不同數(shù)據(jù)情境的耕地土壤重金屬污染監(jiān)測點位布設(shè)方法

吳亞楠，董士偉，潘瑜春，任先鵬，魏相峰，李西燦，牛 沖

（1北京市農(nóng)林科學院信息技術(shù)研究中心，北京 100097；2國家農(nóng)業(yè)信息化工程技術(shù)研究中心，北京 100097；3山東農(nóng)業(yè)大學信息科學與工程學院，山東 泰安 271018；4肇東市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，黑龍江 綏化 151100；5山東省地質(zhì)測繪院，濟南 250014）

0 引言

土壤重金屬污染直接影響國民經(jīng)濟發(fā)展和耕地農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全。耕地土壤一旦受到重金屬污染，便會通過糧食、蔬菜等農(nóng)產(chǎn)品給食品安全帶來風險，影響居民生活健康，因此，布設(shè)監(jiān)測點位了解耕地土壤污染現(xiàn)狀及變化趨勢具有重要意義，但若監(jiān)測點位缺乏代表性、不合理，則對監(jiān)測結(jié)果的準確性產(chǎn)生不利影響。

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)是確立點位布設(shè)方案的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。耕地土壤重金屬來源因素眾多，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)數(shù)量大且復(fù)雜多樣，在點位布設(shè)的前期準備工作中，如何更高效、更深層次的利用基礎(chǔ)數(shù)據(jù)指導空間采樣是研究的熱點與難點[1]。耕地土壤重金屬污染監(jiān)測點位布設(shè)方法大多采用網(wǎng)格法進行隨機布點或系統(tǒng)布點，此法存在低效數(shù)據(jù)、樣本點代表性差、污染區(qū)被低估和清潔區(qū)被高估等問題，使得污染區(qū)域污染風險難以控制及產(chǎn)生不必要的修復(fù)投入[2]。利用基礎(chǔ)數(shù)據(jù)科學合理選擇點位布設(shè)方法，可提高污染區(qū)的監(jiān)測評估精度。如Xu等[3]利用工業(yè)園區(qū)的坡度、土壤類型、地形特征、道路分布等數(shù)據(jù)，采用隨機采樣布局對寧夏沙漠草原的土壤重金屬污染來源及空間分布進行探索，研究表明工業(yè)園區(qū)和交通運輸對草原土壤環(huán)境有顯著影響；Laura等[4]利用當?shù)貛r性、土地利用現(xiàn)狀、交通道路、海拔、風向氣候數(shù)據(jù)等進行點位布設(shè)，研究了不同深度和土地利用方式的水泥廠附近土壤重金屬Hg、Pb、Cr的含量及分布；謝云峰等[2]基于歷史樣點數(shù)據(jù)和輔助數(shù)據(jù)對土壤重金屬Cd污染開展調(diào)查，收集了污染地塊周邊相關(guān)信息，輔助采樣點布局設(shè)計，對污染地塊進行初步調(diào)查，結(jié)合污染概率和局部變異系數(shù)確定加密樣點區(qū)域，對土壤污染分布不確定的較大區(qū)域補充加密樣點，提高土壤污染調(diào)查精度；任旭紅等[5]對北京順義區(qū)2007—2009年的土壤歷史樣點數(shù)據(jù)進行篩選，刪除重復(fù)和不合格數(shù)據(jù)后，基于輔助數(shù)據(jù)采用無偏采樣布局對北京順義區(qū)農(nóng)田土壤進行采樣，結(jié)果顯示無偏采樣布局兼顧了樣本點在地理空間和特征空間的均勻性，平衡了總體估計和空間制圖要求。因此，充分利用土壤重金屬污染相關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)指導空間采樣[6-7]，選擇合適的點位布設(shè)方法，是土壤重金屬監(jiān)測點布設(shè)的發(fā)展趨勢[1,5]。

筆者以北京順義區(qū)重金屬Cd污染監(jiān)測為例，驗證不同數(shù)據(jù)情境下的耕地土壤重金屬污染監(jiān)測點位布設(shè)方法。首先劃分基礎(chǔ)數(shù)據(jù)情境類別，其次探討不同點位布設(shè)方法的特點及其適用數(shù)據(jù)情境，最后給出評價點位布設(shè)方法結(jié)果的評價指標，旨在為不同數(shù)據(jù)情境下的耕地土壤重金屬污染監(jiān)測點位布設(shè)方法的選擇提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

