ArcGIS插值方法对比及其在云南省土壤污染状况调查中的应用

介绍了ArcGIS系统插值方法的基本原理,对比了各种插值方法.通过在云南省土壤污染状况调查中的应用对比,最后决定采用反距离权重插值法.     

非平稳型区域土壤汞含量的各种估值方法比较

准确地描述土壤重金属含量的空间分布对于防治土壤重金属污染是十分重要的.以分布类型为对数正态分布,同时具有一阶和二阶趋势效应的土壤重金属Hg为例,分别应用普通克立格法(OK),简单克立格法(SK),对数正态克立格法(LNK),泛克立格法(UK),析取克立格法(DK)和距离反比权重法(IDW)等6种内插方法对其进行了估值,综合比较了各种内插方法的预测误差、统计特征值及插值结果分布图.结果表明一阶趋势的OK方法比0阶和二阶趋势的OK方法插值结果要好.一阶趋势的OK方法中半方差函数模型选用高斯型的比选用球状和指数型的插值效果相对要好.由于"压缩"作用,原始数据经过对数转换后的插值效果要比没有经过转换的插值方法要差.带趋势项的插值方法要比不带趋势项的插值方法要好,其中一阶趋势的UK方法插值效果最好,而IDW方法最差.     

空间插值模型对土壤Cd污染评价结果的影响

分析和比较了不同插值模型(反距离加权、局部多项式、普通克里格和径向基函数)对土壤Cd空间插值、污染面积估算和污染区空间分布的影响,结果表明,插值方法对极大值都存在不同程度的平滑,交叉验证的Cd极大值插值的相对误差高于45.1%.不同插值模型估算的污染区域面积在0～2.12%之间.根据样点超标率估算的污染面积比插值模型估算的面积高1.53%～3.65%.污染评价结果不确定性较大的区域主要是在局部极大值区域和高值向低值的过渡区域.因此,土壤重金属的空间插值精度对污染评价结果有很大影响,开展土壤重金属污染调查时应注意在浓度过渡区域加大采样密度.     

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.      

基于三角网格的电磁数据的内插和可视化方法

研究了从采集的离散点场强生成整个平面区域的场强的插值方法,及生成的场强数据可视化的颜色映射方法.采用基于三角网格的内插技术,先对二维离散点构造三角网格;假定每个三角形的顶点场强、坐标构成一平面空间,三角形内部的未采集点场强可以由顶点决定的场强平面方程插值求得.给出了插值结果可视化的四段制颜色映射解决方案,与目前国际上主流电磁软件颜色映射方式一致.     

土壤重金属分析常用空间插值法研究进展

空间插值法作为空间预测和绘图的重要方法,在土壤重金属污染和环境科学等领域广泛使用,其插值性能和插值精度受到广泛关注。空间插值方法在对研究区进行空间分析或绘图时插值性能受到很多因素的影响,这些因素随着插值变量或研究区的不同而产生不同的影响。该研究通过分析近20年土壤重金属空间分析比较研究的相关文献,将目前土壤重金属空间分析常用的插值方法分为3类:地统计学插值法、非地统计学插值法和组合插值法,讨论并总结常用空间插值法的插值特征及插值性能的主要影响因素。最后结合空间插值方法的特征和影响因素得到关于土壤重金属空间插值方法的选择原则。通过比较土壤重金属空间分析常用插值方法的特点,为特定研究区或数据选择合适插值方法提供参考。     

