作為國(guó)家在科學(xué)技術(shù)方面的最高學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)和全國(guó)自然科學(xué)與高新技術(shù)的綜合研究與發(fā)展中心,建院以來(lái),中國(guó)科學(xué)院時(shí)刻牢記使命,與科學(xué)共進(jìn),與祖國(guó)同行,以國(guó)家富強(qiáng)、人民幸福為己任,人才輩出,碩果累累,為我國(guó)科技進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和國(guó)家安全做出了不可替代的重要貢獻(xiàn)。更多簡(jiǎn)介 +
中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)(簡(jiǎn)稱“中科大”)于1958年由中國(guó)科學(xué)院創(chuàng)建于北京,1970年學(xué)校遷至安徽省合肥市。中科大堅(jiān)持“全院辦校、所系結(jié)合”的辦學(xué)方針,是一所以前沿科學(xué)和高新技術(shù)為主、兼有特色管理與人文學(xué)科的研究型大學(xué)。
中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(簡(jiǎn)稱“國(guó)科大”)始建于1978年,其前身為中國(guó)科學(xué)院研究生院,2012年更名為中國(guó)科學(xué)院大學(xué)。國(guó)科大實(shí)行“科教融合”的辦學(xué)體制,與中國(guó)科學(xué)院直屬研究機(jī)構(gòu)在管理體制、師資隊(duì)伍、培養(yǎng)體系、科研工作等方面共有、共治、共享、共贏,是一所以研究生教育為主的獨(dú)具特色的研究型大學(xué)。
上??萍即髮W(xué)(簡(jiǎn)稱“上科大”),由上海市人民政府與中國(guó)科學(xué)院共同舉辦、共同建設(shè),2013年經(jīng)教育部正式批準(zhǔn)。上科大秉持“服務(wù)國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略,培養(yǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才”的辦學(xué)方針,實(shí)現(xiàn)科技與教育、科教與產(chǎn)業(yè)、科教與創(chuàng)業(yè)的融合,是一所小規(guī)模、高水平、國(guó)際化的研究型、創(chuàng)新型大學(xué)。
水文土壤性質(zhì)是水文、生態(tài)、環(huán)境和農(nóng)業(yè)等研究領(lǐng)域中的重要參數(shù),其空間分布對(duì)物質(zhì)和能量在地球關(guān)鍵帶(critical zone)中遷移轉(zhuǎn)化的機(jī)制揭示及過(guò)程模擬具有重要意義。由于大規(guī)模、高密度的水文土壤性質(zhì)采樣、分析和監(jiān)測(cè)耗時(shí)耗力,其空間分布的預(yù)測(cè)往往依賴傳統(tǒng)的空間插值方法,如普通克里格、回歸克里格和隨機(jī)森林等。然而,在插值過(guò)程中,模型結(jié)構(gòu)、目標(biāo)變量和輔助變量的不確定性對(duì)插值精度產(chǎn)生巨大影響。因此,定量分析三大不確定性來(lái)源對(duì)水文土壤性質(zhì)空間插值誤差的貢獻(xiàn)率,并有針對(duì)性地對(duì)其進(jìn)行消除,是提高空間插值精度的關(guān)鍵。