北京順義區(qū)位于北京市東北部，北緯40°00′—40°18′，東經(jīng)116°28′—116°59′，地勢北高南低，氣候?qū)儆谂瘻貛О霛駶櫞箨懶约撅L性氣候，年均降雨量約625 mm，境內(nèi)含有煤炭、大理石、砂石料等礦產(chǎn)資源，含有溶洞、濕地等旅游景觀。土壤類型主要為褐土、潮土、沼澤土、水稻土和風沙土等，主要的土地利用類型為耕地，耕地面積404.05 km2，耕地主要包含菜地、水澆地、灌溉水田等。

土壤重金屬污染相關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)主要來源于北京順義區(qū)統(tǒng)計年鑒、普查數(shù)據(jù)、北京市農(nóng)林科學院農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全管理平臺等，主要分為2類：一是歷史樣點數(shù)據(jù)；二是輔助數(shù)據(jù)，如土地利用類型數(shù)據(jù)、土壤母質(zhì)數(shù)據(jù)、土壤質(zhì)地數(shù)據(jù)、土壤污染源信息數(shù)據(jù)、人文經(jīng)濟信息數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)等。

1.2 研究方法

1.2.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)情境類別劃分 由《土壤環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用地土壤污染風險管控標準（試行）》(GB 15618—2018)、《耕地質(zhì)量監(jiān)測技術(shù)規(guī)程》(NY/T 1119—2019)、《農(nóng)用地土壤污染狀況調(diào)查技術(shù)規(guī)范》(DB41/T 1948—2020)及各省市耕地土壤環(huán)境質(zhì)量相關(guān)技術(shù)規(guī)范及相關(guān)文獻[8-10]等資料可知，現(xiàn)行標準主要規(guī)定了8項重金屬指標，分別是鎘(Cd)、汞(Hg)、砷(As)、鉛(Pb)、鉻(Cr)、銅(Cu)、鋅(Zn)和鎳(Ni)；耕地土壤重金屬污染影響因素包含自然因素和人為因素，其中自然因素主要包含土壤母質(zhì)、土壤結(jié)構(gòu)等，人為因素主要包含農(nóng)藥、化肥、地膜、污水灌溉等農(nóng)業(yè)源數(shù)據(jù)以及與工業(yè)污染源相關(guān)的工礦廢水、廢氣、廢渣、固廢等，因此土壤重金屬污染相關(guān)輔助數(shù)據(jù)主要包含自然源數(shù)據(jù)、農(nóng)業(yè)源數(shù)據(jù)及工業(yè)源數(shù)據(jù)等。

土壤重金屬污染物在土壤中的空間分布具有空間變異性，人類活動對空間變異性影響大[2]，對于空間變異性大的區(qū)域收集土壤重金屬污染相關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，如監(jiān)測區(qū)歷史樣點數(shù)據(jù)及輔助數(shù)據(jù)，并判斷現(xiàn)有歷史樣點數(shù)據(jù)和輔助數(shù)據(jù)是否符合實際地塊監(jiān)測要求，如監(jiān)測研究區(qū)范圍、監(jiān)測內(nèi)容、監(jiān)測時間、土地利用類型或土壤類型等是否一致等監(jiān)測要求，進而根據(jù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)可用性狀況選擇合適的點位布設(shè)方法，提高耕地土壤重金屬污染監(jiān)測評估精度。根據(jù)歷史樣點數(shù)據(jù)及輔助數(shù)據(jù)的有無將基礎(chǔ)數(shù)據(jù)情境分為無歷史樣點/輔助數(shù)據(jù)、有歷史樣點/輔助數(shù)據(jù)2類，細分為5小類，5類基礎(chǔ)數(shù)據(jù)情境如下。

（1）“無歷史，無輔助”數(shù)據(jù)情境。研究區(qū)無歷史樣點數(shù)據(jù)或收集的歷史樣點數(shù)據(jù)與實際監(jiān)測研究區(qū)范圍不符、監(jiān)測內(nèi)容缺失、土地利用類型或土壤類型不一致等，歷史樣點數(shù)據(jù)不可用。收集的實際監(jiān)測地塊的輔助數(shù)據(jù)與研究區(qū)范圍不符、監(jiān)測內(nèi)容缺失、監(jiān)測時間不符等，無符合要求的實際監(jiān)測地塊的歷史污染及周邊污染屬性信息等輔助數(shù)據(jù)，土壤污染可能分布均勻或分布差異大，土壤污染分布特征不明確，輔助數(shù)據(jù)不可用。

