水质综合评价的遗传投影寻踪插值模型

为解决各单项水质评价指标评价结果的不相容问题 ,提高水质综合评价各层次的分辩力和评价模型的精度 ,本研究采用大样本数据 ,利用投影寻踪、遗传算法、插值型曲线和水质评价标准 ,为水质综合评价建立了一种新的数学模型———遗传投影寻踪插值模型 (GPPIM)。实例研究表明 ,GPPIM建模方法直观、可靠、精度高 ,既具有较强的分类功能 ,又具有较好的排序功能 ,可广泛应用于各种环境质量的综合评价。     

城-郊区域土壤铅(Pb)累积过程时空模拟:以中部某大城市为例

城-郊区域类型众多的高强度人类活动导致土壤Pb累积过程复杂、时空异质性高,使得揭示该类区域土壤Pb累积过程的时空变化特征十分困难.以国内中部某大城市典型城-郊区域为研究区,构建土壤Pb累积过程单元模型,基于土地利用分类和模拟结果,建立土壤Pb累积过程时空模拟方法,模拟研究区2013~2040年土壤Pb累积含量,阐明土壤Pb含量未来时空变化特征.结果表明,研究区2013年Pb含量平均值约为其所在省份表层Pb含量背景值的1.77倍,土壤Pb污染较重.2013~2040年Pb含量将持续增加,增加量较低（0.53~2.25 mg·kg^-1）的区域位于研究区西部、北部和南部,占总面积的25.46 %,增加量较高（3.98~5.70 mg·kg^-1）的区域位于其东部,占总面积的17.14 %.研究区东部林地面积的增加、水域和草地面积的减少导致了该区域土壤Pb含量较大幅度地上升;此外,土壤Pb含量的空间分布还同重要工厂和交通设施的分布高度相关.通过突破以往研究中将土地利用视为静态不变的局限,能够在一定程度上反映区域土地利用变化对重金属累积过程的影响,可为城-郊区域土壤Pb累积过程模拟提供方法,并为该城市城-郊区域土壤Pb污染管控提供依据.     

长江口湿地沉积物-水界面无机氮交换总通量量算系统研究

基于MapObjects组件式GIS技术和数学建模方法,以Visual Basic为开发平台,建立了长江口湿地沉积物-水界面无机氮交换通量空间插值模型、总通量量算模型和量算系统,该系统的主要功能包括对无机氮界面交换通量信息查询检索,空间插值分析,以及对长江口湿地不同岸段、不同季节无机氮交换总通量综合和动态量算.利用该系统和长江口湿地2000年10月-2004年7月无机氮界面交换通量季节性实测数据,对长江口湿地沉积物-水界面无机氮交换总通量进行了量算.结果表明:长江口湿地沉积物在春季向水体释放无机氮,在夏季、秋季和冬季则表现为净化水体中的无机氮,全年总体表现为净化水体中的无机氮.量算系统的实际应用表明,该系统在定量分析长江口湿地生态功能过程中发挥了重要作用.      

基于下垫面年地表温差的武汉市PM_(10)空间分布的估计

城市可吸入颗粒物(PM_(10))某一时刻或短期的空间分布,主要受气象条件控制,而一年或多年平均分布则主要取决于排放源。这些排放源与城市交通道路、工业区、城市建成区和开发区等的下垫面分布密切相关,而年地表温差可以综合反映下垫面的这些特性,所以可以利用这种相关关系,建立模型来估计年平均PM_(10)的空间分布。以武汉市为例,首先利用Landsat 8热红外遥感数据反演出2013年和2014年夏天和冬天的地表温度,计算出地表温差值;然后,根据影响随距离衰减的地学原理,利用反距离加权法(IDW),得到任意像元处年地表温差加权值,并与地面实测的2013年和2014年PM_(10)年均值做一元线性回归,通过精度对比寻找到最佳年地表温差加权值,并得到空间分布估计模型,其拟合优度R2达到0.655和0.752;最后利用该模型得到武汉市2013年和2014年PM_(10)年均值空间分布图。结果表明,武汉PM_(10)年均值浓度高值区主要集中于主城区,郊区部分人口相对集中的区域PM_(10)也较高,低值区分布在郊区乡镇、偏远山区以及有大型水体的地方。由于新方法充分考虑了下垫面的影响,与克里金内插相比,更能精细地刻画和反映PM_(10)的分布特征和规律,而且简单有效,有一定的应用价值。     

