基于空间插值法的长江口海水质量评价

在海水质量评价中,为获得研究区范围内连续环境分布状况,空间插值方法是一种有效的手段。由于空间插值方法的假设不同,针对不同变化趋势的水环境要素,最适合的方法可能存在差别。该研究利用反距离权重插值方法(Inverse Distance Weighting,IDW)、普通克里金法(Ordinary Kriging,OK)以及径向基函数(Radial Basis Function,RBF),对2018年长江口中华鲟自然保护区及周边水域的溶解氧(DO)、pH、化学需氧量(COD)和铜(Cu)数据进行插值,并基于最优插值结果对海水质量进行评价。其中,普通克里金法的半方差模型分别选择指数(OKE)、高斯(OKG)和球面(OKS)模型,径向基函数包括完全规则样条函数(Regularized Spline Function,RS)和张力样条函数(Tension Spline Function,TS)。结果表明:(1)经交叉验证,DO较为适用的空间插值方法为RS,pH为TS,COD为IDW,Cu为OKE;(2)四季中所得DO值均达海水质量评价第I类标准;冬季pH在东滩水域部分范围内为第Ⅲ/Ⅳ类标准,其他季节pH均达第Ⅰ类标准;秋季COD在东滩水域部分范围内为第Ⅳ类标准,其余季节主要为第Ⅱ类标准和第Ⅲ类标准;冬季Cu污染最为严重,在研究区范围内均为第Ⅲ/Ⅳ类标准,春季北支和东滩水域大部分为第Ⅱ类标准。说明不同空间插值方法会对长江口水环境要素的预测造成影响,并且针对不同空间变化趋势的环境数据,每种变量适用的空间插值方法也有所不同,最终影响海水质量的评价。因此,建议在今后的长江口海水质量评价研究中将以上潜在影响纳入考虑范围内。     

3种空间插值方法的精度及可视化效果研究

在分析Kriging插值、距离加权插值、最近邻点插值3种常见空间插值方法的基础上,以天津市蓟县山区为研究区域,分别对3种常见空间插值方法的插值效果进行了分析。以扩展不确定度为衡量3种内插方法精度的标准,并结合可视化效果的比较,综合得出Kriging插值法更适合在山区DEM生成中使用。     

基于RLS90模型与Kriging插值的城市交通道路噪声预测——以湖南省长沙市芙蓉区某小区为例

[目的]为建立道路交通噪声预测和应用系统提供基础数据。[方法]运用GIS空间分析中的Kriging插值方法与RLS90模型相结合对城市交通道路噪声进行模拟预测,通过RLS90模型的声源模型与声传模型计算道路噪声值,运用Kriging插值方法进行空间模拟,对道路噪音未知样点进行线性无偏最优预测,并以湖南省长沙市芙蓉区雍景园典型小区为例,进行了验证。[结果]实例应用结果表明,长沙市芙蓉区雍景园小区5个测量地点的噪声预测值(67.40 d B)与测量值(66.26 d B)的空间分布和传播趋于一致。[结论]Kriging插值方法与RLS90模型相结合可以运用于道路交通噪声的实时预测和决策。     

基于混合并行的Kriging插值算法研究

普通Kriging方法是进行空间降水插值的一种有效方法。然而一方面由于海量数据插值计算量大,另一方面该算法的时间复杂度大,为减少空间降水插值的计算时间,采用OpenMP和MPI混合并行技术,实现Kriging并行算法。在Windows操作系统上搭建并行计算环境,实验数据表明,该并行算法能有效地节省计算时间。     

青藏高原地区气温空间插值分析

使用Kriging插值、采用反距离权重法（IDW）、Spline插值方法对青藏高原气温进行空间插值比较研究。利用青藏高原10个实测站点数据与3种插值数据进行模拟,同时采用1A（一致性指教）来评价模拟的结果,3种气温插值结果与实测值之间的统计分析如下,IA分别为-0．81、-1．05、-1．73;插值精度效果最好的是Kriging,最差的是Spline。     

基于GIS的安徽省气温数据栅格化方法研究

在区域农业气候资源评估中,需要利用空间插值技术,得到整个区域的气象要素分布.笔者以安徽省79个台站1971-2000年气象观测资料中的平均气温为数据源,采用多元回归结合空间插值方法,对气温数据进行栅格化.比较反距离权重法(IDW)、普通克立格法(Kriging)和样条函数法(Spline)等3种目前应用广泛的空间插值方法对气温要素插值的精度.交叉验证的结果表明:3种方法的MAE的排序为IDW相似文献   

利用Kriging插值方法研究山东龙口北马镇农田土壤养分的空间变异

以山东省龙口市北马镇1 000 hm2的科技示范区为研究区,在地理信息系统平台ArcGIS上,采用Geostatistical Analyst地统计分析模块中的Kriging插值方法研究土壤养分的空间变异性.该分析过程中,发现影响分析工作结果精度的是Kriging插值模型的选择及Cross-Validation交叉验证法的检验与系数修正.数据分析结果表明,龙口市北马镇0～20 cm耕层土壤中碱解氮、速效钾含量空间相关性中等,速效磷含量具有强烈的空间相关性,有机质含量空间相关性较弱.     