（2）“無歷史，有輔助”數(shù)據(jù)情境。研究區(qū)無歷史樣點數(shù)據(jù)或收集的歷史樣點數(shù)據(jù)與實際監(jiān)測研究區(qū)范圍不符或監(jiān)測內(nèi)容缺失或土地利用類型或土壤類型不一致等，歷史樣點數(shù)據(jù)不可用。收集的實際監(jiān)測地塊的輔助數(shù)據(jù)與研究區(qū)范圍相符、監(jiān)測內(nèi)容相符、監(jiān)測時間相符等，存在可用的監(jiān)測地塊周邊污染屬性信息，輔助數(shù)據(jù)可用。

（3）“有歷史，無輔助”數(shù)據(jù)情境。研究區(qū)有歷史樣點數(shù)據(jù)且收集的歷史樣點數(shù)據(jù)與實際監(jiān)測研究區(qū)范圍相符、監(jiān)測內(nèi)容相符及土地利用類型或土壤類型一致等，歷史樣點數(shù)據(jù)可用，但合格的歷史樣點數(shù)目低于實際監(jiān)測區(qū)域合理的采樣數(shù)目，歷史樣點數(shù)據(jù)不充足。收集的實際監(jiān)測地塊的輔助數(shù)據(jù)與監(jiān)測研究區(qū)范圍不符、監(jiān)測內(nèi)容缺失、監(jiān)測時間不符等，不存在可用的監(jiān)測地塊周邊污染屬性信息，輔助數(shù)據(jù)不可用。

（4）“有歷史，有輔助”數(shù)據(jù)情境。研究區(qū)有歷史樣點數(shù)據(jù)且收集的歷史樣點數(shù)據(jù)和輔助數(shù)據(jù)與實際監(jiān)測研究區(qū)范圍相符、監(jiān)測內(nèi)容相符、土地利用類型或土壤類型一致等，歷史樣點數(shù)據(jù)與輔助數(shù)據(jù)可用，可獲取實際監(jiān)測地塊歷史污染及周邊污染屬性信息，土壤污染分布特征明確，但合格的歷史樣點數(shù)目低于實際監(jiān)測區(qū)域合理的采樣數(shù)目，歷史樣點數(shù)據(jù)不充足。

（5）“歷史充足”數(shù)據(jù)情境。收集的歷史樣點數(shù)據(jù)與實際監(jiān)測研究區(qū)范圍相符、監(jiān)測內(nèi)容相符及監(jiān)測時間相符等，歷史樣點數(shù)據(jù)可用且合格的歷史樣點數(shù)目大于實際監(jiān)測區(qū)域合理的采樣數(shù)目，可用的歷史樣點數(shù)據(jù)充足。

1.2.2 點位布設(shè)方法 由《陸地定量遙感產(chǎn)品真實性檢驗通用方法》(GB/T 39468—2020)、《地理信息空間抽樣與統(tǒng)計推斷》(GB/Z 33451—2016)等相關(guān)國家標準與技術(shù)文件資料可知，點位布設(shè)需遵循代表性、準確性、可比性、完整性等原則，兼顧到歷史監(jiān)測點位，使監(jiān)測結(jié)果具有可比性和延續(xù)性，并同時兼顧到不同的土壤類型或污染類型等，以較少的點位及更好的時空代表性來反映土壤重金屬污染狀況及其變化趨勢。目前常見的點位布設(shè)方法有傳統(tǒng)的隨機布點法、系統(tǒng)布點法[11-12]等，以及在傳統(tǒng)點位布設(shè)方法基礎(chǔ)上發(fā)展的加密采樣布局和無偏采樣布局等。

