土壤類型的自動(dòng)判別及表達(dá)研究.pdf

1、土壤資源彌足珍貴，查清一個(gè)國(guó)家土壤資源的數(shù)量和質(zhì)量，對(duì)糧食安全、生態(tài)環(huán)境保護(hù)，對(duì)國(guó)家安全、社會(huì)和諧、人民生活幸福具有重要的意義。上世紀(jì)80年代，我國(guó)實(shí)施了全國(guó)第二次土壤普查，獲得了大量基于土壤發(fā)生學(xué)分類的土壤剖面數(shù)據(jù)和土壤圖數(shù)據(jù)。然而，隨著研究的不斷深入，土壤學(xué)家發(fā)現(xiàn)土壤發(fā)生分類體系強(qiáng)調(diào)中心概念，缺乏定量指標(biāo)描述。因此，為了順應(yīng)科學(xué)發(fā)展規(guī)律和社會(huì)需求，我國(guó)土壤學(xué)家建立了以定量化為特色的土壤系統(tǒng)分類體系，并已在少數(shù)地區(qū)試點(diǎn)，進(jìn)行土壤資源調(diào)

2、查。目前，我國(guó)仍在大量使用第二次土壤普查的數(shù)據(jù)，但這些數(shù)據(jù)已不能滿足人們?cè)谏a(chǎn)實(shí)踐和科研活動(dòng)中對(duì)更高精度土壤信息的需求。所以，我國(guó)急需啟動(dòng)新一輪的基于土壤系統(tǒng)分類體系的全國(guó)土壤普查。土壤普查需要新的方法和技術(shù)支撐，因此，本文進(jìn)行土壤類型的自動(dòng)判別及其預(yù)測(cè)表達(dá)的研究，以期能夠提高土壤類型判別的自動(dòng)化程度及其表達(dá)的客觀程度。
　　 論文首先對(duì)《中國(guó)土壤系統(tǒng)分類檢索》(第三版)中土壤診斷層的檢索規(guī)則進(jìn)行拆分和再組織，建成用來(lái)自動(dòng)判別土

3、壤診斷層類型的案例庫(kù)。利用土壤剖面的描述和理化數(shù)據(jù)，通過(guò)建成的案例庫(kù)，采用基于案例推理的方法實(shí)現(xiàn)對(duì)土壤診斷層類型的自動(dòng)判別；其次，通過(guò)判別出的土壤診斷層類型，和其它輔助的土壤剖面數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了基于規(guī)則引擎NxBRE的土壤類型自動(dòng)判別；最后，分別采用判別分析方法和SoLIM模型中基于案例推理的方法對(duì)相同的數(shù)據(jù)源進(jìn)行土壤類型分布的預(yù)測(cè)和表達(dá)的研究。研究成果總結(jié)如下：
　　 （1)土壤診斷層案例庫(kù)可用于全國(guó)范圍內(nèi)各種土壤類型所包含的診斷

4、層的自動(dòng)判別。由于是將專家經(jīng)過(guò)多年的土壤分類研究所獲得的知識(shí)規(guī)則進(jìn)行拆分入庫(kù)，因而，該案例庫(kù)質(zhì)量較高。此外，案例庫(kù)的結(jié)構(gòu)還可作為未來(lái)基于土壤系統(tǒng)分類的野外土壤調(diào)查剖面記載表的參考設(shè)計(jì)模板。
　　 （2)土壤診斷層案例庫(kù)的結(jié)構(gòu)對(duì)推理結(jié)果影響很大，單表案例庫(kù)由于太多無(wú)關(guān)數(shù)據(jù)項(xiàng)的干擾，推理結(jié)果很不理想。根據(jù)每個(gè)診斷層類型所形成的多表案例庫(kù)可以改善推理結(jié)果；案例的各屬性權(quán)重的設(shè)置也對(duì)最終的推理結(jié)果影響較大，通過(guò)降低各種土壤類型所共有的屬

5、性的權(quán)重，可以顯著改善推理的結(jié)果；基于案例推理方法的土壤診斷層的自動(dòng)判別可以顯著提高判別效率，并且在土壤剖面數(shù)據(jù)缺乏的情況下，仍然能夠提供推理結(jié)果。
　　 （3)基于NxBRE的土壤類型自動(dòng)判別結(jié)果與人工判別方法相同；由于《中國(guó)土壤系統(tǒng)分類檢索》中土壤類型檢索具有一定的檢索順序，因此，目前土壤類型自動(dòng)判別的研究還未能有效提高判別效率，本研究亦是如此；相對(duì)于其它土壤類型自動(dòng)判別的研究，本研究采用基于規(guī)則引擎的方法可以使知識(shí)規(guī)則與推

6、理過(guò)程分離，知識(shí)規(guī)則的改變不需要重新編寫推理過(guò)程代碼，這對(duì)于需要不斷進(jìn)行修訂和完善的土壤系統(tǒng)分類體系尤為適合；建立了人為土、雛形土、新成土三種土壤類型由土綱、亞綱到土類、亞類的基于RuleML 標(biāo)準(zhǔn)的知識(shí)規(guī)則文件，便于以后土壤分類知識(shí)的共享和傳播。
　　 （4)由于土壤樣點(diǎn)剖面數(shù)量一定，隨著從土綱到亞類級(jí)別的降低，土壤類型預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確率也逐步降低。SoLIM模型在土壤類型預(yù)測(cè)中的表現(xiàn)要好于判別分析方法；利用SoLIM模型可以制作出