典型区土壤重金属空间插值方法与污染评价

选择最优的空间插值方法对土壤重金属空间分布特征的反映和污染评价具有重要的意义.以湖北省恩施市典型区表层土壤重金属As和Cd为例,选取常用的反距离权重法(IDW)、径向基函数法(RBF)、局部多项式法(LPI)和普通克里格法(OK)进行空间插值,对比分析了不同插值方法的插值精度及结果差异.同时采用地累积指数和指示克里格法(IK)评价了土壤重金属污染状况.结果表明,不同插值方法对于同一种元素的预测误差相差较小,但对土壤重金属含量的空间分布特征存在明显差异,其中LPI法表现出明显的平滑效应,OK法次之,而IDW法和RBF法极大地保留了元素含量的极值信息,插值结果较详尽.为准确了解局部高背景区土壤重金属的空间分布状况,应优选IDW法或RBF法进行插值.以湖北省深层土壤重金属含量算术均值作为背景值,地累积指数污染评价结果显示:As和Cd的超标样点分别占5.5%和99.0%,研究区Cd污染程度较高.IK法污染评价显示:Cd中度-强污染以上的高概率污染区域主要位于研究区的中部,应重视土壤Cd污染分布,并对其有效治理与修复.     

基于空间插值方法的中国南方酸雨时空分布格局模拟及分析

酸雨时空动态变化监测一直是环境治理所需的重要信息. 在我国南方酸雨“两控区”(酸雨控制区和二氧化硫污染控制区)1991—2001年酸雨观测站年降水pH数据的基础上,采用反距离加权(IDW)、普通克里格(OK)和基于样条函数的ANUSPLIN等3种方法进行酸雨空间插值模拟,并进行验证. 对比分析了3种方法酸雨插值结果与实测值的统计误差、预测标准误差和相对误差区间分布,以及依据插值结果得出的酸雨分布图层. 结果表明:反距离加权法和普通克里格法仅能反映酸雨水平方向上的分布特点,而ANUSPLIN法由于加入了地形作为协变量因子,可很好地反映酸雨空间分布的地形变异特点,更合理地体现了酸雨时空分布特征. ANUSPLIN法插值结果表明,酸雨严重区主要分布在四川盆地、长江以南广大地区,酸雨强度沿长江向西北及北方地区有不断扩大的趋势.      

基于原位PXRF数据的土壤锰、锌污染分布协同克里金插值与高分地图绘制

高分辨率土壤重金属污染绘图(HRMMs)有助于准确识别需要进行风险管控或修复的区域.传统HRMMs基于网格模式土壤采样,开展化学分析并采用地质统计插值方法绘制污染分布地图,成本高、速度慢,且不适合高度异质性污染场地.该研究提出了一种通过多元非线性回归改善便携式X射线荧光分析(PXRF)数据,采用改进的PXRF数据进行协同克里金插值,以及HRMMs地图绘制和重金属污染分布预测的新方法.为了支持模型的建立和验证,选择我国西北某锰、锌污染场地开展研究.结果表明：(1)引入PXRF数据作为协同克里金插值的辅助变量能有效提高插值精度,而校正的PXRF数据可进一步提高空间刻画精度.重金属Mn和Zn的校正PXRF协同克里金插值较原始PXRF协同克里金插值的平均误差分别降低了4.5%和78.2%.(2)主变量点位密度的变化会改变校正后PXRF协同克里金插值的精度.以Zn为例,当主变量点位密度大于4个/(104 m²)时,校正后的PXRF协同克里金插值的精度显著降低.(3)增加辅助变量点位密度可显著提高协同克里金插值精度.当辅助变量点位密度增至7个/(104 m²     

土壤连续属性空间插值方法及其精度的研究进展

作为土壤变化的时空定量监测方法,土壤属性空间插值方法及其精度是计量土壤学和"数字土壤"领域的重要研究内容。文章首先介绍了土壤属性空间插值的常用方法,包括克立格插值法(Kriging)、反距离权重法(IDW)、样条插值法(Spline)、贝叶斯最大熵(BME)、地理加权回归(GWR)以及高精度曲面建模方法(HASM);其次阐述了土壤属性空间插值精度验证的方法和指标;再次总结了能够提高土壤属性插值精度的6种途径,包括合理选择插值方法、准确设定插值方法参数、合理设计采样数目和密度、注意空间自相关程度和范围的影响、科学安排实验分析顺序以及结合辅助信息进行插值;最后从插值方法的选择、验证指标的选取以及辅助信息的结合三个方面指出了土壤属性空间插值方法及其精度的未来研究方向。     

