基于监测及Kriging方法的京津冀地区大气污染物暴露分布研究

为了实现充分利用已有环境监测站点数据进行人群精细化暴露评估的目的,同时解决某些待测人群社区周边无监测站点时数据的选择问题,以保定市作为大气高污染研究城市,基于现场监测和Kriging（克里金插值）空间分析方法,明确了在研究大气污染物人群暴露时,某一个固定监测站污染物数据的代表性问题.研究表明:对于大气中φ（SO₂）、φ（NO₂）、颗粒物及其组分,空气质量监测点位的代表性一般为5~6 km;对于φ（CO）、φ（O₃）和φ（VOCs）,它们在城市不同地区的空间分布更为均匀,空气质量监测点位的代表性范围更大.通过使用Radial Basis Functions（径向基函数,RBF）、Local Polynomial Interpolation（局部多项式插值,LPI）、Inverse Distance Weighting（反距离权重插值,IDW）、Kriging、Kernel Smoothing（内核平滑插值,KS）和Diffusion Kernel（内核扩散插值,DK）等6种空间分析方法对大气污染物浓度进行预测发现,Kriging方法对大气污染物浓度预测时可使预测值和实测值间的偏差小于10%,准确度最高.因此,在进行某城市某点位的污染物人群暴露浓度预测时,若该点位周边5 km以内有空气质量监测点位,则可用该点位的监测值代替;若5 km以内没有空气质量监测点位,则可基于最近监测点位的污染物浓度进行Kriging空间插值,从而获得该点位的污染物暴露水平.      

基于重要抽样法的耐压球壳可靠性计算方法研究

目的 解决耐压球壳极小失效概率的可靠性计算问题。方法 在自适应Kriging的基础上,结合重要抽样法提出耐压球壳可靠性计算方法。该方法在较大失效概率下构建的Kriging模型基础上获得重要方向,在重要方向上计算得到较低失效概率下的设计点,以设计点为中心,构建小失效概率的Kriging模型,并通过此模型采用重要抽样法开展可靠性计算。结果 分别使用提出的重要抽样法和蒙特卡洛法计算了2个算例的失效概率,计算结果表明,该方法具有较高的精度和效率。使用该方法对某耐压球壳工作载荷下的失效概率进行了计算,计算得到该球壳失效概率为4.094×10^–96。结论 研究结果可为无失效方程下极低失效概率的可靠性计算问题提供参考。     

融合自然-人为因子改进回归克里格对土壤镉空间分布预测

掌握土壤重金属的空间分布对于科学制定土壤污染风险管控策略具有重要支撑作用.针对目前重金属空间模拟较少考虑影响因素且平行变量间存在多重共线性,导致预测精度较低问题,选取自然-人为的23个影响因素,采用OK(普通克里格法)、NRK(仅基于自然因子的回归克里格法)和NARK(基于自然-人为因子的回归克里格法)对土壤镉空间分布...     

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.     

城市表层土壤重金属污染分析研究

根据某城市土壤表层中的8种重金属Cu、Pb、Cd、Hg、As、Cr、Ni、Zn的浓度数据,利用地统计学原理方法,研究了不同功能区土壤重金属的污染特征。结果表明Cd、Cu、Hg、Pb和Zn在工业区和主干道路区浓度超标,并且这几种元素的富集系数偏高,说明污染来源主要是工业生产、汽车尾气排放及汽车轮胎磨损等。此研究对城市土壤重金属污染治理及修复、重金属污染重点行业污染控制等提供参考。     

GIS环境下大区域工程场地地震液化势的二维概率评价方法

用具有概率意义的饱和砂土抗液化强度经验公式来对大区域场地进行地震液化势二维概率评价;在GIS软件ArcGIS的支持下,将取样钻孔处的液化势评价结果等价于数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)中的高程,利用ArcGIS空间分析模块中的Kriging插值法估计大区域场地的地震液化范围。研究表明:将Kriging法应用于岩土工程地质特征的统计推断,有助于揭示勘探孔以外的地层信息,对于大区域场地地震液化范围的判别是一个较好的手段;利用ArcGIS空间分析模块中的Kriging法,通过已勘察点的信息(液化势)来估计未勘测点的土层液化势,能够较好地区划出场地地震液化势的空间分布特征。     

应用GIS模拟城市大气污染物浓度分布

从点源大气污染扩散模型出发,借助GIS的栅格与数据库运算功能,结合自已设计的推算流程,对兰州市大气污染物SO2的空间分布情况进行了模拟。经检验,该方法能够较准确的反映出兰州大气污染物的空间分布特征,较应用实测值进行插值的方法简便,具有较好的应用前景。     

Comparison of Spatial Methods for the Assessment of Planktonic Patches

Planktonic patches are defined as areas where the abundance of plankters is above a threshold value τ. The estimation of patch size and shape can be approached using spatial statistical tools, using truncated random fields or indicator random fields as classifiers. In all cases there is the risk of false positive and false negative errors. In this paper we present the results of a comparative study on the performance of four commonly used methods: conditional simulation and kriging, both in the original measurement units of the data and under an indicator transform. We used a misclassification cost function to compare the four methods. Our results show that conditional simulation in the original measurement units attains the lowest misclassification cost. We also illustrate how the point at which this minimum is attained can be used to chose an optimal cut-off value for binary classification. Received: December 2003 / Revised: June 2005     

点声源环境噪声声场区域二维图形化表征方法研究

针对环境噪声监测中单一点声源声场图形化表征机理,依据点声源衰减规律建立了点声源声场二维平面表征算法,据此以网格化区域范围内非均匀布置少量监测点方法确定声源点,再经克里金插值法反演点声源声场平面分布规律,最后通过ArcGIS软件平台实现噪声图形化展示.以5×5网格化区域为例,其非均匀布点数应不少于3个,最佳布点数为3组共计6个点,其实测值与理论值最大误差为4.3％.仿真试验验证表明,点声源图形表征符合实际声场分布规律.     

基于EOF的浙江省降水变化时空分析研究

根据浙江省17个气象站点1959年-2010年逐日降水观测数据,采用z指数方法,并运用Morlet小波分析和Kriong空间插值法对浙江省近52年降水时空分布特征进行经验正交函数(EOF)方法对比分析.研究结果表明:从时间变化方面来看,1958年-2008年间的降水变化呈波动式下降趋势,减小趋势为0.643mm/a,年代际变化不大,年际变化幅度较大,且呈周期性变化,主周期约为12年,次周期为32年和3-4年;从空间变化方面来看,根据EOF分析,浙江省降水分布呈总体一致性,东南、西北近似对称.主体变化是由东南,东北沿海两个方向和西北向内陆递减,降水中心分布浙东南、浙东北和浙西南地区.