基于随机样本的BP模型在水质评价中的应用

运用BP(误差反向传播)模型对水环境质量进行综合评价,主要针对以前BP模型在水质评价中存在的学习训练样本过少,没有检验样本等问题,用随机数发生器在每个级别范围内产生大量的数据作为训练样本和检验样本,并尝试以MSE函数生成均方误差作为检验样本的输出值与期望输出值的比较,检验网络评价未知样本的能力,大大提高了神经网络评价水质时的精度。     

基于规范变换与误差修正的回归支持向量机的环境系统预测

为了建立不同环境系统皆能规范、统一、简洁、实用的回归支持向量机预测模型,针对传统的回归支持向量机预测模型存在结构不能普适、规范和统一及用于大样本、多因子预测会出现学习效率低、求解精度差的局限,提出适用于环境系统预测量及其影响因子参照值和规范变换式的设计原则和方法,使规范变换后的影响因子皆"等效"于同一个规范影响因子;为提高样本的预测精度,还提出预测样本的模型输出的误差修正法.在对环境系统的预测量及其影响因子进行规范变换的基础上,由有m个规范影响因子的每个建模样本生成m个"等效"训练样本,从建模样本中,选择各影响因子的最大规范值组成训练样本集的"参考样本",计算核函数中每个训练样本相对于"参考样本"的范数;并应用优化算法优化模型参数,建立适用于预测量及其影响因子规范值的仅有2个或3个支持向量的两种简单结构的回归支持向量机预测模型.将基于规范变换的两种简单结构的回归支持向量机模型与相似样本误差修正法相结合,用于河津大桥监测断面6个样本的COD月平均值预测,并与多种传统预测模型和方法进行了比较.结果表明:对同一个预测样本,两种模型的预测值十分接近;此外,两种预测模型用于6个样本预测,其相对误差绝对值的平均值分别为2.09%、2.79%,均远小于传统的投影寻踪回归预测的41.63%、支持向量机预测的40.99%、灰色神经网络预测的25.94%和马尔可夫预测的10.16%;而两种预测模型对异常样本预测的最大的相对误差绝对值分别为5.85%、5.13%,更加远远小于传统的4种预测模型的169.07%、180.45%、68.44%、41.96%.两种基于规范变换的回归支持向量机预测模型简洁、普适、规范和统一,避免了"大样本数困难",提高了学习效率和模型的预测精确度,对其他预测建模法也有借鉴作用.     

B－P网络用于环境质量分类研究

用全国２５个湖泊的水质指标资料作为训练样本，应用人工神经网络Ｂ－Ｐ算法，分别建立了３参数和４参数的水质分类模型。并用所建立的模型对６个湖泊水质进行分类检验效果。结果表明Ｂ－Ｐ模型应用于环境质量分类是可行的。且由于Ｂ－Ｐ网络有自学习、自适应的能力，因而与其它的环境质量分类法相比具有优越性。     

基于生态系统管理的滨海湿地保护与管理制度研究

滨海湿地保护与管理制度的不健全是造成滨海湿地面积减少、环境恶化、生态系统服务功能退化的原因之一。目前,生态系统管理理念已被发达国家广泛接受并运用于湿地保护与管理,针对我国滨海湿地保护与管理现状,迫切需要运用生态系统管理理念来研究滨海湿地保护与管理制度。本文首先概括分析了我国滨海湿地保护与管理的现状及存在的问题,其次对生态系统管理理论简要介绍的基础上,分析了滨海湿地实行生态系统管理的必要性,最终提出了三条基于生态系统管理的滨海湿地保护与管理制度:建立专门的滨海湿地保护管理机构、创建滨海湿地信息共享平台及利用"多规合一"优化滨海湿地空间布局。将生态系统管理理念运用于滨海湿地保护与管理制度中,有利于实现滨海湿地资源的有效管理,实现滨海湿地自然、经济、社会的和谐发展。     