基于复合应力加速寿命试验的高速列车电子产品可靠度计算方法研究

目的 解决目前加速寿命试验一般不用于估计产品可靠度,而采用可靠性预计和应力-强度模型计算可靠度时可能存在因参数误差而影响其估计精度的问题.方法 提出一种基于加速寿命试验的高速列车电子产品使用可靠度计算方法,采用温度、湿度、振动综合应力和广义Egring模型对高速列车电子产品开展加速寿命试验.结果 通过试验数据可评估出产...     

基于模糊综合评判模型的UASB反应器运行状态估计

用C-均值聚类方式对毒物负荷冲击下的UASB反应器所有数据进行了聚类分析,由反应器稳定运行状态时的性能参数值分别确定了稳定、较稳定、较不稳定和不稳定运行状态的隶属函数.结果表明,估计反应器运行状态的最佳因素集为{VFA、ALK、VGP、CH4},VFA、ALK、VGP和CH4的最佳权重分别为0.40、0.20、0.10和0.30;模糊综合评判模型可有效的估计毒物负荷冲击下厌氧反应器运行状态,并能判定反应器在各个时刻处于不同运行状态的隶属度.     

Geological disaster survey based on Curvelet transform with borehole Ground Penetrating Radar in Tonglushan old mine site

Tonglushan old mine site located in Huangshi City, China, is very famous in the world. However, some of the ruins had suffered from geological disasters such as local deformation, surface cracking, in recent years. Structural abnormalities of rock-mass in deep underground were surveyed with borehole ground penetrating radar (GPR) to find out whether there were any mined galleries or mined-out areas below the ruins. With both the multiresolution analysis and sub-band directional of Curvelet transform, the feature information of targets' GPR signals were studied on Curvelet transform domain. Heterogeneity of geotechnical media and clutter jamming of complicated background of GPR signals could be conquered well, and the singularity characteristic information of typical rock mass signals could be extracted. Random noise had be removed by thresholding combined with Curvelet and the statistical characteristics of wanted signals and the noise, then direct wave suppression and the spatial distribution feature extraction could obtain a better result by making use of Curvelet transform directional. GprMax numerical modeling and analyzing of the sample data have verified the feasibility and effectiveness of our method. It is important and applicable for the analyzing of the geological structure and the disaster development about the Tonglushan old mine site.     

基于VMD时频分析方法的颤振试飞应用研究

目的 针对颤振信号信噪比低、模态密集、非平稳的特点,发展一种能更好地应用于实际颤振试飞信号的时频分析方法。方法 采用近年来新发展的变分模态分解(Variational Mode Decomposition, VMD)方法把复杂信号分解为单一组分的本征模函数(Intrinsic Mode Function, IMF),再对其进行希尔伯特变换,求得每一阶本征模函数的瞬时幅值和瞬时频率,从而进行信号的时频分析。结果 仿真算例验证了基于VMD的时频分析方法在展现非平稳信号时频特征方面的有效性。将该方法应用于实际颤振试飞的异常振动数据,可得到准确清晰的时频图,很好地展示出外挂物的极限坏振荡过程。结论 该方法可作为颤振试飞信号时频分析的有力工具,有助于分析异常数据,确定故障来源,为后续问题解决提供支撑。     

New objective function for data reconciliation in water balance from industrial processes

The promotion of a better rational use of water in industry requires an adequate knowledge of aqueous streams inside industrial plants. The main difficulty found in this respect is a lack of accurate measurement of such streams. In order to overcome this difficulty, a water balance tool with data reconciliation is used. This paper presents a method based on the idea that an estimated assumption can be made for any flow rate based on the best available information (quality of information). The quality of information is inversely proportional to the uncertainty of the estimated or measured flow rate and therefore there is a proportionality constant that relates these two. This paper demonstrates that the values of the proportionality constants in the real system are proximally the same for any stream. Furthermore, the proposed method has been applied to real systems with very poor measurement. This method enables the data reconciliation from water balances without data redundancy and without having to ignore flow rates with high levels of uncertainty.     

