最近邻抽样回归模型在水环境预测中的应用

介绍了最近邻抽样回归模型(NNBR)进行单因子和多因子预测建模的基本思想和算法.该模型概念清晰,结构简单,不需对研究对象的相依形式和概率分布形式作假定,也不需估计太多的参数,是一类数据驱动的非参数预测模型,具有潜在的优势.通过水环境中的两个实例进行了预测应用,结果表明,预测效果较好,并与投影寻踪回归模型(PPR)进行了对比.     

我国东北黑土丘陵区小流域土壤有机质空间分布模拟

为探索小流域w(SOM)(SOM为土壤有机质)空间分布模拟的最佳方法,以我国东北黑土丘陵区海沟河小流域为例,借助地统计学和3S技术提取与w(SOM)显著相关的地形及环境因子,对海沟河小流域表层(0~20 cm)w(SOM)分别进行协同克里格插值、回归克里格插值和地理加权回归克里格空间插值模拟,并进行精度验证. 结果表明:我国东北黑土丘陵区海沟河小流域表层w(SOM)平均值为12.96 g/kg,空间变异程度为中等. 海拔、距水系距离均与w(SOM)显著相关,能够用来辅助w(SOM)的空间分布插值;与协同克里格插值结果相比,回归克里格对w(SOM)的插值精度提高了56.09%;地理加权回归克里格插值精度提高了90.87%;对地理加权回归克里格插值所产生的残差进行二次统计分析及合理插值,能够进一步提高插值模拟精度;将人类干扰因素纳入插值模型,是未来提高w(SOM)空间分布模拟精度的关键. 研究显示,地理加权回归克里格插值有效提高了w(SOM)空间插值模拟的精度,并且存在改进和提高的空间.      

基于多源辅助数据和神经网络模型的稻田土壤砷空间分布预测

合适的方法和多源的辅助数据对于准确预测土壤重金属的空间分布具有重要意义.该研究提出一种径向基函数神经网络结合普通克里格法的模型(RBFNN_OK),由主成分分析(PCA)提取的地形因子、遥感数据和邻近信息等多源辅助数据作为自变量,预测江西省都昌县稻田土壤砷空间分布.为验证RBFNN_OK的可行性:首先在全县范围内采集144个稻田表层(0～20 cm)土壤样品,运用ArcGIS地统计模块随机抽取115个(80%)采样点作为测试集,29个(20%)采样点作为验证集.其次多源辅助数据包括地形因子、遥感数据和邻近信息等14个定量因子作为预测变量,将预测变量进行主成分分析,得到前10个主成分的累积贡献率达到97.62%.再次一个特定的RBFNN_OK被用来预测土壤砷空间分布.最后将RBFNN_OK模型的预测结果与径向基神经网络模型(RBFNN)、回归克里格模型(RK)和多元逐步线性回归模型(MSLR)进行比较.结果表明,RBFNN_OK的测量值标准偏差与均方根误差的比值(RPD)较其它3种方法分别提高了14.92%、35.71%和44.67%.此外,RBFNN_OK还提供了更加真实且有关土壤砷空间分布的细节信息.RBFNN_OK取得最优效果可能归因于引入多源辅助数据,考虑多源辅助数据和土壤砷之间的多重共线性和非线性关系.该方法可为稻田土壤砷调查与环境保护提供更为精准的信息.     

某铅酸蓄电池污染场地表层土壤重金属Pb空间分布预测研究

为准确界定某典型蓄电池企业污染场地土壤中特征性污染物Pb的空间分布范围,分析和比较了数据拆分后的分区预测模型(OKLG+TIN)、数据正态变换后克里格模型(OKBC)、反距离加权模型(IDW)以及样条函数模型(Spline)对土壤Pb污染空间分布预测和污染评价的影响.结果表明,原始数据集具有高偏倚特征,局部区域存在较大的空间变异性;分区预测模型取得了最高的预测精度,预测的污染物空间分布比较符合场地实际污染状况,其它3种模型受适用原理及数据特征影响,预测精度较低,预测结果不能很好反映高污染区域的细部变化特征,不适合该场地Pb的空间分布预测与制图.研究结果对于此类型工业污染场地后续的修复范围确定和修复治理决策制定提供了参考.     