土壤重金屬污染監(jiān)測點位布設(shè)方法主要是利用網(wǎng)格方法進行系統(tǒng)布點或隨機布點，在同一網(wǎng)格內(nèi)，最近的且符合監(jiān)測要求的（如土地利用類型、土壤類型等一致）歷史監(jiān)測點可考慮繼續(xù)沿用，即首選歷史點位[13]，用歷史監(jiān)測點代替網(wǎng)格點?？紤]到樣本點監(jiān)測成本，當可沿用的歷史樣點數(shù)目較多時，可進行去冗精化處理[14-18]，為確保點位代表性，可調(diào)整點位密度及優(yōu)化點位數(shù)量，在點位密度大的區(qū)域適量刪除樣本點，點位密度小的區(qū)域適當增加樣本點，使得樣本點分布均勻。為詳細調(diào)查土壤環(huán)境污染狀況，在土壤污染空間變異性大的區(qū)域、重點污染區(qū)域以及污染狀況未知等區(qū)域進行增設(shè)點位，增設(shè)的點位可從可用的歷史樣點數(shù)據(jù)中進行選擇或根據(jù)輔助數(shù)據(jù)進行補測等[13]，因此發(fā)展了加密采樣布局。加密采樣布局方法可分為隨機采樣和目的性采樣[19]，隨機采樣基于歷史數(shù)據(jù)或輔助數(shù)據(jù)進行分層樣點布設(shè)，目的性采樣通過設(shè)定優(yōu)化目標函數(shù)使用優(yōu)化求解方法進行地理空間或特征空間的優(yōu)化采樣布設(shè)，如平均最短距離最小化準則(minimization of the mean of the shortest distances，MMSD)[20]、WM 準則(Warrick-Myers-criterion)[21]、空間模擬退火優(yōu)化算法等，無偏采樣布局可看作利用輔助數(shù)據(jù)進行地理空間和特征空間優(yōu)化布設(shè)的目的性采樣方法[19]，根據(jù)污染物信息數(shù)據(jù)選擇合適的監(jiān)測點位，提高土壤環(huán)境污染監(jiān)測的準確度，如MMSD準則結(jié)合空間模擬退火算法等[22]，其考慮到樣本點的均勻性及在空間位置的代表性，優(yōu)化了樣本點在特征空間及地理空間的布局[5]。隨機布點法及系統(tǒng)布點法不受任何主觀條件及歷史樣點數(shù)據(jù)和輔助數(shù)據(jù)存在與否的限制，當研究區(qū)域缺乏歷史樣點數(shù)據(jù)和輔助數(shù)據(jù)時亦可使用，是最常用的耕地土壤環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測點位布設(shè)方法[23]。綜合以上研究，筆者基于不同的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)情境推薦了相應(yīng)的點位布設(shè)方法（圖1）。

圖1 不同數(shù)據(jù)情境下的點位布設(shè)建議策略

1.2.3 點位布設(shè)方法結(jié)果評價指標 衡量點位布設(shè)方法結(jié)果的好壞通常是從點位布設(shè)方法結(jié)果的均勻性和代表性角度考慮，而現(xiàn)階段尋找一個指標去衡量樣本點在地理空間的均勻性及在特征空間的代表性存在一定困難，因此本研究采用地理空間的樣本點均勻性表征方法指標——均勻變異指數(shù)、特征空間評價指標——偏離指數(shù)來評估樣本點分布的均勻性及代表性[24]。

（1）均勻變異指數(shù)。均勻變異指數(shù)是基于均勻因子計算的，均勻因子表示樣本點所在研究區(qū)域生成的泰森多邊形面積與平均采樣面積之比。利用均勻因子評估樣本點的屬性是聚集樣本點、稀疏樣本點還是均勻樣本點，均勻因子越小表示樣本點所在區(qū)域的冗余樣本點數(shù)據(jù)越少。均勻變異指數(shù)表征樣本集中全部樣本點的整體均勻程度。均勻變異指數(shù)越小，表示樣本點在地理空間的分布越均勻，反之，所在區(qū)域樣本點分布存在稀疏或者聚集狀況。其計算如式(1)所示。

式中，Ev為所有樣本點的均勻變異指數(shù)，N為采樣區(qū)域中的樣本點的個數(shù)，Vi為第i個樣本點的均勻因子。

（2）偏離指數(shù)。P-P圖(probability-probability plot)和Q-Q圖(quantile-quantile plot)通過繪制樣本點及相應(yīng)總體的概率/分位數(shù)散點圖來比較樣本點及其總體的特征分布。定義特征空間偏離指數(shù)(deviation index，DI)為以P-P圖或Q-Q圖中y=x線為基準的標準殘差，用偏離指數(shù)反映樣本點在特征空間的代表性。其計算如式(2)所示。