基于地形分类的黄土丘陵区土壤有机质插值方法

黄土丘陵山区地形复杂,耕地细碎,采样点密度不足,因此研究适宜该区域的空间插值方法具有重要意义.以山西省偏关县为研究区,基于数字高程模型(digital elevation model,简称DEM)数据生成地形因子,依据地形因子将研究区划分为不同地形单元,利用Kriging插值法对各地形单元进行分层插值,通过叠加不同地形单元的插值结果,得到全区域的土壤有机质含量空间分布,并利用均方根误差和决定系数评价空间插值方法的预测精度.结果表明,采用划分地形单元分层克里金(Kriging)插值法得到的预测值与实测值的决定系数为0.3753,明显高于全局插值法;均方根误差精度高于全局插值法,预测值无偏性好.因此,基于地形单元的空间插值方法可以更精确有效地获取土壤有机质空间分布特征,为复杂山区低密度采样下的耕地质量调查与评价提供技术参考.     

基于不同空间插值类型的耕地土壤有机质空间变异性分析

基于地理信息系统(GIS)与地统计学原理,使用ArcGIS的统计分析模块研究了福安市耕地土壤有机质含量的空间变异情况。结果表明:福建省福安市耕地土壤有机质含量属于中等变异;有机质的半变异函数最佳理论模型为指数模型。对半变异函数理论模型及参数进行分析发现有机质空间相关性较强,说明其空间变异主要受土壤母质、地形、气候等结构性因素作用的影响。利用交叉验证和独立验证,对比验证3种Kriging插值类型(Ordinary Kriging、Simple Kriging、Universal Kriging),结果表明:Ordinary Kriging的插值制图的精度和稳定性最佳。绘制了福安市耕地土壤有机质含量分布图,直观地显示了福安市耕地土壤有机质的空间分布情况及丰缺状况,可为农业生产合理布局、科学施肥提供理论依据及指导。     

湘江长沙综合枢纽浮游动物群落结构及水质分析

为探讨湘江长沙综合枢纽上下游的浮游动物群落结构分布以及水质状况,2016年1—11月对研究水域进行6次采样分析。鉴定出浮游动物共计125种,包含轮虫60种、原生动物41种、枝角类13种、桡足类11种,物种组成上以轮虫和原生动物占据优势。优势种在时间尺度以原生动物占优势,其中球形砂壳虫为研究水域全年的优势种。单因素方差分析显示,浮游动物密度在时间尺度上具显著差异(P0.05),空间尺度不具显著性(P0.05)。主成分分析法(PCA)显示溶解氧、氟化物、Cu、Cd、Zn含量是影响浮游动物密度变化的主要环境因子;冗余分析(RDA)结果表明,重金属仍是影响群落结构的主要污染物,有机污染较严重。生物多样性指数评价显示,研究流域水质呈轻度至中度污染,上游的水质优于下游水质,流域水质符合Ⅱ至Ⅲ类水标准。     

区域性夏季平均气温空间插值方法比较

使用ArcGIS软件,采用反距离权重法、普通克里格法和泛克里格法3种空间插值方法,以东北三省78个气象站点1999、2004年夏季平均气温数据为例进行了空间插值,并采用交叉检验的方法对插值结果进行了比较。结果表明,3种方法所得插值结果均能大致反映气温分布状况,但从精度分析上看,泛克里格法精度优于反距离权重法和普通克里格法。     

小尺度下土壤重金属铬含量的空间插值方法比较研究

以重庆市江津区吴滩镇为例,在小尺度下分别应用普通克立格法、简单克立格法、泛克立格法、析取克立格法和距离反比权重法等5种插值方法对土壤重金属铬进行了空间变异特征的研究．综合比较了各种插值方法的预测误差、统计特征值及插值分布图,结果表明二阶趋势的普通克立格法插值效果最能准确反映出土壤中铬的空间分布,而距离反比权重法效果最差．     

克里雅河流域不同径流变化下的地下水埋深时空分异规律

地下水是干旱、半干旱地区用水的重要来源,有时甚至是唯一的水源.利用覆盖整个克里雅河流域平原绿洲的24个地下水观测井点2012年5 ～ 10月地下水动态监测资料,运用数理统计方法和克里格（Kriging）空间插值法,分别研究了克里雅河流域绿洲不同径流变化下的地下水埋深的时间序列变化趋势和空间变异特征.结果表明,地下水埋深的变化受土地类型的影响,同时地下水埋深也影响农业的发展,而且地下水埋深与海拔高度呈正相关关系.在同一时间尺度、不同海拔高度上,相同土地类型的地下水埋深的变化幅度各不相同,区域所处的海拔与地下水埋深的变化幅度呈负相关关系;而在同一时间尺度、同一海拔高度上,东西部地下水埋深变化幅度也各不相同,东部地区的地下水埋深变化幅度大于西部的地下水埋深变化幅度.Kriging空间插值结果表明,不同径流阶段于田绿洲地下水埋深整体呈上升趋势,但并不是绝对的整体都呈上升趋势,而且在同一时间不同地区和同一地区不同时间地下水埋深的变化都各不相同.     

