GIS支持下的水文生态效应评价混合型专家系统设计初探

文章从人工神经网络(ANN)、专家系统(ES)各自的优势和不足出发，结合地理信息系统(GIS)技术的特点，介绍了水文生态效应评价的混合型专家系统(HEMES)的基本结构模式和各模块的功能。然后抓住ANN、ES、GIS的共同作用因子一专家知识，从数据库结构、C 类方面探讨了三者集成的问题，并根据集成的思想探讨了相关功能设计。指出HEMES是一种更准确、易操作的评价技术，可作为相关管理、决策者的辅助工具。     

北京市PM5.0可吸入颗粒物反演及其时空分布分析

分析城市可吸入颗粒物的空间特征及影响因素对于制定更为有效的可吸入颗粒物污染控制政策具有重要的现实意义.本研究在实际采样和遥感数据处理基础上,构造差值植被指数(DVI),通过建立TM影像与对应PM5.0颗粒物实测值之间的相关关系模型,对北京市2008~2010年3 a的PM5.0的分布进行了反演计算和精度分析;研究了NDBI和NDMI对PM5.0浓度的影响,进一步揭示了北京五环区域范围内可吸入颗粒物的时空分布特征.结果表明,采用DVI反演PM5.0分布的方法可行,反演精度在可接受范围内;整体上研究区2008年PM5.0颗粒物污染最轻,西南三环和四环以及东南三四环之间为颗粒物污染的高值区,西北五环附近颗粒物污染较轻;NDBI(归一化建筑指数)、NDMI(归一化水汽指数)与PM5.0可吸入颗粒物的分布分别呈现显著的负相关和正相关关系,且二者对PM5.0的影响相近.     

典型再生水人工湿地净化系统水质时空变异研究——以北京市奥林匹克森林公园人工湿地为例

选取奥林匹克森林公园人工湿地作为典型再生水补水人工湿地净化系统进行水质数据检测,应用模糊综合评价法综合评估各净化单元的水体污染状况,采用综合判别分析和Spearman相关分析阐释影响各净化单元时空变异的水环境要素,并通过因子分析识别不同时间段污染源的种类和组成.结果表明,奥林匹克森林公园人工湿地净化系统水质状况较好,符合人体非直接接触的景观用水国家标准.人工湿地各净化单元时空区间污染程度不同:季节尺度上,秋季污染更为严重;空间尺度上,主湖区、混合氧化塘区污染最为严重.CODMn、NO-3-N、ORP、TN 4项指标即可完全表征水质的季节差异(91.8%),应适当加大监测力度;Chl-a、CODMn、DO、pH 4项指标用于表征空间差异(55.1%),较低的判别正确率暗示了各功能区间类似的污染状况.不同时空区间污染源种类和组成存在差异性:水体的内源杂质是各季度影响水质的主要因子,春季有机污染最为严重,夏季则转为氮、磷等营养物质污染,秋季水体则更易受富营养化的威胁;再生水区水体污染的主要影响因子为氮、磷等营养盐类,其余功能区水体主要影响因子仍为内源杂质.增强水体流通力,缩短水力停留时间,能够有效减弱富营养盐类和有机污染物的影响.     

城市交通网络最佳路径分析

以城市交通网络的构建作为切入点，分析了城市交通网络模型的建立、空间数据的拓扑分析、几何网络的构建和最佳路径。通过具体的实例，利用ArcGIS网络分析工具，探讨了基于距离最短的最佳路径分析、基于时间最少的最佳网络分析和有障碍物的时间最少的最佳路径分析，阐述了GIS技术在城市交通网络最佳路径分析中的重要作用，以期通过GIS的网络分析技术来构建城市智能交通网络体系，为城市的发展提供坚实的基础设施保障。     

矿产资源开发的生态地质环境风险研究——以甘孜州东部为例

甘孜州东部是我国矿产资源富集区和生态地质环境脆弱区之一,生态地质环境承载力呈现出南优北差、西优东差的格局。据矿业历史及现状影响,建立承载力—矿业活动关系模式,将承载力分为正荷载、等荷载和超荷载三种状态。采用生态地质环境危险性与潜在损失承载体求积运算的方式获取风险值,并进行四级风险区划。风险空间分布大体呈现出东高西低、北高南低的形态,矿业活动区及其缓冲区、小流域、大流域都处于风险联动的系统内,风险区划与承载力区划成正相关关系。针对生态地质环境风险提出加强小矿有序开发、加强勘查和开发过程管理、提高矿产资源利用效率、构建监测系统和加强矿山环境问题治理等应对措施。     

三江平原淡水湿地生态系统景观格局特征研究——以洪河湿地自然保护区为例

对我国所剩为数不多的淡水湿地植物生态系统原生景观结构特征进行定量分析对于湿地保护与恢复具有重要意义。论文以多年期遥感影像提取洪河国家级湿地自然保护区植物分类信息,在GIS支持下,进行了群落、植被型和景观带3个尺度的景观格局分析。结果表明,草甸灌丛景观是研究区的基质性景观,草甸和沼泽湿地共同占据了研究区植被型的核心地位,小叶章-苔草群落则是植物优势群落。植物生态系统空间格局特征表现为:草甸灌丛分布在广阔的河间干湿交替地带,沼泽湿地主要成条带延伸于河道与洼地带,岛状林则出现在地势较高的岗地段,呈断块分布。研究区典型沼泽湿地面积7年间缩小约10%,周边人类活动造成水资源缺失是退化主要驱动因素,应尽早实行以流域为管理单元的自然资源管理体制。     

