农作物面积抽样单元空间变异性及其对抽样外推效率的影响

［目的］联合遥感和传统抽样方法的空间抽样技术是进行大区域农作物面积监测的有效手段。但传统抽样要求抽样单元间相互独立，并未考虑到区域农作物空间变异性的存在对农作物面积空间抽样效率是否有影响及其影响程度如何，从而限制了农作物面积监测的效率和精度。［方法］文章以吉林省德惠市为研究区，利用变异函数分别对10种抽样单元尺度内玉米和水稻种植面积的空间变异性进行定量评价。选择3种空间抽样方案（简单随机抽样、系统抽样、分层抽样），分别计算不同空间变异程度下的样本容量（n）、抽样相对误差（Re）和总体总值估计量的变异系数（CV（Y︿））作为空间抽样效率的评价指标，定量分析空间变异性对农作物面积空间抽样效率的影响，提出适宜空间变异农作物的空间抽样优化方案。［结果］(1)玉米和水稻面积的空间变异性（反映为基台值C0+C）均随着抽样单元尺度的增加逐渐而减小，其中500m×500m和2 500m×2 500m抽样单元尺度下农作物面积的空间自相关程度相对最小。(2)相同抽样比下，农作物面积在3种抽样方法下的相对误差和变异系数均随着空间变异性的减小（抽样单元尺度增加）逐渐增大，其中玉米和水稻在分层抽样条件下的相对误差和变异系数具有相对最小值，分别限制在10%和20%以内，其次为系统抽样（Re<40%，CV（Y︿）<88%）和简单随机抽样（Re<50%，CV（Y︿）<75%）。 在抽样方法被选定的情况下，两种农作物的分层抽样相对误差变化率随着抽样比的增加迅速降低，当抽样比增至5%时，其相对误差和变异系数的变化率基本趋于稳定，继续增加抽样比来提高抽样精度的效果甚微。 在3 500m×3 500m抽样单元尺度内，按5%抽样比确定的样本容量对玉米和水稻面积进行分层抽样时，可达到95%的抽样精度（Re<5%）。 综合农作物在不同抽样单元尺度下的空间变异特征和空间抽样效率，基于2 500m×2 500m的抽样单元尺度和5%抽样比进行分层抽样的空间变异性农作物空间抽样方案是一种高精度、低成本、代表性强的空间抽样方案。［结论］该研究为区域农作物面积抽样调查方法的改善和抽样效率的提高提供技术支持和参考依据。

SPATIAL VARIABILITY OF SAMPLING UNIT OF CROP AREA AND ITS EFFECT ON SAMPLING EXTRAPOLATION EFFICIENCY