式中，DI是偏離指數(shù)，qi是第i個樣本點屬性值的分位數(shù)/概率，Qi是相應(yīng)的總體分位數(shù)/概率，N是樣本點個數(shù)。偏離指數(shù)越小，樣本點在特征空間中的分布代表性越好。

2 結(jié)果與分析

2.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)情境類別劃分結(jié)果與點位布設(shè)方法選擇分析

以北京順義區(qū)2020年重金屬Cd土壤污染監(jiān)測點位布設(shè)為例，驗證前述基于不同數(shù)據(jù)情境的耕地土壤重金屬污染監(jiān)測點位布設(shè)方法的流程及其可操作性。收集順義研究區(qū)現(xiàn)有的2000—2020年重金屬Cd歷史樣點數(shù)據(jù)和輔助數(shù)據(jù)，根據(jù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)情境選擇相應(yīng)布點策略。

順義區(qū)西部鄉(xiāng)鎮(zhèn)（北石槽鎮(zhèn)、牛欄山地區(qū)、趙全營鎮(zhèn)、馬坡地區(qū)、高麗營鎮(zhèn)、南法信地區(qū)、后沙峪地區(qū)、仁和地區(qū)、天竺地區(qū)及李橋鎮(zhèn)）無歷史樣點數(shù)據(jù)和輔助數(shù)據(jù)，屬于“無歷史，無輔助”的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)情境。監(jiān)測地塊歷史污染及周邊污染屬性信息不可用，污染分布特征不明確。為提高監(jiān)測效率和監(jiān)測精度，采樣點只能均勻布設(shè)或者隨機布設(shè)，因此可采用系統(tǒng)或隨機采樣布局。

順義區(qū)東部鄉(xiāng)鎮(zhèn)（南彩鎮(zhèn)、張鎮(zhèn)、北小營鎮(zhèn)、北務(wù)鎮(zhèn)、李遂鎮(zhèn)、大孫各莊鎮(zhèn)、楊鎮(zhèn)地區(qū)、木林鎮(zhèn)、龍灣屯鎮(zhèn)）具有2007、2008—2009、2012—2013年土壤重金屬歷史樣點監(jiān)測數(shù)據(jù)（含有重金屬鎘Cd），2009、2018—2020年1:50000的土壤信息數(shù)據(jù)及2018—2020年的1:2000的土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)和行政區(qū)劃數(shù)據(jù)等輔助數(shù)據(jù)。輔助數(shù)據(jù)是對研究區(qū)污染信息的輔助說明，所選數(shù)據(jù)需與歷史樣點數(shù)據(jù)統(tǒng)計記錄時間相近，保證研究區(qū)數(shù)據(jù)時間屬性的一致性，順義區(qū)東部鄉(xiāng)鎮(zhèn)僅有2009年歷史樣點數(shù)據(jù)和輔助數(shù)據(jù)符合時間一致性及研究內(nèi)容相關(guān)性要求，因此以2009年歷史樣點數(shù)據(jù)為主進行點位布設(shè)，按相關(guān)監(jiān)測要求篩選得到156個可用歷史樣點，而同一變異系數(shù)不同研究者在農(nóng)業(yè)土壤采樣數(shù)目的確定上有很大差異，經(jīng)統(tǒng)計多達140個左右[25]，因此順義區(qū)東部鄉(xiāng)鎮(zhèn)可用的歷史樣點數(shù)目充足，屬于“歷史充足”的數(shù)據(jù)情境。順義區(qū)東部鄉(xiāng)鎮(zhèn)存在可用的歷史污染及周邊污染屬性信息，污染分布特征明確，歷史樣點充足，為提高樣本點均勻性和代表性，采用去冗精化處理。