中國(guó)科學(xué)院南京地理與湖泊研究所研究員朱青課題組選取土壤含水量、土壤水分時(shí)間穩(wěn)定性和陽(yáng)離子代換量等關(guān)鍵水文土壤性質(zhì),結(jié)合大地電導(dǎo)率儀探測(cè)、遙感影像、土壤質(zhì)地及地形指數(shù)等輔助變量,系統(tǒng)深入地分析了不同水文土壤性質(zhì)空間插值的不確定性來(lái)源及其貢獻(xiàn)率。研究發(fā)現(xiàn),輔助變量不確定性(如不同空間分辨率的地形指數(shù)、土壤質(zhì)地的精度等)對(duì)于關(guān)鍵水文土壤性質(zhì)參數(shù)的空間插值影響最大,模型結(jié)構(gòu)不確定性(如不同模型及模型參數(shù))的影響次之,而目標(biāo)變量不確定性(如采樣密度及樣本大小)的影響最小。同時(shí),三大不確定性來(lái)源對(duì)空間插值精度的影響受到土地利用和干濕交替的影響。例如,模型結(jié)構(gòu)的不確定性對(duì)插值精度的影響在干季較大,而在濕季則顯著降低;輔助變量的不確定性對(duì)插值精度的影響在林地較大,而在受到人類活動(dòng)影響較大的茶園則相對(duì)較低。因此,為了提高關(guān)鍵水文土壤性質(zhì)空間插值的精度,應(yīng)首先降低輔助變量的不確定性,如采用更高分辨率的DEM來(lái)獲取地形參數(shù),及加密大地電導(dǎo)率儀探測(cè)密度等;其次,應(yīng)優(yōu)化模型的選擇及其參數(shù)設(shè)置,如采用先進(jìn)的機(jī)器學(xué)習(xí)模型和多模型參數(shù)集合預(yù)報(bào)方法等。
水文土壤性質(zhì)是水文、生態(tài)、環(huán)境和農(nóng)業(yè)等研究領(lǐng)域中的重要參數(shù),其空間分布對(duì)物質(zhì)和能量在地球關(guān)鍵帶(critical zone)中遷移轉(zhuǎn)化的機(jī)制揭示及過(guò)程模擬具有重要意義。由于大規(guī)模、高密度的水文土壤性質(zhì)采樣、分析和監(jiān)測(cè)耗時(shí)耗力,其空間分布的預(yù)測(cè)往往依賴傳統(tǒng)的空間插值方法,如普通克里格、回歸克里格和隨機(jī)森林等。然而,在插值過(guò)程中,模型結(jié)構(gòu)、目標(biāo)變量和輔助變量的不確定性對(duì)插值精度產(chǎn)生巨大影響。因此,定量分析三大不確定性來(lái)源對(duì)水文土壤性質(zhì)空間插值誤差的貢獻(xiàn)率,并有針對(duì)性地對(duì)其進(jìn)行消除,是提高空間插值精度的關(guān)鍵。
中國(guó)科學(xué)院南京地理與湖泊研究所研究員朱青課題組選取土壤含水量、土壤水分時(shí)間穩(wěn)定性和陽(yáng)離子代換量等關(guān)鍵水文土壤性質(zhì),結(jié)合大地電導(dǎo)率儀探測(cè)、遙感影像、土壤質(zhì)地及地形指數(shù)等輔助變量,系統(tǒng)深入地分析了不同水文土壤性質(zhì)空間插值的不確定性來(lái)源及其貢獻(xiàn)率。研究發(fā)現(xiàn),輔助變量不確定性(如不同空間分辨率的地形指數(shù)、土壤質(zhì)地的精度等)對(duì)于關(guān)鍵水文土壤性質(zhì)參數(shù)的空間插值影響最大,模型結(jié)構(gòu)不確定性(如不同模型及模型參數(shù))的影響次之,而目標(biāo)變量不確定性(如采樣密度及樣本大?。┑挠绊懽钚?。同時(shí),三大不確定性來(lái)源對(duì)空間插值精度的影響受到土地利用和干濕交替的影響。例如,模型結(jié)構(gòu)的不確定性對(duì)插值精度的影響在干季較大,而在濕季則顯著降低;輔助變量的不確定性對(duì)插值精度的影響在林地較大,而在受到人類活動(dòng)影響較大的茶園則相對(duì)較低。因此,為了提高關(guān)鍵水文土壤性質(zhì)空間插值的精度,應(yīng)首先降低輔助變量的不確定性,如采用更高分辨率的DEM來(lái)獲取地形參數(shù),及加密大地電導(dǎo)率儀探測(cè)密度等;其次,應(yīng)優(yōu)化模型的選擇及其參數(shù)設(shè)置,如采用先進(jìn)的機(jī)器學(xué)習(xí)模型和多模型參數(shù)集合預(yù)報(bào)方法等。