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。     

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。     

关中地区近50年来最高、最低气温时空变化特征分析

基于关中地区9个气象站点气温资料,采用气候倾向率、趋势系数、普通克里格插值、Mann- Kendall检验、小波分析等方法对关中地区1960-2009年最高、最低气温的时空变化特征、突变特点和变化周期进行了分析.结果表明,近50年来关中地区最高、最低气温均有明显增温趋势,最高、最低气温增温幅度存在季节差异,冬春季增温幅度最大,夏季最弱;最高、最低气温增温趋势强弱的地区差异也比较显著;最高、最低气温升温突变显著,最低气温突变早于最高气温,最高气温和最低气温突变还存在季节差异;最高、最低气温变化周期显著,均存在显著的16-18年的周期变化和3-5年的动荡周期.     

黑龙江省松嫩平原南部土壤重金属元素铅的空间变异特征研究

利用地统计学,结合GIS研究黑龙江省松嫩平原南部重金属Pb在耕作层(0～20 cm)和亚耕作层(20～40 cm)的空间分布特征。结果表明耕作层和亚耕作层分别经过Box-Cox变换和Log变换后服从正态分布;通过半方差函数分析,发现存在块金效应,且耕作层和亚耕作层均为中等强度的空间自相关性;用普通克里格法进行插值,得到耕作层和亚耕作层的空间等值线图,充分了解空间变异性规律,并可进一步用于精确农业和农业污染源的预测和控制。     

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.     

生活垃圾焚烧厂周边土壤汞污染特征及评价

生活垃圾焚烧汞污染排放问题一直受到广泛的关注,特别是汞在其周边环境土壤中沉积,可能影响环境和人体健康.以华北某生活垃圾焚烧厂为研究对象,对其周边土壤中汞的含量及分布特征进行了分析,并对土壤中汞的污染状况及对周边人群的健康风险进行了评价.土壤中汞的浓度范围为0.015~0.25 mg·kg-1,平均值为(0.088±0.064)mg·kg-1.土壤中汞的浓度明显受到了风向影响,在焚烧厂西北方向(下风向)上汞的浓度高于东南方向(上风向)上汞的浓度.通过克里格插值绘制的汞等浓度值线图进一步给出了汞在周边土壤中的空间分布特征,图中显示在焚烧厂的周边存在3个浓度相对较高的区域,分别位于焚烧厂的西北偏北、东北偏北、西南偏西方向.单项污染指数及地累积指数评价结果表明焚烧厂部分周边土壤样品受到了一定影响,但健康风险评价表明土壤汞未对当地人群造成健康危害.     

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.     

Kriging插值在开封市区域声环境评价中的应用

考虑到传统区域声环境质量评价方法的局限,以地统计学理论为基础,借助Arcgis9.0空间分析中的克里格(Kriging)插值方法,尝试运用昼夜综合指数来计算不同功能区的声环境达标率。旨在提供一种更为精确的计算方法,为城市区域声环境评价提供技术支撑。     

应用Win-Surfer软件绘制降水等值线图

空间插值是各种地学、生态学研究中经常遇到的问题。文章以中国1950年至1998年160个测站年均降水量数据为例,介绍采用空间插值绘图软件Win-Surfer绘制等值线图的基本方法与步骤,并对软件中几种常用的空间插值方法的优缺点进行简要的对比分析。     

某铅锌矿区农田重金属分布特征及其风险评价

为进一步探讨铅锌矿开采和冶炼地区农田重金属污染的分布特征和污染途径,以会泽县者海镇铅锌矿区周边农田土壤为研究对象,共布设496个采样点,测定表层土壤中重金属（Cd、Hg、Pb、Cu、Zn）的含量.利用自然邻点法对表层土壤中重金属含量进行插值拟合,以空间三维模型研究该地区农田土壤重金属污染特征,运用单因子指数、综合污染指数和潜在生态风险指数法对重金属污染程度进行评价,采用相关分析、主成分分析和聚类分析识别污染途径.结果表明：Cd、Hg、Pb、Cu和Zn的含量平均值（mg/kg）分别是云南省背景值的33.05、5.83、12.02、4.89和16.33倍;Cd、Hg、Pb、Zn含量空间分布表现为西北部浓度最高,且中部高于东西两侧,而Cu与此相反;单因子指数评价结果显示99.8%的土样达到Cd重度污染,其次是Cu（82.06%）、Zn（62.50%）;综合污染指数表明,研究区均处于重度污染程度,西北部尤为严重;综合生态风险评价表明,中部风险高两边低,Cd的贡献率最大占61%;相关分析结果显示,Zn、Cd、Pb、Hg之间呈显著正相关性（P < 0.01）,表明其污染途径相近;主成分分析和聚类分析表明,Cd、Hg、Pb、Zn污染途径主要与人类活动有关,Cu主要受自然因素影响,因此对该地区土壤重金属的修复和治理应综合考虑人为因素和自然因素的影响.