Kriging and automated variogram modeling within a moving window

A spatial estimation procedure based on ordinary kriging is described and evaluated which consists of using only sampling sites contained within a moving window centered at the estimate location for modeling the covariance structure and constructing the kriging equations. The moving window, by depending on local data only to estimate the spatial covariance structure and calculate the estimate, is less affected by spatial trend in the data than conventional kriging approaches and implicitly models covariance nonstationarity. The window's covariance structure is estimated by automatically fitting a spherical variogram model to the unbiased estimates of semi-variance calculated at several lags. The automatic fit uses nonlinear least squares regression constrained by the nugget parameter being nonnegative.This estimation method is compared to the more standard method of ordinary kriging over fixed subregions by using both procedures in the analysis of NADP/NTN sulfate deposition data in the conterminous U.S. For this analysis, we find that the moving window scheme provides local variogram models which are minimally affected by trend, and that also this use of an ensemble of variograms allows the accurate modeling of a spatially changing covariance structure.Accurate spatial covariance modeling is needed by acid deposition effects researchers because it is a prerequisite for the calculation of defensible deposition confidence intervals from the error (kriging) variance.     

A characterization of the spatiotemporal variability of non-urban ozone concentrations over the eastern United States

The spatial and temporal variability of the daily 1-h maximum O₃ concentrations over non-urban areas of the eastern United States of America was examined for the period 1985–1990 using principal component analysis. Utilization of Kaiser's Varimax orthogonal rotation led to the delineation of six contiguous subregions or “influence regimes” which together accounted for 64.02% of the total variance. Each subregion displayed statistically unique O₃ characteristics and corresponded well with the path and frequency of anticyclones. When compared to the entire domain, the mid-Atlantic and south subregions observe higher mean daily 1-h maximum concentrations. Concentrations are near the domain average for the northeast and southwest subregions and are lowest in the Great Lakes and Florida subregions. The percentage of observations exceeding 120 ppb were greates in the mid-Atlantic and southwest subregions, near the domain average in the northeast and south subregions, and lowest in the Great Lakes and Florida subregions.Examination of the time series of the principal component scores associated with the subregions indicated that Great Lakes and mid-Atlantic subregions tend to observe a stronger seasonal cycle, with maximum concentrations occurring during the last week in June and first week in July, respectively. The strength of this seasonality is weakened for the northeast and south subregions and its timing delayed, until the end of July and the first of August, respectively. The southwest subregion experiences a greatly diminished seasonality, with maximum concentrations delayed until the middle of August. The seasonality found in the Florida subregion is unique in both its strength and timing, as the highest concentrations consistently occur during the months of April and May. The time series were then deseasonalized and autocorrelations and spectral density estimates calculated, revealing that persistence is much more prevalent in the Florida (autocorrelation significant to a lag of 4 days), south (3 days) and southwest (3 days) subregions. Conversely, autocorrelations are only significant to a lag of one day in the northeast and two days for the Great Lakes and mid-Atlantic subregions.     

1982-2006年新疆山地-绿洲-荒漠系统植被覆盖变化时空特征

植被覆盖变化在新疆山地-绿洲-荒漠系统(MODS)共存、平衡演变机制中扮演着重要角色。基于1982-2006年GIMMS/NDVI数据,提取新疆地区年最大植被覆盖指数(fvc),针对新疆MODS的基本格局,通过先地理分区再因海拔而异讨论,划分出山地、绿洲、荒漠子系统,对比分析不同分区不同子系统下fvc变化趋势、变率、变幅、变异性等时空动态特征。结果表明:新疆植被覆盖总体呈显著上升趋势,可分为1982-1995年的剧烈波动期和1996-2006年的相对平稳期,不同分区和子系统差异显著;在变幅和变异性上,东、南疆地区>北疆、伊犁地区,荒漠>山地>绿洲,植被覆盖度低的地区>植被覆盖度高的地区;显著改善的地区位于绿洲内部、绿洲的周边地区及部分山地,显著退化的地区大多位于东、南疆的荒漠区;不同植被覆盖度下植被覆盖变化具有不同特征,植被覆盖度低的地区,植被退化趋势明显,植被覆盖度高的地区,植被改善趋势明显。     