冬小麦种植面积空间抽样单元尺寸优化设计

抽样单元尺寸是空间抽样调查方案设计过程中的关键要素。合理的抽样单元尺寸对降低抽样调查费用、改善抽样外推总体精度具有重要意义。为实现农作物种植面积空间抽样调查中抽样单元尺寸的优化设计,论文以河南省为研究区,以冬小麦种植面积为研究对象,选取正方形网格作为抽样单元,遵循传统抽样理论中抽样单元间相互独立原则,通过分析不同抽样单元尺寸与对应该尺寸下的抽样框内总体单元间全局空间自相关指数(Moran’s I)的相关关系,进行了抽样单元尺寸的初选。为最终实现抽样单元尺寸优选,基于初选的8种抽样单元尺寸,分别构建抽样框,采用以抽样单元内冬小麦面积占单元面积比例(麦土比)为分层标志的分层抽样方法进行了研究区冬小麦种植面积空间抽样样本抽选、总体外推及误差估计试验研究,结果表明:抽样比随抽样单元尺寸的增大而增大;8种抽样单元尺寸下的外推总体相对误差和变异系数均较小,变化范围分别为3.82%~5.75%和3.76％~4.69％;以抽样调查费用和抽样误差为抽样效率评价指标,优选出抽样单元尺寸为20 000 m×20 000 m时,进行研究区冬小麦种植面积抽样调查的效率最高。     

支持向量机在太湖叶绿素a非线性反演中的应用

根据湖泊监测的特点,采用支持向量机(SVM)方法,反演太湖叶绿素a的浓度分布.将2005年8月太湖29个现场水质监测点数据分为训练测试样本集和验证样本集,利用训练测试样本集以及与其时间同步的MODIS遥感影像,分别构建了4种SVM模型.对比分析表明,直接以波段反射率以及水深信息构成输入向量的SVM模型预测效果最好.利用训练测试样本构建了线性回归模型、主成分分析模型(PCA)以及神经网络模型(ANN),并利用验证数据比较了上述3种模型与SVM模型的预测结果.结果表明ANN模型和SVM模型预测能力明显优于另外2种模型,其中SVM模型对低值和高值均有较好的预测精度,平均相对误差仅为15.91%,预测精度比ANN模型提高了10%.利用SVM模型和ANN模型分别反演了2005年8月15日太湖叶绿素a浓度分布,比较了2种模型反演结果的异同,分析了太湖叶绿素a分布特征及其成因.     

基于逆方差多模型融合的空气质量指数预测方法

空气质量预测对合理制定环境治理政策具有重要意义。针对目前单体预测模型存在模型不稳定和泛化能力不强的问题,提出基于逆方差权重分配方法融合3种单体模型的空气质量指数(air quality index, AQI)预测方法。首先,以北京市为例,构建空气质量指数预测数据集;其次,分别构建长短期记忆网络(LSTM)、门控循环单元(GRU)、双向长短期记忆网络(Bi-LSTM)、自回归积分滑动平均模型(ARIMA)和多元线性回归(MLR)5种模型对数据集进行预测,并对比以上模型的预测结果;最后,在多模型融合方法中,选择逆方差法计算预测精度较高的3种单体模型的权重,根据算得权重构建逆方差融合预测模型。与预测精度较高的3种单体模型以及加权平均融合预测模型相比,逆方差融合预测模型对空气质量指数的预测精度R²分别提高3.9%、3.4%、1.6%和0.5%,达到0.933。结果表明：逆方差融合预测模型综合了各单体预测模型的优点,能够提高AQI预测精度。     

基于空间关联的中国PM_(2.5)污染数据统计研究

对采集的离散型随机分布的PM_(2.5)污染数据进行线性规划重组,采用模糊C均值聚类方法进行PM_(2.5)污染数据的多标签属性分类,结合空间关联规则挖掘方法,实现对PM_(2.5)数据的统计回归分析,采用F检验方法进行统计回归分析过程的稳健性检验。测试结果表明,采用该方法进行中国PM_(2.5)污染数据统计分析的测准率较高,对数据的聚类分析能力较强,提高了对中国PM_(2.5)污染数据的实时预测和监控能力。     

天津地区表土PAHs 的多元空间估计及精度分析

在天津地区表层土壤多环芳烃(PAHs)采样数据基础上,应用协同克立格方法(CK)对PAHs 进行多元空间估计,并探讨了普通克立格方法(OK)与CK 在空间估计方面的精度问题.结果表明, PAHs 各组分在空间分布上存在着很大的差异,绝大多数组分在市区都有高值区,其次分布在塘沽和汉沽区以及西青区.而低值区域主要分布在北部山区,以及南部的大港区、静海县.通过估计误差的比较发现, CK方法的估计误差平均为4.22%,而OK 方法的估计误差平均为8.56%.协同克立格法能够很好地对PAHs 进行多元空间估计,相对于普通克立格法来说,估计精度有了较大的提高.     