基于BP-CA的海滨湿地利用空间格局优化模拟研究——以大丰海滨湿地为例

论文运用BP神经网络与CA耦合模型,遴选出驱动滩涂开发的自然、经济、社会方面的23 个空间变量,借助Matlab 平台,构建了海滨湿地利用空间格局模拟模型。利用盐城大丰海滨1988、2002 和2009 年三期遥感影像,及相应年份人口经济数据,根据格局优化模拟思路,先使用湿地功能生态位模型诊断出历史过度开发区域,再训练合理开发转换规则,最后仿真出2016 年大丰海滨湿地利用的空间优化格局。模拟中依据目标年覆被数量结构,限定训练样本随机抽取比例,提高了1 万个样本的有效信息量;通过对比不同BP隐藏层节点数时的模拟精度,确定“23-13-8”和“23-17-8”分别为两组实验的最优BP结构;使得模拟效率提升,仿真总体精度高于93.6%。研究表明,近些年大丰海滨湿地覆被类型间的演替趋于频繁,自然湿地年开发速度明显加快,开发重心不断东移,呈现出向海“滚动开发”的特征。建议放缓两大保护区核心区周边的无序开发,推进大丰港附近滩涂的有序围垦。     

适于水质评价的AdaBoost-NN模型研究

AdaBoost即自适应Boosting算法,它可以提高任意给定弱分类器的分类精度。文章将AdaBoost算法与神经网络结合,提出了AdaBoost-NN水质评价模型。实例样本水质评价结果表明:与传统的水质评价方法相比,AdaBoost-NN水质评价模型的准确度更高,结果更加客观、合理。     

滨海河口湿地生态系统对全球气候变化的影响

本文介绍了当前气候变化和区域可持续发展研究的热点,阐明了湿地生态系统在全球碳循环中发挥着重要作用,分析了潮汐作用作为滨海湿地生态系统中最重要的变量,不仅可以影响到湿地生态系统的生产量、物种丰富度、有机物的积累及物质的循环,而且还可以影响近海及湿地生态系统中溶解有机碳和凋落物等的重新分布,但是其影响程度和规模目前的研究进展还无统一结论。因此,要充分结合国内外滨海河口湿地横向通量的研究进展,以潮汐过程为切入点,进一步深化滨海河口湿地碳收支研究,提高对不同区域及滨海河口滩涂湿地类型的固碳效率、碳库总量和生物地球化学循环过程的认识,从而改善滨海河口湿地碳通量估算的量化水平和精度。     

基于无人机影像的城市植被精细分类

针对传统植被资源调查方法工作量大、成本高、效率低的问题,利用高分辨率无人机遥感影像,联合地物光谱-纹理-空间信息,构建了一种适用于描述城市不同植被种类的多维特征空间,在此基础上对三种应用广泛的分类算法(基于像素的、面向对象的支持向量机及深度学习Mobile-Unet语义分割模型)开展了对比分析研究.结果表明:本文提出的联合地物光谱-纹理-空间信息的特征空间构建方法能够有效地描述城市不同类型植被的特征差异,提升影像分割、植被分类的精度;在分类精度上,基于像素和面向对象的支持向量机分类结果的总体精度均超过90%,深度学习方法的总体分类精度为84%;在算法效率上,传统机器学习方法也优于深度学习方法.因此,得出结论针对城市小区域、小样本的植被精细分类,传统机器学习分类方法比深度学习方法效果更好.     

湿地综合分类研究:Ⅰ.分类

目前湿地研究中存在的主要问题是湿地分类标准不一，不同学科间的湿地分类系统缺乏可比性，且缺乏类别界定的定量指标。本文在总结吸收湿地分类已有成果的基础上，比较了已有方法的优劣，提出了一种动力与成因相结合的综合分类法，并讨论了各个分类等级上分类因子的定量描述方法，从而在一定程度上保证了湿地分类的通用性和定量性。这一综合分类方法的提出有助于用数学模型对湿地动态变化进行定量描述①。     

B-P网络用于环境质量分类研究

用全国２５个湖泊的水质指标资料作为训练样本,应用人工神经Ｂ－Ｐ算法,分别建立了３参数和４参数的水质分类模型,并用所建立的模型对６个湖泊水质进行分类检验效果。结果表明Ｂ－Ｐ模型应用于环境质量分类是可行的,且由于Ｂ－Ｐ网络有学习,自适应的能力,因而与其它的环境质量分类法相比具有优越性。     

