地球科学进展

地球科学进展 ›› 2025, Vol. 40 ›› Issue (8): 821 -830. doi: 10.11867/j.issn.1001-8166.2025.054

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内蒙古荒漠区土地砾化监测采样方案优化研究
裴浩1(), 叶虎2(), 姜艳丰3, 贾成朕3, 范磊4, 张昆4, 徐丽娜2, 苗白岭3   
  1. 1. 内蒙古自治区气象局，内蒙古 呼和浩特 010051
    2. 内蒙古气象服务中心，内蒙古 呼和浩特 010051
    3. 内蒙古气象科学研究所，内蒙古 呼和浩特 010051
    4. 内蒙古大学 生态与环境学院，内蒙古 呼和浩特 010030
  • 收稿日期:2025-07-17 修回日期:2025-07-31 出版日期:2025-08-10
  • 通讯作者: 叶虎
  • 基金资助:
    国家自然科学基金项目(32271656); 中央引导地方科技发展资金项目(2024ZY0165); 内蒙古自治区气象局科技创新项目(nmqxkjcx202458); 内蒙古自治区气象局科技创新项目(nmqxkp202402)

Optimization Sampling Schemes for Monitoring Land Gravelization in Desert Areas of Inner Mongolia

Hao PEI1(), Hu YE2(), Yanfeng JIANG3, Chengzhen JIA3, Lei FAN4, Kun ZHANG4, Lina XU2, Bailing MIAO3   

  1. 1. Inner Mongolia Meteorological Service, Hohhot 010051, China
    2. Inner Mongolia Meteorological Service Center, Hohhot 010051, China
    3. Institute of Meteorological Science of Inner Mongolia, Hohhot 010051, China
    4. College of Ecology and Environment, Inner Mongolia University, Hohhot 010030, China
  • Received:2025-07-17 Revised:2025-07-31 Online:2025-08-10 Published:2025-10-20
  • Contact: Hu YE
  • Supported by:
    the National Natural Science Foundation of China(32271656); The Central Guidance for Local Scientific and Technological Development Funding Projects(2024ZY0165); The Science and Technology Innovation Project of Inner Mongolia Meteorological Bureau(nmqxkjcx202458)
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为提升土地砾石化监测精度及野外工作效率，推进土地砾石化监测方法创新，以内蒙古荒漠区为研究区域，分别采用熵值TOPSIS和威尔科克森秩和检验方法，开展样方的适宜大小和数量研究，确定内蒙古荒漠区土地砾石化监测最优采样方案。在以100 cm×100 cm样方测量结果作为样地真实值的基础上，进一步选取全新调查区域布设样地，将最大样方扩大至200 cm×200 cm，以增加采样面积和样方数量，优化土地砾石化监测采样方案。两组实验的对比结果表明：①Q25（25 cm×25 cm）规格样方表现出较好的监测适宜性优势，在提高野外工作效率的同时，可以保证测量精度；②不同规格样方适宜数量会随样地最大样方设置尺寸的变化发生明显变化，仅Q25的适宜数量无明显变化，由9个增至10个，表现出较好的稳定性；③利用Q25开展土地砾石化监测工作，得到的砾石覆盖度与单位面积砾石质量监测样方适宜数量结果一致，不仅可以简化土地砾石化监测流程，而且确保了监测数据的可靠性和可比性。

关键词: 土地砾石化监测, 采样方案, 覆盖度, 单位面积砾石质量, 优化

To improve the accuracy of monitoring land gravelization and the efficiency of fieldwork, and further promote the innovation of monitoring methods, a study on the appropriate size and quantity of quadrats was conducted. This study examines the desert region of Inner Mongolia and uses the entropy TOPSIS and Wilcoxon rank sum test methods to determine the optimum sampling scheme for land gravelization monitoring. Based on results using 100 cm×100 cm quadrats as the true values of gravel coverage and surface gravel mass per unit area, new survey areas in the desert regions of Inner Mongolia were selected, and the maximum quadrat was expanded to 200 cm×200 cm to increase the sampling areas and number of quadrats, and optimize the sampling scheme for monitoring land gravelization. The comparative results of the two experiments show that: ① Q25 exhibits good advantages for monitoring suitability, which can improve field work efficiency while ensuring measurement accuracy; ② the appropriate quantity and sizing of quadrats vary significantly with changes in the maximum quadrat size; however, for Q25, the change in appropriate quantity (from 9 to 10) is non-significant, indicating good stability; ③ using Q25, the appropriate coverage for monitoring gravelization is consistent with the results from monitoring surface gravel mass per unit area; this not only simplifies the monitoring process, but also ensures the reliability and comparability of monitoring data.