在环境地学研究中应用GIS急需解决的问题分析

地理信息系统已经成为环境地学的常用工具，但主要被用来存储和显示地图，没有发挥其应有的功能。本文认为多源空间数据集成、空间数据分析和挖掘队及模型集成等是其中三个最主要问题。多源环境数据集成是基础，空间分析是连接多源数据集成与模型集成的桥梁和纽带，数据通过这个桥梁传输给模型，模型对环境系统进行模拟和仿真。这些问题的解决有利于更好地在环境地学中应用地理信息系统。     

有限元网格重新划分时新旧网格数据传递的新方法

此文提出了一种有限元网格重新划分时新旧网格数据传递的新方法,该方法简化了新旧网格系统的包含测试并且有适当的精度,可用于三维网格重新划分时数据的传递。     

流域污染负荷水质响应的时空数值源解析方法研究

以目前广泛应用的环境流体动力学模型EFDC为平台,构建时空数值源解析方法,理论上可以得到任意时刻任意空间点位污染物的来源构成.其原理是考虑水质模型的微分方程,直接对每个污染负荷再微分,从而将原来1个微分方程变为关于每个污染源的微分方程组,然后联立以EFDC的水动力模型求解,得到每个源对每个时空点的贡献.概化的抚仙湖模型作为数值案例用以验证方法.时空数值源解析的结果与传统扰动方法的结果几乎重合,验证了时空数值源解析方法的正确性.另一方面,数值案例中存在34个独立的污染源,扰动法则需要35次模拟,而时空数值源解析方法的结果通过单次模拟就可得到,说明时空数值源解析方法具有明显的计算效率优势.而通过对结果的进一步分析可以发现,时空数值源解析方法可以提供更精确的源贡献的动态描述.     

Greenhouse gas scenarios for Austria: a comparison of different approaches to emission trends

In the present paper, national and externally organized projections of greenhouse gas emissions for Austria were compared to gain insight on the underlying scenario data assumptions. National greenhouse gas emission trends extend until 2030, an assessment of European Union (EU) countries to 2050. In addition, data for 2000–2100 was extracted from the global emission database described by the Representative Concentration Pathways (RCP). By identifying trends in these projections, it was possible to produce (a) a long-term assessment of national scenarios until 2100, (b) an assessment of the ambition level toward national climate strategies, and (c) a standardized method to compare trends across countries. By extracting RCP data, Austrian’s methane, nitrous oxide, and carbon dioxide emissions up to 2100 could be projected for all sources as well as specific sectors. With respect to the RCP scenario emission data, national projections did not seem to employ the mitigation potentials available for the most stringent RCP scenario, RCP2.6. Comparing projections that supported the EU Climate Strategy 2030 with national projections revealed similar trends. Because RCP2.6 is the only scenario consistent with a 2 °C global warming target, and it is much more ambitious than any of the national or European projections, further measures will be required if Austria is to adequately contribute to this widely accepted policy goal.     

产品碳足迹评价中不确定度与敏感度相结合的数据质量分析

产品碳足迹评价中,数据种类、来源、获取途径和量化方法的选择不同将直接影响到评价结果的可靠与否.本文建立了结合敏感度和DQI-Monte Carlo不确定度分析的产品碳足迹评价数据质量分析模型.首先通过敏感度分析识别出产品碳足迹评价中的主要数据,再采用DQI-Monte Carlo不确定度分析方法对主要数据进行数据质量判定,甄选出影响评价结果可靠性的关键数据,并由此有针对性地提出数据质量改进意见,从而有效地优化数据收集方案,减少碳足迹评价结果的不确定度.建立的方法应用于我国某塑料软包装印刷企业的印刷前阶段碳足迹评价中.