2.2 點位布設(shè)方法結(jié)果評價分析

順義區(qū)東部鄉(xiāng)鎮(zhèn)屬于“歷史充足”的數(shù)據(jù)情境，采取去冗精化處理。首先利用2020年行政區(qū)劃數(shù)據(jù)劃分順義研究區(qū)，對2020、2009年土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)進行耕地類型（水澆地，灌溉水田，菜地）提取，剔除耕地類型變化區(qū)域，確立順義區(qū)耕地研究區(qū)。順義區(qū)東部耕地研究區(qū)含有156個2009年歷史樣點，利用地理空間和特征空間評價指標評估點位布設(shè)結(jié)果的均勻性及代表性，最終刪除了4個聚集樣本點，考慮到樣本點屬性特征值不發(fā)生太大變化，及現(xiàn)場補測樣本點需與研究采集的樣本點保持更短時間間隔等因素，因此對于樣本點的添加主要是考慮在一定時間間隔內(nèi)的相近的歷史樣點數(shù)據(jù)，根據(jù)2007—2008年歷史樣點數(shù)據(jù)增設(shè)了4個加密樣本點，利用均勻變異指數(shù)和偏離指數(shù)評價指標評估順義區(qū)東部研究區(qū)樣本點去冗精化效果，去冗精化后均勻變異指數(shù)由0.546下降為0.468，偏離指數(shù)也小于原始樣本點布局，去冗精化使得樣本點均勻性和代表性提高，滿足本案例2020年重金屬Cd土壤污染監(jiān)測點位布設(shè)要求。

順義區(qū)西部鄉(xiāng)鎮(zhèn)（北石槽鎮(zhèn)、牛欄山地區(qū)、趙全營鎮(zhèn)、馬坡地區(qū)、高麗營鎮(zhèn)、南法信地區(qū)、后沙峪地區(qū)、仁和地區(qū)、天竺地區(qū)、李橋鎮(zhèn)）缺乏歷史樣點數(shù)據(jù)與輔助數(shù)據(jù)，屬于“無歷史，無輔助”的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)情境，采用系統(tǒng)采樣布局，布設(shè)了144個系統(tǒng)采樣點，整個順義研究區(qū)點位布設(shè)如圖2所示。

圖2 順義區(qū)點位布設(shè)

基于順義區(qū)東部去冗精化后156個樣本點和順義區(qū)西部144個系統(tǒng)采樣布局樣本點，利用式(1)計算整個順義研究區(qū)的均勻變異指數(shù)，經(jīng)計算，整個順義區(qū)均勻變異指數(shù)為0.490。比較均勻變異指數(shù)理應(yīng)是研究區(qū)范圍一致、樣點數(shù)一致等，但由于數(shù)據(jù)受限，現(xiàn)實很難滿足該條件，因此不做物理意義上的闡述。僅從均勻變異指數(shù)數(shù)值表現(xiàn)上來看，順義區(qū)均勻變異指數(shù)由原始0.546下降到0.490，尤其是順義區(qū)東部均勻變異指數(shù)下降到0.468，且偏離指數(shù)小于原始樣本點布局，可見本研究所推薦的點位布設(shè)方法提高了樣本點布局的均勻性，具有一定的科學性和可行性。綜上，本研究基于不同數(shù)據(jù)情境的耕地土壤重金屬污染監(jiān)測點位布設(shè)方法具有一定的理論基礎(chǔ)和應(yīng)用價值。

3 結(jié)論

（1）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)情境的類別劃分及相應(yīng)的布點策略推薦。針對“無歷史，無輔助”、“無歷史，有輔助”、“有歷史，無輔助”、“有歷史，有輔助”、“歷史充足”5種基礎(chǔ)數(shù)據(jù)情境，分別推薦了系統(tǒng)/隨機采樣布局、無偏采樣布局、加密采樣布局、加密/無偏采樣布局、去冗精化布點策略。

（2）以北京順義區(qū)重金屬Cd污染監(jiān)測為例，分析不同數(shù)據(jù)情境下的點位布設(shè)方法的可操作性。順義區(qū)西部屬于“無歷史，無輔助”數(shù)據(jù)情境，采用系統(tǒng)采樣布局，順義區(qū)東部屬于“歷史充足”數(shù)據(jù)情境，采取去冗精化處理。順義區(qū)的均勻變異指數(shù)由原始0.546下降到0.490，尤其是順義區(qū)東部均勻變異指數(shù)下降到0.468，且偏離指數(shù)小于原始樣本點布局，驗證了不同數(shù)據(jù)情境的耕地土壤重金屬污染監(jiān)測點位布設(shè)方法的可操作性和可行性，具有一定的理論基礎(chǔ)和應(yīng)用價值。

（3）本研究可為不同數(shù)據(jù)情境的耕地土壤重金屬污染監(jiān)測點位布設(shè)方法提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)支撐，并為耕地土壤重金屬污染監(jiān)測點位布設(shè)方法的選擇提供參考建議。但仍存在一些不足，如布點策略并不一定是最佳布點方案，可能存在其他更好的布點方案；基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)內(nèi)容可能因采樣目標不同而改變等。