基于多年遥感数据分析长江河口海岸带湿地变化及其驱动因子

研究河口海岸带湿地长时间演变对湿地保护管理和海岸带资源评估具有重要意义.本文获取长江口1979—2015年10景Landsat-MSS/TM/OLI影像和2015年13景GF1-PMS高空间分辨率数据,对比两个典型实验区分类算法,选用最优的决策树算法应用到长江口Landsat影像中,得到沿岸湿地要素近40年的面积变化情况.研究表明,2015年长江河口海岸带湿地总面积为4725 km2,自然湿地占63.5%,人工湿地占21.2%,湿地总面积相比1979年增加了662 km2,自然湿地面积减少了163 km2,而人工湿地面积增加了766 km2.长江口自然湿地面积在1979—2000年减少幅度较大,2000年后由于保护管理加强而减少幅度变小;人工湿地和建筑面积增加较为明显,主要是由于大型水库的修建和人工鱼塘开发及港口建设.湿地总的变化趋势为河口区不断淤积,自然湿地转变为人工湿地,人工湿地转变为建筑用地等非湿地;其中,滩涂面积减少283 km2,水库、养殖鱼塘和水稻田面积分别增加了92、355和319 km2,主要发生在崇明东滩和启东沿岸;非湿地中建筑用地面积增加154 km2,灌木草场面积减少147 km2,主要发生在上海和启东沿岸.同时比较分析长江口3个区域湿地驱动因子发现,北岸启东沿岸和南岸南汇东滩湿地因经济快速发展和港口水利工程修建,以及过度开垦滩涂等自然湿地使人工湿地增加明显;而长江上游径流量、区域降水和海平面上涨等自然因素控制着中支河道区(如崇明东滩)自然湿地的变化.     

1991～2016年黄河三角洲湿地变化的遥感监测

以1991、2000、2010和2016年的Landsat TM/OLI影像数据为基础,采用面向对象和目视解译的分类方法,提取了黄河三角洲湿地信息。同时,利用空间分析、动态度模型、非等间距序列灰色模型等分析方法,分析了湿地的时空变化特征,并结合相关文献资料讨论了湿地变化的驱动因素。结果表明,1991～2016年间,黄河三角洲湿地总面积逐渐减少,约91.39 km²。其中,以2000～2010年期间面积变化最为剧烈,自然湿地面积以30.21 km²/a的速度减少,而人工湿地以32.77 km²/a的速度增加。在各类型湿地中,草甸湿地面积减少最多,为312.83 km²;而人工湿地面积大幅增长,且以养殖池和盐田的增加最为迅速,增加了544.63 km²。从空间分布上来看,研究区人工湿地面积有逐渐向滨海区扩张的趋势。湿地养殖、农业开垦、工程修建等人类活动是导致黄河三角洲自然湿地减少的主要因素。     

中国滨海湿地土壤汞空间分布及影响因素

通过对7个典型滨海湿地土壤（0~20cm）中总汞含量及土壤理化性质、气候以及社会经济因素的测定收集,研究了滨海湿地土壤中汞的空间分布规律和影响因子之间的关系,并对不同介质环境内汞含量进行分析.结果表明：我国滨海湿地土壤总汞的含量范围是1.26~169.94ng/g,平均值为（33.82±3.09） ng/g;滨海湿地土壤汞含量差异是由土壤理化性质、社会经济以及气候因素共同影响的结果,其中土壤理化性质中pH值、有机质、总铁、总氮为关键影响因素;在汞的输入途径中,河流输送对中国滨海湿地土壤总汞含量的影响要高于大气输送.     