基于GWRK的土壤有效磷空间预测及其超标风险评估

以江苏省金坛区土壤有效磷的空间预测为例,构建地理加权回归克里格（GWRK）模型,即采用地理加权回归（GWR）来量化土壤有效磷与主要土壤因子（即：土壤全磷、土壤pH值和土壤有机质）之间的局部空间关系,并结合局部回归残差的插值结果来预测土壤有效磷的空间分布状况.GWR结果显示主要土壤因子对土壤有效磷含量的影响程度随空间位置的变化而变化.同时,采用独立验证样本对比GWRK模型和普通克里格（OK）模型的空间预测精度.结果显示,GWRK预测结果具有更低的平均绝对误差（MAE）、均方根误差（RMSE）和更高的Pearson相关系数（r）,且较OK预测结果的相对提高指数（RI）为19.61%.此外,根据GWRK预测结果,对金坛区土壤有效磷含量的超标风险进行了评估.结果表明土壤有效磷含量超过其环境安全阈值（40mg/kg）的区域集中分布在金坛区北部,其面积为175.58km²,约占金坛区总面积的18%.因此,GWRK模型能有效评估区域土壤元素有效量空间分布状况,且GWR局部空间回归系数能为区域土壤元素有效量的调控提供更精确空间决策支持.     

吉阳核电厂址气象铁塔塔层风频规律及风速分布拟合研究

通过安徽吉阳核电厂址气象塔观测系统获取观测数据,研究了该地区的风频规律性,并按南沿江流、北沿江流对塔层风速分布进行幂函数近似拟合,估算了地表粗糙度。结果表明：本区主导风向多集中在偏东北风上,而且频率很高,次主导风向则略有差异;塔层风廓线分布基本符合幂函数关系,由廓线求出的n指数推荐值为：A类0.165,B类0.167,C类0.192,D类0.313,E类0.406,F类0.463;南沿江流方向的地表粗糙度为1.547 063 m,北沿江流方向的地表粗糙度为1.738 45 m。     

对原子结构教学中两个问题的讨论

中学原子结构的课堂教学中,容易产生一些缺乏严谨性的情况。针对能级交错与分裂、洪特规则等内容教学过程中出现的例子进行探讨。     

关于长江立法的思考

尽管自2015年国家出台长江经济带建设战略以来,制定"长江法"的呼声不断高涨,但距离形成共识、理性发声尚有较大距离。文章围绕是否需要为长江立法、为长江立一部什么样的法、如何才能立好"长江法"三个基本问题,进行分析,试图描绘出"长江法"这一图景的面貌,作出有说服力的解释。     

区域尺度绿洲稳定性评价

论文在区域尺度上,探讨了绿洲稳定性的内涵,并以新疆三工河流域绿洲为例,从绿洲所处的地理位置、绿洲与外围荒漠和山地系统之间的相互作用等方面评价了绿洲的区域稳定性。结果表明:①冲洪积扇型绿洲稳定性最高,其次是位于地下水溢出带下方的冲积平原型绿洲,稳定性最差的是湖滨三角洲或散流干三角洲上发育的绿洲;②绿洲的冷岛效应和植被指数可较好地表征绿洲与外围荒漠和山地系统之间的相互作用和评价绿洲的区域稳定性的时间变化。绿洲规模的扩大及绿洲水分和植被的增加将加强绿洲的冷岛效应,提高绿洲的稳定性;归一化差异植被指数增加,表明绿洲内植被覆盖密度增大和植物生物量提高,绿洲的稳定性增强。     

模具在工件反挤压过程中的变形模拟研究

模具在金属塑性成形过程中起着十分重要的作用。就一般而言,模具在金属成形过程中的变形被忽略,将之视为刚性体。然而在金属精密成形中,模具的变形对成形件的尺寸精度将产生较大的影响。利用SuperForm软件针对模具在工件挤压过程中的变形进行了有限元数值模拟,对这一问题作了初步分析与探讨,为工厂实际生产的工艺制定、模具设计提供理论参考与依据。     

包气带油污土层生物修复现场控制性因素的评价

包气带油污土层的生物修复涉及到石油降解微生物、石油污染物的可生物降解性和土壤环境三个方面.本文通过最或然计数法(MPN)、原油族组分柱层析分析方法和色质联机分析等实验手段,研究了淄河滩包气带油污土层的水力学特性、氮磷营养元素、微生物和石油污染物.结果表明,长期受石油污染的土层含有丰富的微生物,其中大部分具有降解石油烃的能力,且土层的渗透性极强,有利于开展油污土层的生物修复.同时,长期的挥发、淋失和转化造成土层中石油污染物主要由高分子、高沸点烃类组成,且油污土层的速效氮、速效磷含量太低,直接增加了生物修复的难度,成为不利于生物修复的影响因素.     

从纷争到有序:对未来无冰北极的理性思考——读《海洋法视角下的北极法律问题研究》

在很多人的心目中,北极是一处遥远的冰封之地,更无法想象,它与中国、与我们的生活有怎样密切的关联.然而,不经意间,伴随着全球变暖,北极已实实在在成为全世界关注的焦点.北极对于全球的气候变化有着重大的影响,在不久的将来即将开通的北极航道将成为人类最主要的航道,北极所蕴含的巨大资源一朝得以开发,至少会延缓人类数十年甚或上百年能源枯竭的危机.正因为北极所蕴含巨大潜在权益,所以近年来各国对刊极事务所投入的精力和资本日益增加,争夺日趋激烈.