowa - TDR Skierucha W. et al.. (2012). A TDR-based soil moisture monitoring system with simultaneous measurement of soil temperature and electrical conductivity. Sensors-Basel 12:

8 Metodyka badań rozmieszczenie punktów pomiarowych

9 Wartości miar statystycznych dla różnych wariantów Wariant 1 Wariant 2 Wariant 3 Wariant 4 Wariant 5 Liczba punktów pomiarowych θ ni [m 3 m -3 ] max θ ni [m 3 m -3 ] min θ ni [m 3 m -3 ] R i [m 3 m -3 ] Z i [%] A i [ ] K i [ ]

10 Wilgotność objętościowa θ [m 3 /m 3 ] Charakterystyka miar statystycznych dla różnych wariantów Wariant 1 Wariant 2 Wariant 3 Wariant 4 Wariant 5 średnia arytmetyczna wartość minimalna wartość maksymalna

11 Wartości miar statystycznych dla różnych wariantów Wariant 1 Wariant 2 Wariant 3 Wariant 4 Wariant 5 Liczba punktów pomiarowych Z i [%] A i [ ] K i [ ] Z i współczynnik zmienności miara zróżnicowana względem cechy. A i skośność kształtowanie wyników wokół średniej (mniejsze lub większe). K i kurtoza miara koncentracji wyników wokół średniej.

12 Statystyka i geostatystyka Statystyka zabranie dużej ilości danych, ich analiza i interpretacja Geostatystka - analiza danej cechy ulokowanej w przestrzeni/na powierzchni za pomocą metod estymacji. Nieć M., Mucha J., Od statystyki do geostatystyki w dokumentowaniu geologicznym dolnośląskich złóż rud miedzi 50 lecie badań

13 Statystyka i geostatystyka

14 Warunek stacjonarności - usunięcie trendu (0,0) Widok z góry analizowanego obszaru Usunięcie trendu

15 Budowa semiwariogramów empirycznych θ (ni +a i ) m i (a i ) θ ni γ i a i = 1 2m i (a i ) n i =m i (a i ) n i =1 (θ ni θ (ni +a i )) 2 γ i a i semiwariogram empiryczny dla i-tego wariantu, m i (a i ) liczba par punktów porównywanych ze sobą w i-tym wariancie, n i indeks punktu w i-tym wariancie, θ ni wilgotność w punkcie n i, θ (ni +a i ) wilgotność w punkcie odległym o a i od punktu n i.

16 Efekt samorodka Wariancja skorelowana Wariancja całkowita Model sferyczny semiwariogramu Zakres

17 Modele dla wszystkich wariantów

18 Efekt samorodka Wariancja skorelowana Wariancja całkowita Modele dla wszystkich wariantów Parametry smiwariogramu Nazwa parametru W 1 W 2 W 3 W 4 W 5 C 0,i Efekt samorodka C 1,i Wariancja skolerowana C i = C 0,i + C 1,i Wariancja całkowita Z i Zakres Zakres

19 Wyniki Miara prawdopodo -bieństwa Jedno -stka Nazwa W 1 do W 5 W 2 do W 5 W 3 do W 5 W 4 do W 5 S i WB [m 3 m -3 ] Średnia wartość bezwzględna max 10 R -2 i [m 3 m-3 ] 10-2 [m 3 m-3 ] R. M. S. i Maksymalna bezwzględna różnica Średni błąd kwadratowy

20 Estymacyjne metody krigingowe Kriging - metoda estymacji dająca najlepsze liniowe oszacowania wartości punktowych analizowanej zmiennej zregionalizowanej. Namysłowska-Wilczyńska B. Geostatystyka teoria i zastosowania, 2006, Wydawnictwo PWr

21 Estymacyjne metody krigingowe

22 Estymacyjne metody krigingowe

23 Estymacyjne metody krigingowe 1. Analizy miar statystycznych wskazują, że zmiany tych wartości stają się nieistotne gdy gęstość pomiarów maleje poniżej 1 m. 2. Poprawa dokładności rozkładu wilgotności budowanego za pomocą narzędzi geostatystycznych następuje w sposób istotny, gdy siatka punktów pomiarowych, nawet na niewielkim obszarze, ma oczko 1 m. Dalsze zagęszczanie pomiarów wiąże się ze zwiększeniem pracochłonności badań i nie powoduje poprawy dokładności budowanego rozkładu. W prezentacji zawarto treści pochodzące z artykuł Dokładność rozkładu wilgotności objętościowej w wierzchniej warstwie gleby sporządzonego metodami geostatystycznymi; Grzegorz Janik, Ewa Borecka-Stefanska, Anna Daniel, Małgorzata Dawid, Amadeusz Walczak, Lubos Jurik; Formatio Circumiectus - Acta Scientiarum Polonorum Formatio Cirumiectus.

24 Dziękuję za uwagę Zamiana punktowych danych wilgotności objętościowej gleby na rozkłady powierzchniowe