中国南中国海海岸湿地退化现状和保护对策

南中国海湿地包括广东省、香港特别行政区、澳门特别行政区、广西壮族自治区和海南省等五个行政区,总面积为15 393.75 km2。由于受人口增加和经济发展的巨大压力,中国南中国海湿地破坏严重,退化趋势明显。本文在对中国南中国海地区海岸湿地的现状、类型及湿地退化的主要原因进行分析的基础上,提出中国南中国海地区海岸湿地资源保护与管理的建议,以便切实保护中国南中国海沿海多样化的湿地类型,持续发挥其生态服务功能。     

黄河口典型芦苇湿地土壤磷的吸附动力学特征

以黄河口不同淹水条件的芦苇湿地为研究对象（潮汐淹水湿地、淡水恢复湿地和季节性淹水湿地）,通过吸附模拟实验探讨了不同类型湿地表层土壤对磷的吸附动力学特征及其影响因素,评估了不同淹水条件下湿地土壤对磷的吸附能力。研究结果表明：具有不同水盐条件的芦苇湿地土壤对上覆水体中磷的吸附表现为淡水恢复湿地>潮汐淹水湿地>季节性淹水湿地,淡水恢复湿地土壤对磷的吸附量最大;三类湿地土壤对磷的吸附过程均表现为初期（0~3 h）最快、中期（3~24 h）逐渐减慢、后期（24 h以后）慢而平衡的状态,但淡水恢复湿地土壤对磷的吸附速率最快,季节性淹水湿地土壤对磷的吸附速率最慢且存在着时间上的延迟性;三类湿地土壤的水盐条件和理化性质差异（如pH、盐度、土壤质地、Al₀、Fe₀和Ca₀）是导致三类湿地土壤对磷的吸附量和吸附速率存在差异的主要因素;Simple Elovich模型和Power Function模型更适合模拟黄河口芦苇（Phragmites australis）湿地土壤对磷的吸附动力学特征。在黄河口退化芦苇湿地实施淡水恢复工程,能够在一定程度上促进湿地土壤对磷的吸附,进而降低湿地水体发生富营养化的风险。     

近30a来乐清湾海岸线与海岸湿地变迁分析

以Landsat ETM/ TM影像为主要数据源,采用人机交互的方式提取了1990~2017年间6期乐清湾海岸线。利用马尔科夫矩阵法计算了滩涂转化规律,并按照年份进行岸线和海岸湿地变迁分析。结合当地相关资料,开展了乐清湾区域海岸线和海岸湿地变化的驱动力分析。结果表明:乐清湾岸线以人工岸线为主,岸线变化剧烈,变化速率分布不均,海岸湿地的变化整体面积变化不大,其中人工湿地主要由自然滩涂湿地转化而来,人类围填是乐清湾海岸线和海岸湿地变迁的主要因素。     

水平潜流人工湿地COD去除回归方程的建立及应用

目前对于人工湿地的研究大部分仅局限于单个湿地,其结果缺乏广泛代表性.为考察水平潜流人工湿地对于生活污水中主要污染物指标COD的去除率,建立更为详细的人工湿地回归方程,用以指导人工湿地设计,本研究按照＂黑箱模型＂理论,将所搜集的1500多组数据按照季节、水力负荷、种植植物类型以及气候类型分类,分析不同因素对于人工湿地去除...     

玛曲高寒湿地生态服务价值研究

甘肃玛曲高寒湿地是我国青藏高原具有极高生态价值和社会效益的大型多功能高寒湿地,是全人类宝贵的自然财富。结合甘肃玛曲湿地的自然地理概况,在提出高寒玛曲湿地的生态服务功能分类系统的基础上,对玛曲高寒湿地的生态系统服务价值进行了简单的估算,结果显示玛曲高寒湿地具体很大的生态服务价值,所以保护玛曲湿地是整个黄河流域经济建设和保障国家生态安全的需要。     

城市拓展中湿地的综合保护与发展

在简单回顾世界城市发展过程中对沿海湿地的威胁和影响上,以广州南沙地区为例,对其城市拓展和生态规划中的湿地综合保护与发展进行了探讨。从南沙地区规划中的功能定位出发,分析了该区的湿地类型和分布特征,对其重点湿地进行了确定,从湿地的功能与价值、湿地资源的稀缺性上分析了湿地保护的重要性,重点对湿地的稀缺性进行了论证。基于相似性理论,特别对十九涌湿地、大虎岛东岸湿地和龙穴岛东岸湿地进行了替代性和补偿性分析,充分论述了建立湿地保护小区的重要性和解决关键联系的必要性。初步对湿地保护小区的功能区进行了划分,提出了湿地优先保护行动。