石墨炉原子吸收法测定大气中锡的研究

研究了１０种基体改进剂和不同石墨管对石墨炉法测定锡的影响，结果表明，使用热解涂层石墨管并采用铁－抗坏血酸作基体改进剂，可获得最高的灵敏度和最好的回收率，用此法对锡标准样品进行测定，所得结果与定值吻合，相对误差为３．０％￣４．０％，相对标准偏差为２．０％￣４．８％，检出限为０．４０μｇ／Ｌ。     

“甲基橙分光光度法测下水道中氯气含量”的标准化验证研究

详细阐述了在制定行业标准《城镇排水设施气体的检测方法》（cJ／T307—2009）子项“甲基橙分光光度法测下水道中氯气含量”时,检测数据的标准化验证过程。通过统计分析基础检测数据。确定了方法检出限为0．025lrJIg／L,测定下限为0．10mg／L,测定上限为1．00nqmg／L。样品浓度为0．300mg／L时,重复性相对标准偏差1．5％,再现性相对标准偏差1．7％,相对误差0．51％±1．94％。浓度水平0．700mg／L时,重复性相对标准偏差0．70％,再现性相对标准偏差0．81％,相对误差-O．03％±0．96％,实测样品加标回收率95．2％～105％。各项技术指标满足预期目标,甲基橙分光光度法测定下水道中氯气含量可行。     

基于小波神经网络的地下水流数值模拟模型的替代模型研究

以吉林西部为研究区,建立地下水流数值模拟模型,分别应用蒙特卡罗方法和拉丁超立方方法在研究区10个县(市)开采量的可行范围内进行采样,经对比选择拉丁超立方抽样结果得到输入(开采量)—输出(水位降深)数据集,建立小波神经网络模型作为地下水流数值模拟模型的替代模型,而后对替代模型有效性作误差分析,并与多元非线性回归替代模型进行对比.结果显示,2种替代模型在功能上都能逼近地下水流数值模拟模型,但小波神经网络模型得到的水位降深均值和水位降深剩余标准差与模拟模型计算结果的相对误差分别低于多元非线性回归模型76%和45%,说明小波神经网络模型更适合作为地下水流数值模拟模型的替代模型,这为减少优化模型求解过程中直接调用模拟模型所造成的计算负荷提供了一种有效的替代方法.     

水面型湿地工艺设计方法研究

本文改进了美国水面型湿地工艺设计方法。以土壤生物活性取代生物体附着所需介质的比表面积(A_v),以坡长、投配速率与c_e/c_o值的函数关系为模型基础。当水力负荷小于4cm/d时,c_e/c_o值上升缓慢,大于4cm/d时,以指数形式上升。BOD值沿处理床长度方向以负指数形式变化。模型结果检验表明,理论计算值与全年实测值的平均相对误差为0.35％—13.86％,标准差为6.6％—14.57％。本文所提出设计方法比美国湿地工艺设计方法的平均相对误差减少33.51％—90.1％,标准差减少3.32％—37.87％。     

基于地面站点观测降水资料的中国区域日降水融合产品精度评价

论文对中国国家气象信息中心研制的逐日融合降水资料（1998—2010年）和全国633个气象站点观测降水资料进行了对比,分析了融合降水资料误差的空间分布和时间变化特征,研究了海拔高度及地形起伏度对融合降水资料精度的影响,同时就日降水融合产品不同降水强度进行了误差分析。结果表明：日降水融合产品与台站资料的年平均降水量空间分布具有很强的一致性;全国大部分地区日降水融合产品与台站资料的累计年降水量相关系数大于0.8,东部地区则普遍在0.9以上;日降水融合产品的误差特征值及其空间分布均较为合理,年际变化不大;海拔高度对日降水融合产品平均偏差和平均相对偏差的影响比地形起伏度大,且海拔高度的影响在高海拔区域比低海拔区域更显著。     

