环境空间分析中常用采样方法及其对空间结构表达的影响

采用几种采样方法在不同的采样密度下分别在两套模拟数据集上进行模拟采样，并以实验半变异函数为结构分析工具探讨了采样方案对具有不同空间分布特征数据的空间结构表达的影响。研究发现，采样密度与采样方法的选取都对空间结构的表达有显著影响。     

环境监测

变异函数为结构分析工具探讨了采样方案对具有不同空间分布特征数据的空间结构表达的影响。研究发现,采样密度与采样方法的选取都对空间结构的表达有显著影响。采样密度的影响主要表现在,随着采样密度的减小即样本量的减小,实验半变异函数对空间结构信息表现的精确度下降。对不同的采样方法其精确度的下降有不同表现。此外,采样方法在空间结构的合理表达上也起着重要作用,本文涉及的6种采样方法各有优劣,在空间结构表达上表现出不同的特点。图4表l参llX830 .12(X)(X) 3132应用BP神经网络实现环境监测的优化布点/彭荔红(厦门大学环境科研中…     

典型空间插值模型稳定性及其影响因素研究

该文以农业土壤重金属Cd、Cu为研究对象,将研究区域722个样点,随机均分为2个均等数据集。分别利用IDW法、普通Kriging法对2个数据集进行制图模拟,基于地图直接对比方式,分析2种常用插值方法制图稳定性及其影响因素。通过5次抽样制图对比分析,结果表明:IDW法制图差异度主要集中在20%以下,差异度较高区域在空间上分布相对分散。普通Kriging法在制图差异度10%和10%～20%的区域所占比例低于IDW法,在差异度30%所占比例远高于IDW法,空间上呈大片面状分布。IDW法插值结果稳定性相对普通Kriging法高,制图结果空间格局的重现率更高。制图结果稳定性受样本数据空间结构性影响,空间变异越大,插值结果差异值和差异度越大,且普通Kriging方法受样本点数据空间变异性影响更为明显。因此,在开展土壤重金属污染评价生产实践过程中,对于空间变异性较大的土壤属性,以及对空间变异性较大的局部区域,需要考虑增加采样点密度,以提高插值的精确度和保证插值结果反映真实土壤属性空间分布的规律。     

地统计学在太湖水质研究中的应用

在采样数据的基础上，应用地统计学的理论与方法，尝试研究太湖水质参数空间的分布特性。结果显示，太湖水质量参数的空间结构变异性是客观存在的，各水质参数都具有块金效应，对太湖参数进行克立格插值。并进行污染水平分类，可以提供更为直观的环境信息，研究结果对太湖的水环境有一定的参考价值。     

铜冶炼厂废气对土壤环境污染现状评价

某冶炼厂是一座设计年产6万吨电解铜的大型有色金属冶炼厂.为了解生产过程中排放的废气对周围土壤环境的污染规律及污染现状,进行了本次调查,结果如下: 一、调查内容及方法 (一)采样点及采样方法 ①采样点以厂为中心,按当地20年平均风频、风速玫瑰图的八个方位、分别距污染     

湖泊水质参数空间最优估计精度分析

在湖泊研究中,往往要了解污染的空间分布状况,其核心是空间最优估计问题.本文在阐述了克立格方差特点的基础上,以太湖为例,对湖泊水质参数空间最优估计的精度问题进行了分析.结果显示,估计精度受变差函数、各采样点的空间配置关系等因素的影响.空间结构直接决定着估计精度的大小,而与各信息采样点的值的大小无关.     

基于稀疏样点的土壤重金属含量模拟方法

土壤重金属受人为和自然因素综合作用,其空间异质性强,存在区域均值和方差的非平稳性,稀疏样本下未知点估计精确度低,土壤环境质量现状精准估计和风险评估困难.基于此,提出了随机森林-序贯高斯模拟混合模型（RF-SGS）,选取多种自然因素和人为因素作为辅助变量,充分考虑土壤属性指标的空间自相关性以及环境变量属性相似性,解决传统插值中极端值和空间连续性模式敏感存在的局限性,为非平稳区域精准估计总体提出可行性方法 .以北京市顺义区采样数据为例,采用MMSD抽样方法对样点抽稀,对原始采样数据进行不同采样密度的对比实验,用随机森林-序贯高斯模拟混合模型（RFSGS）、序贯高斯模拟模型（SGS）、趋势面-序贯高斯模拟混合模型（TR-SGS）和随机森林模型（RF）对土壤重金属Cd的空间分布进行模拟,从统计特征和空间结构等方面比较模拟结果,分析误差产生的原因,进一步验证方法有效性.结果表明,在7种采样密度下,预测精度由低到高排序为：SGS 相似文献   

