基于GIS的新疆年降水量空间插值精度比较研究

以新疆具有完整资料的90个气象站点中的75个站点的基本地理信息和1995—2008年平均降水数据资料为基础,以ArcGIS为数据处理平台,分别采用反距离加权法、径向基函数法、普通克里格法、协克里格法对新疆降水空间分布进行插值,并通过没有参与插值的15个气象站点的实际降水量与插值结果进行相对误差分析。研究结果表明:在年降水量插值的4种算法中,普通克里格法(Kriging)的计算精度最高。利用最优的插值方法的栅格降水空间数据库建立的多年降水资源信息系统,可快速计算研究区内任一地域单元中降水的总量及其空间变化,对降水资源模拟、工程规划、发展战略及决策管理均具有重要的意义。     

全国近岸海域水质空间插值算法精度分析

空间插值技术对近海环境数据的分析和表征具有广泛应用价值,但目前针对各类模型适用性和精度比较的研究很少。基于2009年全国近岸海域299个站位的水质监测数据,利用交叉检验法,对3种插值算法13种模型的空间拟合结果进行分析和验证。结果表明,13种模型的模拟值与实测值显著相关(r=0.643~0.750,P0.01,n=299),说明其均适用于近岸海域水质的空间模拟;综合比较模拟结果与实测结果的相关系数、平均误差、平均绝对误差、均方差及偏离程度,排序为IDW(p2)Spline-TensionIDW(p3)IDW(p4)IDW(p1)IDW(p5)IDW(p6)Kriging-GuassianKriging-Spherical,Kriging-CircularKriging-LinearKriging-ExponentialSpline-Regularized,提出IDW(p2)是精度最优的空间插值模型。     

长江流域逐月气温空间插值方法的探讨

长江流域地形地貌特征复杂。为了探索适合长江流域的逐月气温数据空间插值方法,在考虑海拔、经纬度、坡度、坡向对气温影响和没有考虑这些地形因子对气温影响的两种情况下,利用流域151个气象站2007年逐月气温与对应的站点地形因子进行回归分析,并与回归直线截距相加产生栅格化的回归气温值,同时对回归多项式的残差分别运用反距离权重法（IDW）、普通克立格法（OK）和样条函数法（SPLINE）气温进行了空间插值,然后将栅格化的回归气温值与残差的插值结果相加得到空间化的逐月气温数据,并利用交叉检验方法对插值精度进行了评估。结果表明：考虑了地形因子影响的3种插值方法的精度都有比较明显的提高,对于普通克立格法,平均绝对误差（MAE）从103℃降到060℃,均方根误差（RMSE）从238℃降到123℃;对于反距离权重法,MAE从110℃降到065℃,RMSE从248℃降到138℃;对于样条插值法,MAE从124℃降到074℃,RMSE从266℃降到151℃。考虑了地形因子影响的空间插值方法整体上要优于没有考虑地形因子的空间插值方法,其中,基于地形因子的普通克里格插值方法结果相对较好     

中国区域紫外辐射红斑剂量时空变化特征

利用大气探测卫星AURA搭载的臭氧观测仪（ozone monitoring instrument,OMI）所获得的紫外辐射红斑剂量数据,分析了2005—2015年中国紫外辐射的时空变化特征。在空间上,紫外线辐射呈现纬度地带性分布,从南向北逐渐减小,大约从4200 J?m^?2到1500 J?m^?2递减。紫外辐射与高程呈现明显的正相关,东部、东北的低海拔地区,紫外辐射相对较低。在高海拨的青藏高原区,紫外辐射高,多年平均值大约为5500 J?m^?2,有些区域可达6000 J?m^?2以上。在时间上,紫外辐射红斑剂量存在明显的季节变化,一年中变化大致呈现抛物线分布。在夏季（7月份）达到最大值,多年平均值为5532.9 J?m^?2,春秋季次之,冬季（12月份）达到最小值,多年平均值为1089.2 J?m^?2。2005—2015年平均紫外线辐射呈上升趋势,但是在2010年出现谷值,多年平均值大约为3016.5 J?m^?2。不同区域的变化趋势表现出明显的空间差异,大体呈现两种模式：在高值的青藏高原区,紫外辐射呈现减少的趋势;在低值区,紫外辐射呈现逐渐增大的趋势。     

基于B样条曲线的GM(2,1)动态组合预测模型应用

突发事件具有较强的随机性,且在对某类突发事件的预测研究过程中,往往会出现研究数据样本少或数据缺失的情况。运用工程技术中3次B样条插值和GM(2,1)预测模型对这种情况进行分析、研究,建立基于3次B样条曲线的GM(2,1)动态组合预测模型,在高质量弥补数据缺失的同时,也使预测结果体现局部动态性和全局性的特点。运用该模型对广东省雷电灾害指数进行实证分析,结果显示,预测结果的等级误判率为11%,2010年的灾害指数等级预测区划分布结果与实际情况相吻合。     