Spatial Interpolation and Sample Size Optimization for Soil Copper （Cu） Investigation in Cropland Soil at County Scale Using Cokriging

Knowledge on spatial distribution and sampling size optimization of soil copper （Cu） could lay solid foundations for environmetal quality survey of agricultural soils at county scale. In this investigation, cokriging method was used to conduct the interpolation of Cu concentraiton in cropland soil in Shuangliu County, Sichuan Province, China. Based on the original 623 physicochmically measured soil samples, 560, 498, and 432 sub-samples were randomly selected as target variable and soil organic matter （SOM） of the whole original samples as auxiliary variable. Interpolation results using Cokriging under different sampling numbers were evaluated for their applicability in estimating the spatial distribution of soil Cu at county sacle. The results showed that the root mean square error （RMSE） produced by Cokriging decreased from 0.9 to 7.77%, correlation coefficient between the predicted values and the measured increased from 1.76 to 9.76% in comparison with the ordinary Kriging under the corresponding sample sizes. The prediction accuracy using Cokriging was still higher than original 623 data using ordinary Kriging even as sample size reduced 10%, and their interpolation maps were highly in agreement. Therefore, Cokriging was proven to be a more accurate and economic method which could provide more information and benefit for the studies on spatial distribution of soil pollutants at county scale.     

云南省年均降雨量空间插值模拟方法比较

用反距离权重法、普通克里金法、基于样条函数法和回归模型计算法对云南省内134个气象站1993—2007年年均降雨量进行空间插值,将插值预测结果与检测点数据作对比分析,结果表明：4种插值法均能反映云南省内年均降雨量的空间分布特征,反距离权重法插值误差最小,精度最高,回归模型模拟插值误差较大,但能直观地反映年均降雨量随地理位置及海拔高度立体变化而变化的特征。     

双流县不同地形条件下Cu、Zn的空间变异特征

以双流县耕地为例,通过常规统计分析、正态分布检验,并且利用国家土壤环境质量标准对不同地形条件下耕地土壤重金属Cu、Zn的污染状况进行评价.结果表明,在不同地形条件下耕地土壤2种元素含量均值未超过土壤环境质量二级标准（GB156182-1995）,土壤Cu、Zn含量服从正态分布;以半变异函数为主要工具,通过GS＋软件对Cu、Zn拟合得到Cu与Zn的半方差函数模型,且在一定范围内存在空间相关性;采用Kriging内插法对未测点重金属进行最优估计,所绘制的Kriging插值图能较好地反映该区耕地土壤重金属Cu和Zn的空间变异特征.     

基于ArcGIS的污染场地土壤铬空间格局分析

以某铬盐生产废弃场地为例,运用空间数据管理平台ArcGIS以普通克里格插值法、趋势分析法评估污染物铬（Cr）在场地土壤中的空间分布格局并实现其可视化表达.普通克里格插值分析表明场地污染物Cr主要集中在中上层土壤且Cr污染在各层中部污染较其他区域严重,Cr在场地中的空间分布与原厂工艺布局关联度较高;趋势分析与克里格插值空间分析结果具有较好的一致性,场地空间数据分层统计,合理地利用了空间插值分析中区域变量的自相关假设,提高了评估成果的可靠性.     

县域农田土壤铜含量的协同克里格插值及采样数量优化

 【目的】研究县域农田土壤铜含量的空间分布和采样数量,为农田土壤环境质量调查提供帮助。【方法】采用协同克里格方法,以初始的623个土壤铜含量数据及在此基础上随机抽取的560、498和432个数据为目标变量,并以初始的623个土壤有机质含量数据为辅助变量,对四川省双流县农田土壤铜含量进行插值分析,并对不同样点数量下协同克里格法在县域尺度农田土壤铜含量空间分布研究中的适用性进行评价。【结果】相同取样数量下,协同克里格法的均方根误差相对于普通克里格法可降低0.9%～7.77%,预测值和实测值之间的相关系数可提高1.76%至9.76%。利用协同克里格法,在土壤铜含量数据量缩减10%的情况下,其估值精度仍高于初始的623个土壤铜含量数据的普通克里格估值,且二者的分布图具有高度相似性。【结论】协同克里格作为一种更为精确和经济的方法,可为县域尺度农田土壤重金属含量的空间分布研究提供更多的信息和帮助。     

Spatial Interpolation of Soil Nutrients Based on BP Neural Network

以广东省增城市为研究对象,采集了全市内200个土壤样点,利用 BP神经网络插值方法对研究区土壤的氮和磷进行空间插值预测,将插值结果与土壤样点实测值进行对比,得到预测数据的误差均方根。结果表明, BP神经网络的插值精度比克里格高,在样点较少的情况下,BP神经网络的插值结果克服了克里格插值方法的平滑效应。 BP神经网络对插值的样本数据的分布类型没有要求,比传统插值方法有更强的泛化能力,是一种可替代的插值方法。