新时期沿黄省会城市商业空间结构及其空间服务能力

在“黄河战略”和推动供给侧结构性改革的双重背景下,考察沿黄城市商业空间格局对推动黄河流域城市经济高质量发展意义重大。以沿黄省会城市为例,通过核密度估计、标准差椭圆方法分析其商业空间结构,进而通过叠加分析方法探讨等级商业空间服务能力。结果表明：（1）市区人均社会消费品零售总额自黄河上游到下游总体呈现递增趋势,济南是典型的积极消费型城市;（2）沿黄省会城市商业空间格局呈现出串珠型、单核心型、基础网络型、成熟网络型;（3）城市商业空间结构越成熟,空间服务能力越强,济南市等级商业空间服务能力显著,郑州市最差。研究结果能够为新时期黄河流域高质量发展与国土空间规划提供科学参考。     

基于注意力机制的HDC-BiGRU海表温度预测模型

海表温度（sea surface temperature,SST）是研究全球气候变化的重要地球物理参数,SST的精确预测对全球气候变化、海洋环境和渔业发展具有重要意义。为了提高SST的预测精度,基于时空特征的提取方法,本文提出具有注意力机制的HDC-BiGRU混合模型（HDC-BiGRU-AT,由编码器和解码器构成）,可以预测7天的SST。在模型编码阶段,混合空洞卷积（hybrid dilated convolution,HDC）能够提取SST的空间特征,双向门控循环神经网络（bidirectional gated recurrentunit,BiGRU）能够捕获SST的时序特征。通过加入注意力机制,对输出信息分配不同的权重（重要信息分配更高的权重系数）,进而实现信息编码,在解码阶段可以提高模型的预测精度。选取我国东海和南海海域的二维SST数据进行建模,实验结果表明,HDC-BiGRU-AT模型的误差指标值均低于已有的方法,充分验证了所提方法的可行性、有效性。     

微波加热快速测定环境水样中的CODMn

利用微波加热技术,在密闭容器内压力消解,用高锰酸钾法快速测定了西流湖水、黄河水等环境水样和标准水样(CW82,中国环境监测总站)中的COD_(Mn),并与经典方法进行了对照测定,结果令人满意。本法十几分钟内可消解十几个样品,Cl_-离子含量高达1000mg/L时亦不产生干扰,COD_(Mn)的检测下限为0.26mg/L,上限为15.0mg/L,室内测定的RSD<4％,多次加标回收率在97.0～105.6％之间,标准水样测定结果的相对误差为0.3％。适用于轻度污染水体COD_(Mn)的批量分析。     

氨基磺酸修正碘量法测定亚硝酸盐存在情况下水中的溶解氧

为了测定较高浓度亚硝酸盐存在时水中的溶解氧 ,提出了氨基磺酸修正碘量法 ,实验结果表明 ,对于清洁水和废水 ,与标准碘量法相比 ,氨基碘酸修正碘量法在亚硝酸盐浓度约为 10mg L、4 0mg L、70mg L情况下测定结果的相对标准偏差均小于 1% ,相对误差均小于 2 % ,表明方法的准确度和精密度可以满足实验室测定DO的要求。本方法测定DO时对亚硝酸盐氮适用的上限为 70mg L。     

水中高锰酸盐指数的质量控制指标研究

通过全国14个省份93家实验室的监测数据分析,研究确定了酸性法测定水中高锰酸盐指数的质量控制指标,建议控制值为:标准样品RSD≤4.0%,实际样品相对偏差≤5.0%,标准样品RSD'≤7.0%,标准样品RE≤±10.0%,加标回收率90%～110%。     