基于GIS广西酸雨区域分布及变化特征分析

利用广西13个酸雨监测站2005—2009年监测资料,结合GIS空间分析功能,探索了广西酸雨的空间分布特征和变化规律,旨在为当地酸雨研究、预防预测和综合治理提供客观科学的理论依据。结果表明:广西酸雨主要分布在中北部地区,酸雨带呈西北-东南走向。酸雨强度最大的城市为河池、来宾和贺州,其降水平均pH值<4.8,酸雨出现频率最高的城市为河池,其发生频率>70%;酸雨强度最弱,出现频率最低的城市为北海和钦州,其降水平均pH值>6.0,发生频率<2%。     

基于水动力学的中小水库藻类生长模型及蓝藻暴发的模拟

应用PHREEQC软件建立了基于水动力学作用的温岭市太湖水库藻类生长模型。选用2007年度温岭市太湖水库总磷、总氮、水温、叶绿素a的实测值,采用三次样条插值的方法估计出每一天的总磷、总氮、水温、叶绿素a的数值,对模型参数进行了率定和验证。将建立的模型应用于2009年温岭市桐岭水库水华暴发的模拟预测中,结果表明本文所建立的模型进行模拟运算精度较高,可以应用于中小型水库水华暴发的模拟预测方面。     

新疆土壤可蚀性K值空间插值及其分布特征研究

土壤可蚀性是土壤侵蚀预报和土地利用规划的重要参数,本文采用EPIC（Erosion Productivity Impact Caculator）模型中土壤可蚀性因子K值为指标,利用新疆土壤污染状况调查资料,探讨新疆土壤可蚀性K值及分布特征,并采用Kriging插值法进行全疆K值的空间插值。结果表明：新疆各类型土壤表层平均K值为0.238～0.441,主要分布在可侵蚀-易侵蚀-较易侵蚀范围;其中K值最大的土类为石质土和风沙土,均属于岩成土土纲;K值最小的土类为棕钙土;不同的土地利用方式,土壤可蚀性特征也不同,耕地土壤K值最大。从总体上看,土壤经过多年耕种,抗侵蚀能力明显下降。     

Assessment of pollution of potentially harmful elements in soils surrounding a municipal solid waste incinerator,China

We assessed the contamination levels of Mn, Zn, Cr, Cu, Ni, Pb, As and Hg and the risks posed by these potentially harmful elements in top-soils around a municipal solid waste incinerator (MSWI).We collected 20 soil samples, with an average pH of 8.1, and another fly ash sample emitted from the MSWI to investigate the concentrations of these elements in soils. We determined the concentrations of these elements by inductively coupled plasma–optical emission spectrometer (ICP-OES), except for Hg, which we measured by AF-610B atomic fluorescence spectrometer (AFS). We assessed the risks of these elements through the use of geoaccumulation index (I _geo), potential ecological risk index (RI), hazard quotient (HQ _i ) and cancer risk (Risk _i ). The results showed that concentrations of potentially harmful elements in soil were influenced by the wind direction, and the concentrations of most elements were higher in the area northwest of the MSWI, compared with the area southeast of the incinerator, with the exception of As; these results were in accordance with those results acquired from our contour maps. According to the I _geo values, some soil samples were clearly polluted by Hg emissions. However, the health risk assessment indicated that the concentrations of Hg and other elements in soil did not pose non-carcinogenic risks to the local populations. This was also the case for the carcinogenic risks posed by As, Cr, and Ni. The carcinogenic risk posed by As was higher, in the range 6.49 × 10^–6–9.58 × 10^–6, but this was still considered to be an acceptable level of risk.

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天津近海富营养化及环境因子的时空变化特征

基于1995—2010年监测数据,通过Mann-Kendall趋势检验和Kriging空间插值等方法,对天津近岸海域氮磷营养盐、有机污染物和富营养状况的时空变化趋势及其成因进行了分析. 结果表明:在天津近岸海域的48个监测时段中,有81.3%的监测时段处于富营养状态,有39.6%的ρ(DIN)和16.7%的ρ(DIP)超过海洋水质四类标准,有89.6%的ρ(COD_Mn)符合海洋水质一类标准;氮和磷为主要污染物,污染物质量浓度和富营养状态的季节性差异显著. ρ(DIP)、ρ(COD_Mn)和营养状态指数的年际变化主要呈下降趋势,ρ(DIN)呈先下降后显著上升的趋势;ρ(DIN)、ρ(DIP)和ρ(COD_Mn)在空间分布上基本遵循近岸高、远岸低的规律,其中ρ(DIN)和ρ(DIP)均显著呈带状分布,并且基本为北高南低. 防治天津近岸海域水体富营养化的关键是削减丰水期和平水期入海径流的氮负荷以及北部海域入海径流的磷负荷.