基于ZJU400土工离心机的CFD模拟方法

目的给出可靠的CFD模拟方法,用于土工离心机风阻功率估算,得到流场及温度场模拟结果。方法针对ZJU400中高速大型土工离心机,利用结构化网格划分使转臂及内壁面处的y+值<30,使其满足湍流模型边界层厚度要求。利用k-omega SST湍流模型和MRF多参考系方法对ZJU400土工离心机进行数值模拟,对模拟所得风阻功率、流场和温度场进行对比验证。结果模拟所得风阻功率与ZJU400实测数据偏差<10%,模拟所得流场与文献[8]中的结果吻合,温度场与实测数据吻合。结论针对ZJU400中高速大型土工离心机的CFD模拟方法取得了精度较高的模拟结果,通过仿真模拟弥补了大型土工离心机实验数据缺乏问题,减少了对实验数据的依赖,为制造设计和研究大型土工离心机提供了CFD模拟方法。     

石头口门水库集水域非点源污染的研究

近年来,由于集约化种植、畜禽养殖以及生活污水排放等方式,大部分地区出现了严重的非点源污染情况。该研究以石头口门水库集水域为研究区,运用SWAT模型,基于GIS技术,依据研究区2000-2007年实测水文和水质数据,对SWAT模型模拟结果进行了率定和验证,从而确定了SWAT模型在石头口门水库集水域非点源污染模拟中的适用性和可靠性,为分析石头口门水库集水域非点源污染情况提供可靠的依据。     

污染场地调查动态追补钻井点位的方法研究

污染场地中的污染区域较小,但污染物的空间变异性大,污染土体较深,因而在场地调查中通常需采集场地钻井数据进行三维模拟.为了准确估计场地土壤污染物的空间分布和需修复的污染土方量,提出了场地污染调查补充采样钻井点位布设的优化方法.在初始采样的基础上,首先利用克里格方法预测场地中土壤污染物的克里格方差,基于克里格方差估算置信度,再结合场地置信度和场地污染物含量的空间分布确定场地的最大不确定性点,并将该点作为下一阶段补充采样点,以实现逼近式动态追补钻井点位的布设.最后,以某硝基苯污染的工业场地为例对该方法进行验证.结果表明:场地中硝基苯的空间变异性大,增加采样点会显著减少基台值,提高研究区总体的置信度,同时减少总体的不确定性.在项目经费约束条件下,不确定性减少65%时,需要至少增加采样点10个.10个样点的增加使得总体估值方差降低了40%,同时总体的估计精度提高了22.4%.案例结果验证了该方法在单一类有机污染场地中的可行性和适用性,能够在保证场地污染调查精度的同时,显著降低样本量,实现场地调查的成本-效益最大化.     

基于景观结构的区域生态风险分析

以深圳市龙华镇为中心的324km²正方形区域为例,以1988～1996年期间的5幅景观遥感解译图为基本信息源,根据不同时段景观元素的结构特征,构造一个综合性生态风险指数,利用系统空间采样方法对生态风险指数进行变量空间化．通过对生态风险指数采样结果进行半变异函数分析和空间插值,可以解释生态风险的空间特征和内在形成机制．结果表明,1988～1996年,工作区内的生态风险强度不断增加,区域分布的不均匀性增大;南北方向为景观人为改造活动的主方向;沿梅澜和石龙两条高速公路沿线形成两条带状高生态风险区域,其中龙华镇中心及周围地区是急需采取保护性措施的重点区域．     

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。     

Utility of semivariogram for spatial variation of soil nutrients and the robust analysis of semivariogram

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＧｅｏｓｔａｔｉｓｔｉｃｓｈａｓｐｒｏｖｅｎｕｓｅｆｕｌｆｏｒｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｉｎｇａｎｄｍａｐｐｉｎｇｔｈｅｓｐａｔｉａｌｖａｒｉａｔｉｏｎｏｆｓｏｉｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ (Ｗｅｂｓｔｅｒ,1985;Ｔｒａｎｇｍａｒ,1985;Ｇｏｏｖａｅｒｔｓ ,1999) .Ｍｏｓｔｐｒｅｖｉｏｕｓｇｅｏｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌｓｔｕｄｉｅｓｆｏｃｕｓｅｄｏｎｔｈｅｄａｔａｏｆａｒｅｌａｔｉｖｅｌｙｓｍａｌｌｓｐａｔｉａｌｓｃａｌｅ(Ｃｈｉｅｎ ,1997) .Ｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｇｅｏｓｔａｔ…     

Spatial distribution analysis on climatic variables in northeast China

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＷｅａｒｅａｔｔｈｅｄａｗｎｏｆａｎｅｗｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎａｌｅｒａ.Ｔｈｅａｄｖａｎｃｅｏｆｃｏｍｐｕｔｅｒｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ,ｔｈｅｐｒｏｇｒｅｓｓｏｆｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎａｌｔｈｅｏｒｉｅｓ,ｔｈｅｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｓｏｆｒｅｓｅａｒｃｈｍｅｔｈｏｄｓａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ,ａｎｄｔｈｅｕｒｇｅｎｔｎｅｅｄｓｆｏｒｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎａｎｄｔｒｅａｔｍｅｎｔｓｏｆｅｃｏｌｏｇｉｃａｌａｎｄｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｉｎｆｏｒｍａｔ…     

多重密度布点对土壤有机质空间特性的解析

论文以张家港市耕层土壤有机质（Soil organic matter, SOM）为目标变量,通过网格布点建立11种样点密度梯度,运用经典统计学和地统计学方法研究其空间特性随布点密度变化的趋势规律。结果表明,各密度下SOM的变异系数稳定在21.70%~23.12%之间,表现出中等程度变异;随着布点密度降低,SOM的块基比和分维数分别由37.52%、1.838波动降至18.70%、1.714,Moran’s I则由0.485起伏升高至0.857,相应地其空间变异中结构变异组分增多、随机变异贡献减少,空间自相关性也逐渐增强;SOM呈现西南-东北递减分布,随着样点密度减小,其空间格局趋于简化。论文以布点密度为视窗,揭示了SOM的多重空间尺度特征,可为解析土壤属性的层级结构提供参考依据。     

铜陵市空间管制分区与环境保护研究

借鉴国内外城市与区域空间开发与管制的研究理论,以空间开发适宜性分析为基础,通过GIS空间分析技术构建市域空间管制分区技术体系,以空间小尺度500米的地理网格为评价单元,根据其自然生态约束及经济开发需求与支撑能力的综合空间分析,确定评价单元的．．v--,_Ik和城市开发适宜程度,将铜陵市市域空间分为适宜建设区、较适宜建设区、限制建设区与禁止建设区,并就各管制区提出环境保护对策,以促进形成经济发展与人口、资源、环境相协调的空间均衡格局。     

湘江流域主要支流土壤Cd污染空间分布与相关性

针对土壤Cd污染超标问题,开展流域尺度下的土壤Cd空间分布与相关性分析,选定土壤污染热点区域——湘江流域作为研究对象,以流域内主要支流的汇水范围作为分析单元,研究各支流流域土壤w（Cd）的空间分布特征及空间相关性.结果表明:湘江流域上、中、下游各支流流域之间表现出明显的空间差异性,土壤w（Cd）平均值表现为中游支流（0.29 mg/kg）>下游支流（0.19 mg/kg）>上游支流（0.17 mg/kg）;湘江流域的土壤w（Cd）分布与相关污染企业位置相关性很高,沩水、浏阳河、渌江、涟水、洣水、蒸水、耒水、舂陵水和灌江流域土壤w（Cd）空间相关性较低（0.626 ≤ R ≤ 0.767）,企业位置分布具有明显的聚集性;潇水流域土壤w（Cd）空间相关性（R=0.889）较高,企业分布较为均匀,通过潇水流域的各向异性分析可知,土壤w（Cd）分布与企业分布方向一致.研究显示,湘江流域内土壤w（Cd）分布存在空间差异性,各支流的土壤w（Cd）与相关污染企业的空间分布存在依存关系.      

土壤污染调查加密布点优化方法构建及验证

鉴于传统调查布点方法对土壤污染物平均含量的估计精度较高,但对污染区范围的估计精度不能满足修复治理需求的问题,同时,为了准确估计土壤污染区面积及其空间位置,提出了土壤污染详查样点优化方法.在初步调查的基础上,首先利用地统计条件模拟方法预测土壤污染概率,基于污染概率和土壤污染物含量局部空间变异确定加密布点的优先区域,并根据污染物含量的空间变化趋势布设样点,然后根据优化后的土壤污染调查布点方案估计污染区面积和空间位置.最后,以某Cd污染场地为例,验证了布点优化方法的效果.结果表明,土壤污染调查加密布点方法显著提高了污染区面积及其空间位置的估计精度.案例场地土壤Cd污染区面积的预测误差为4.10%,污染区空间位置的精度为86.10%.土壤污染调查布点优化方法在保证土壤污染调查精度的同时,相比于传统调查方法可显著降低土壤污染调查的样本量.     

江汉平原县域尺度土壤有机质空间变异特征与合理采样数研究

土壤有机质含量是衡量土壤肥力和评价耕地质量的重要指标。在县域尺度下,利用合理数量的样点反映其空间分异特征具有重要意义。论文选取位于江汉平原腹地的湖北省公安县为研究区,布设了4 045个样点并测定其有机质含量,采用半方差分析得到土壤有机质空间变异特征,基于Moran’s I揭示空间变异较大地区,并通过二分法的思想逼近最佳合理采样数值。结果表明：研究区土壤有机质分布呈中等空间相关性,有6个局部区域的空间变异明显高于邻近地区,采样点数量与插值精度呈正相关,合理采样数为598个。研究结果可以为江汉平原县域耕地质量监测和管控提供指导。