1951-2006年西北太平洋热带气旋活动时空特征

西北太平洋是全球热带气旋(TC)发生次数最多、强度最大的区域之一,其TC研究受到该区域学者的广泛关注。基于日本气象厅(JMA)东京台风中心西北太平洋TC最佳路径数据资料,分析了该区域1951-2006年的TC频数和强度时空分布特征。首先,统计和分析了56年间(1951-2006年)TC的年际和年内变化,并通过建立1°×1°网格计算了落在每个网格内的TC次数,分析了多年TC的空间分布格局;其次,根据国际气象组织按照风速划分TC等级的标准,统计和分析了56年间不同强度TC的年际和年内特征,通过风速强度指数计算,获取了1°×1°网格单元区域内遭受TC影响的强度等级。结果显示,区域频数和强度时空分布规律较好地反映了该区域的TC影响特征,进而为区域台风灾害预报以及台风灾害风险评估提供了支持。     

滨海旱作盐化潮土铵氮吸附特性研究

苏北滨海地区盐碱性土壤通过耕作措施进行了长期改良,探讨铵氮在该类型土壤中的吸附特性对防控盐碱土区域氮素流失风险具有重要意义。选取苏北平原滨海地区典型盐化潮土,开展了铵氮吸附特性室内模拟研究,描述吸附等温过程,探讨初始浓度和p H的影响,揭示铵氮吸附的动力学和热力学特征。结果表明:铵氮平衡吸附变化满足Langmuir吸附等温式,以单分子层电性吸附模式为主;吸附过程符合Elovich方程;溶液初始浓度越大、p H越高、温度越低,铵氮吸附量越大,但吸附速率降低;热力学参数估算显示该吸附是放热过程,初始浓度增加,吸附需克服的能垒越高。     

再生污水绿地灌溉生态效应研究进展

水资源短缺已成为制约我国经济及环境发展的重大问题,然而大量的绿地仍然在采用井水或自来水进行灌溉,造成了巨大的浪费,同时也加重了城市的用水危机。开辟城市第二水资源——再生水来灌溉绿地是解决这一矛盾的新途径。但由于再生污水水质的特殊性,使得其在作为一种宝贵肥源的同时,也产生了许多负面的效应。为此,提出了今后需要加强研究的几个问题:(1)加强干旱半干旱地区再生(污)水绿地灌溉可行性的理论和实践研究;(2)筛选出特定区域适合于一定水质标准之下的灌溉的植物种;(3)深入研究不同地区气候、土壤、植物之间的关系,进一步探讨适合于该区域的合理的灌溉技术体系和灌溉方式,并建立合理的评价体系。     

降雨过程后北京城区PM2.5日时空变化研究

随着人类环境意识的增强,人们对城市雾霾天气的忧虑与日俱增,PM2.5的时空变化和对人体健康的影响已成为关注的焦点。以往的研究多集中在不同季节或年际的变化,本文通过统计环保局发布的位于北京城区13个逐时浓度监测点降雨前后PM2.5质量浓度,并在城区布设14个采样点昼夜连续监测一次降雨后72 h内PM2.5质量浓度变化情况,研究北京市城区降雨后PM2.5日变化规律及空间分布特征,由此分析降雨对PM2.5日变化规律的影响。同时对比PM2.5与同步气象数据（温度、相对湿度）和交通数据（车辆量、车速）最值频率分布情况,进而对PM2.5日变化特征进行成因分析。随后利用GIS空间分析方法,分析了PM2.5的日空间分布特征。结果表明,降雨对颗粒物的去除作用明显,一次降雨可使PM2.5质量浓度平均下降56.3%。雨后72 h内PM2.5质量浓度均小于60μg·m-3,降雨后1 h内PM2.5质量浓度处于稳定状态,在随后的12 h内PM2.5浓度值都处于下降状态。降雨过程只降低PM2.5的质量浓度值,并不影响其日变化规律。PM2.5的日变化规律以19时为界,表现出明显的昼夜差异。白天的变化规律呈现凹型,夜间的变化规律呈现拱型。PM2.5质量浓度峰值多出现在23时或0时,谷值多出现在下午15时,该特征受气象因素影响较大,受交通源的影响作用不明显。早高峰期间,PM2.5质量浓度变化主要受交通源的影响;晚高峰期间,交通源和气象因素共同影响PM2.5质量浓度。研究区PM2.5日空间分布特征同样存在明显的昼夜差异。白天PM2.5空间分布特征为南部高北部低;PM2.5在夜间的空间分布特征则多表现为四周高、中心低,三环外围区域多为高值区。