Key words: Land gravelization monitoring, Sampling scheme for monitoring, Coverage, Gravel mass per unit area, Optimization.

中图分类号: 

图1 200 cm×200 cm样方布设方法
Fig. 1 Design method of 200 cm × 200 cm quadrat
表1 不同规格样方监测砾石覆盖度和单位面积砾石质量统计特征值
Table 1 Statistical characteristics of coverage and gravel mass per unit area monitoring with different quadrant sizes
测量指标 样方尺寸 最小值 最大值 平均值 中位数 标准误 标准差 变异系数 偏度 峰度
砾石覆盖度/% Q10 7.00 100.00 52.70 52.00 0.37 13.40 0.25 0.68 0.13
Q25 17.60 90.80 53.66 53.12 0.34 12.43 0.23 -0.18 0.03
Q50 23.16 83.96 53.96 53.58 0.36 11.48 0.21 -0.57 -0.01
Q75 24.61 81.03 54.15 53.86 0.41 11.33 0.21 -0.63 -0.03
Q100 26.02 77.22 54.19 53.82 0.48 11.10 0.20 -0.71 -0.03
Q125 28.85 76.30 54.20 53.88 0.60 10.98 0.20 -0.76 -0.02
Q150 31.40 74.72 54.16 53.54 0.79 10.90 0.20 -0.79 -0.03
Q175 31.39 74.22 54.07 53.26 1.19 10.88 0.20 -0.71 -0.07
Q200 32.02 73.14 53.66 52.39 2.42 11.10 0.21 -0.57 -0.05
单位面积砾石质量/（g/m2） Q10 440.00 45 550.00 4 187.01 4 065.00 56.85 20.81 0.50 116.33 6.18
Q25 684.80 8 844.80 4 220.91 4 156.00 40.67 14.91 0.35 0.04 -0.03
Q50 944.00 7 627.60 4 243.12 4 200.40 44.46 14.26 0.34 -0.10 -0.18
Q75 1 040.64 7 413.76 4 250.47 4 244.00 51.33 14.11 0.33 -0.10 -0.20
Q100 1 184.96 7 221.12 4 252.18 4 256.16 61.01 13.98 0.33 -0.12 -0.23
Q125 1 274.82 7 191.99 4 255.84 4 247.15 76.04 13.94 0.33 -0.13 -0.23
Q150 1 316.62 7 012.79 4 258.25 4 255.26 101.52 13.96 0.33 -0.14 -0.25
Q175 1 362.21 6 957.31 4 254.24 4 247.96 153.08 14.03 0.33 -0.11 -0.28
Q200 1 372.70 6 955.05 4 220.91 4 194.30 313.01 14.34 0.34 0.16 -0.23
表2 不同规格样方砾石覆盖度和单位面积砾石质量监测适宜性评分
Table 2 Suitability scores for coverage and gravel mass per unit area monitoring with different quadrant sizes
测量指标 样方尺寸 不考虑时间成本 考虑时间成本
砾石覆盖度 Q10 0.39 0.89
Q25 0.38 0.45
Q50 0.31 0.23
Q75 0.29 0.20
Q100 0.32 0.17
Q125 0.36 0.17
Q150 0.52 0.13
Q175 0.78 0.09
单位面积砾石质量 Q10 0.11 0.99
Q25 0.53 0.18
Q50 0.39 0.09
Q75 0.33 0.08
Q100 0.35 0.07
Q125 0.36 0.06
Q150 0.42 0.06
Q175 0.56 0.05
图2 不同规格样方砾石覆盖度监测威尔科克森秩和检验结果
Fig. 2 The result of Wilcoxon rank-sum test for coverage monitoring with different quadrant sizes
图3 不同规格样方单位面积砾石质量监测威尔科克森秩和检验结果
Fig. 3 The result of Wilcoxon rank-sum test for gravel mass per unit area monitoring with different quadrant sizes
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