京津冀区域臭氧时空分布特征及其背景浓度估算

为研究京津冀区域臭氧时空分布特征,并估算区域传输贡献,对2017~2019年京津冀区域68个国控站点资料进行主成分分析,并采用TCEQ法估算京津冀区域及细分的次区域内O₃背景浓度.结果表明,京津冀区域O₃浓度整体上呈现南高北低态势,地理位置的差异及其距离对于各城市臭氧浓度的均匀性分布影响较大.经最大方差法旋转后,主成分分析结果可将京津冀区域划分为河北省中南部、京津冀北部以及渤海西岸地区等3个稳定的次区域.对3个次区域分别采用TCEQ法估算O₃背景浓度,计算得到3个次区域本地生成O₃浓度依次为71,60,59μg/m³,区域背景浓度占O₃日最大8h浓度的比值依次为34.3%,39.4%,42.2%.京津冀区域O₃本地生成占主导,区域传输也不容忽视.     

微波消解法与回流法测定COD值定量关系的研究

运用微波消解法和国标回流法分别测定不同浓度同一标准水样的COD,运用数据分析中的基本偏差分析与T检验法,通过多项式拟合的手段,确立了表述两种方法测定结果的定量方程,为分析水样的COD提供了快速简便的新方法。     

用燃烧氧化-库仑电极法测定煤质全硫

阐述了三德SDSM-Ⅳ智能定硫仪测定煤中全硫的原理,建立了煤质中含硫量的测定方法,并对标准样品和实际样品进行了测定,结果表明:对三种浓度含硫煤样进行7次平行测定,相对标准偏差RSD≤2.4%,方法的精密度较好;测定含硫量为0.52%的标准煤样相对误差为0.4%,测定含硫量为2.74%的标准煤样相对误差为0.7%,准确度符合要求。结合工作中经验,为今后运用此方法进行测定提供了借鉴和依据。     

磷钒钼黄比色法测定水处理剂中总磷含量

研究出一种钒钼酸铵作显色剂测定水处理剂中总磷含量的新方法。试验结果表明 :该方法的标准偏差<0 3mg L ,相对标准偏差 <3% ,加标回收率为 97%～ 10 2 %。该方法操作简单、快速 ,具有较高的准确性 ,可在实际生产中应用     

液液萃取-高效液相色谱法同时测定饮用水中阿特拉津与甲萘威

通过液液萃取-高效液相色谱法实现了饮用水中农药残留阿特拉津与甲萘威的同时测定。用二氯甲烷萃取水样中阿特拉津与甲萘威,浓缩定容后,以甲醇∶水=60∶40(体积分数)为流动相,用Zorbax SB-C18柱进行分离,通过具有紫外检测器的高效液相色谱仪进行测定。阿特拉津与甲萘威的最低检出限均可达0.000 1 mg/L,加标量为1 ug时平均回收率分别为85.45%和83.35%,加标量为0.1 ug时平均回收率分别为81.09%和80.23%。平行7次进行精密度试验,相对标准差在4.10%～4.59%。结果表明:方法简便、准确、快速、重现性好,适合饮用水中阿特拉津与甲萘威的同时测定。     

焦化厂含酚废水的直接测定

介绍了焦化厂含酚废水的直接测定方法。结果表明 :该方法相对误差为 0 8%～ 1 6 % ,加标回收率为 97 2 %～10 8 5 % ,相对标准偏差为 0 9%～ 1 8% ,检出限为 0 0 2mg L。     

我国典型城市PM_(2.5)空间分布均匀性分析

随着空气质量新标准的实施,从2013年开始我国部分城市先期开展了PM2.5的例行监测,从中选取不同区域的典型城市,分析了PM2.5在环境中的分布情况。分析结果表明:典型城市PM2.5日均值相对标准偏差(RSD)范围为13%~26%,平均值为18%;我国南方城市PM2.5空间分布均匀性优于北方城市,北方城市冬、春季节PM2.5分布的均匀性较差,南方城市夏季PM2.5分布的均匀性较差;PM2.5的空间分布均匀程度与PM10接近,但明显优于其他气态污染物。综合分析认为,目前我国国家监测网内PM2.5监测点位的代表性能够满足城市空气质量监测与评价工作需要。