陕北高原最高最低气温时空变化特征分析

采用气候倾向率、趋势系数、普通克里格插值、Mann—Kendall检验、小波分析等方法对陕北高原1960-2009年最高气温、最低气温的时空变化特征与突变特点进行分析。结果表明,近50年来陕北高原最高、最低气温均有明显增温趋势,分别为0．3℃／10a和0．32℃／10a;最高、最低气温增温幅度存在季节差异,最高气温在春季增温幅度最大,最低气温在冬季增温幅度最大;最高、最低气温增温的地区差异也较显著,最高气温增温趋势从北向南呈间隔分布,最低气温增温趋势从西向东逐渐递减;最高、最低气温升温突变显著,分别为1994年和1993年;最低气温突变早于最高气温,说明最低气温比最高气温敏感。     

基于土壤重金属污染评价的数学模型

本文采用离散插值、多元非线性回归分析、有限差分法等方法,建立了一种针对土壤中重金属污染程度评价的数学模型,模型包含重金属污染的主要原因、重金属污染源的查证。采用指数函数和多项式拟合建立其数学空间理论模型,结合实际物理扩散方式,得到污染物的传播特征模型;再通过离散插值得到污染物浓度峰值的仿真点位置坐标,进而利用多元非线性回归的方法,对仿真点附近区域内的采集数据实现拟合,定位各个污染源。     

ArcGIS支持下的样本稀疏山区空间插值模拟探讨

样本稀疏地区空间插值法对区域化变量的精准管理具有重要意义。基于ArcGIS 90,在分析土壤属性空间分布特征的基础上,提出并构建了基于不同土壤类型的土壤特性空间预测模拟模型,对比了传统方法与改进方法空间插值精度,实现了数值插值在复杂地理环境区域的应用,得到以下结论：(1)基于经度、纬度、海拔高度及坡度等地理因子的土壤基础环境因子的空间预测模拟模型,突破以往只能描述土壤属性在水平方向变化的局限,较客观、合理地反映土壤属性随地理位置及海拔高度的立体变化特征;(2)基于不同土壤类型回归模型来增加样本点以推断评价指标在无取样地区的分布状况的处理方式具有一定的数学理论支撑,有效降低了插值误差,提高了评价精度,使评价结果更加接近现实。     

基于本质安全的化学工艺风险评价方法研究

基于本质安全原理对化学工艺进行风险评价,以易燃性、易爆性、毒性、腐蚀性、反应热、化学活性、工艺温度、工艺压力和存储量9个指标,建立化学工艺的本质安全评价指标体系。采用基于遗传算法的Shepard插值算法对本质安全进行评价,以甲基丙烯酸甲酯的合成工艺路线为例进行分析,结果表明该方法适用于化学工艺本质安全评价,相对传统方法更加科学,能够有效对危险工艺进行选择,为政府监管部门和化工企业提供工艺选择决策技术。     

Kriging and Bilinear Methods for Estimating Spatial Pattern of Atmospheric Pollutants

Two statistical methods to reconstruct the spatial pattern ofenvironmental data are compared: the Kriging and the Bilinear.The comparison is performed by evaluating two differentcharacteristics of the methods: the interpolation and the estimation. The Kriging method is demonstrated to be better thanthe Bilinear regarding all the statistics studied, although thedifferences are not very significant. Especially, the Kriging ismore efficient than the Bilinear in the reconstruction of peakvalues and it does not extrapolate local trends. The methods areapplied to a set of environmental data measured in an urban area.     

自适应FCM土壤表层重金属污染评价——以南京市炼油厂及生活区为例

采用自适应模糊C均值聚类(FCM)挖掘土壤重金属的污染程度信息,以实现污染程度分类数的自动获取,确保类别划分的合理性,真实地反映重金属污染的空间聚集特征.以江苏省南京市炼油厂及生活区为研究对象,采集土壤中Cr、Cd、Ni、Pb、Zn、Cu重金属浓度值,首先运用自适应FCM对浓度值进行聚类分析,然后利用地统计学空间插值,揭示污染的空间聚集性.结果表明,研究区存在不同程度的污染,自适应FCM算法比传统聚类算法能更合理地划分重金属污染程度,挖掘出样本潜在的污染信息,可为分析污染成因及土壤环境治理修复提供参考.