基于SOM和 PCA的闽江流域地表水水质综合评价

根据2014年1月至2015年11月闽江流域19个断面的水质月均值监测数据,采用自组织特征映射网络(SOM)和主成分分析(PCA)法研究了闽江流域水质时空变化特征,并用水质指数对闽江水质进行了综合评价。SOM分析将水质样本分为3个空间群组,其中水质变化周期分2个阶段:4—11月、12月至次年3月。PCA法分析表明,春冬季沙溪和富屯溪支流以及闽江下游福州城区河段营养盐水平偏高,在春夏季上游部分河段和下游闽江口有机污染水平偏高。水质指数评价结果显示,闽江流域整体水质较好,其中三大子流域及闽江下游水质评价从优至劣顺序为:富屯溪流域、建溪流域、沙溪流域、闽江下游流域。     

闽江流域水质时间序列变化趋势识别及特征分析

针对传统方法难以反映水质指标时间序列非线性、局部特征的问题,提出一种结合STL时间序列分解算法和Mann-Kendall趋势检验算法的水质时间序列识别与分析方法。该法首先应用STL时序分解算法对水质指标的时序数据进行回归分解,分离出水质指标趋势项,利用Mann-Kendall检验法,识别并分析出水质指标趋势项的变化趋势及特征。选用2014-2018年闽江流域12个监测站点、8个水质指标时间序列作为分析数据源,结果表明:闽江流域水质状况整体较好且呈现出稳步提高的趋势;闽江上游水质整体上优于闽江下游,但有机物污染较下游更为严重;闽江下游NH3—N、TP浓度下降趋势明显,但DO值较上游偏低并成为影响水质的主导因素。     

基于地理因子的福建省年降水空间估算模型研究

为研究福建省多年平均降水量的空间分布格局,为工农业生产、自然灾害预测、生态环境建设提供科学依据,利用福建省及周边区域35个气象站点1951—2011年降水资料,分析年均降水量与海拔、纬度、距海岸距离、坡向的相关性;同时,结合多元回归方程和克里金插值构建降水空间估算模型,反映出年均降水量空间分布的总体趋势,突出局部地区降水的差异,估算福建省1951—2011年年均降水量空间分布。结果表明:已知气象站点年均降水量估算的平均相对误差为3.4%,绝对误差为56 mm,验证站点的平均相对误差为3.6%;福建省年均降水量从东南沿海向西北山区呈现波动式上升的特点。     

组合权重模糊联系度模型在水质评价中的应用

针对水质评价指标存在的不确定性和水质评价标准存在的模糊性,基于集对分析理论与模糊层次分析法构建了模糊联系度水质评价模型。首先计算各评价指标值的分级联系度,对样本指标值做初步分类;再计算各评价样本与水质标准之间的综合联系度;最后通过置信度准则评判评价样本的水质级别。为突出不同评价指标的贡献率,将熵值赋权法和超标加权法引入该模型,并通过理想点法进行权重的合成,实现了多种赋权方法优势的融合。将模型应用于闽江渔业水域的水质评价,结果表明基于组合权重的模糊联系度水质评价结果更贴近实际情况,评价结果合理可信。     

基于多元统计分析的闽江水质时空变化特征

为全面评估闽江水质状况,识别水质时空变化特征,采用自组织映射神经网络(SOM)聚类对其19个监测断面8项水质指标进行时空聚类,并通过主成分分析(PCA)方法识别时空维度中主要污染物,分析时空背景下的闽江水质变化特征。分析结果显示:SOM网络将闽江水质变化周期划分为4月至11月和12月至次年3月2个时段,前时段水质优于后时段。将流域19个断面聚类为S1、S2和S3三类,S1代表闽江三大支流上游区域,水质优良;S2代表各支流中下游区域,作为主要的农林生产基地,水质主要受非点源污染影响;S3代表闽江下游区域,水质主要受城市生活污水和工业废水影响。PCA解析表明闽江中下游水质主要受氮磷控制。     

闽江流域水质时空分布特征及污染源解析

为了解闽江流域河流中的污染物来源和水质时空分布特征,利用2014年1月至2017年2月流域内20个监测断面的8项水质指标月均值监测数据,采用多元统计方法对水质的时空变化规律及其影响因素进行分析。结果表明:流域水质在时间上可划分为T1时段(4—12月份)、T2时段(1—3月份);T1时段水质较好,氨氮是主要污染物,污染源以农业污染为主;T2时段的主要污染物是氨氮和总磷。在空间上可划分为3个群组。S1组主要位于建溪下游、沙溪、大樟溪、闽江干流,水质最差,污染物以营养盐为主,耗氧有机物次之,污染源为福州、三明、南平市的工业废水、生活污水、农业和禽畜养殖污水;S2组位于沙溪下游、富屯溪,水质最好,污染物主要是面源污染中的营养盐污染,水体自净能力良好;S3组位于建溪中上游、富屯溪中上游,污染源主要是农业面源污染。研究成果可为闽江流域的污染治理和水质改善提供参考。     

一种基于OMI数据的中国区域对流层O3的反演方法

近年来, 臭氧成为我国各大城市大气的首要污染物, 因此对流层臭氧产品对于监测近地面臭氧浓度十分重要, 然而现有的对流层臭氧产品不能满足高空间分辨率、高时间分辨率的监测要求.利用时空拟合法对臭氧监测仪(OMI)臭氧总量数据进行修复, 再根据对流层臭氧残差法反演中国区域的对流层臭氧总量数据, 其结果表明: 从定性的角度考虑, 时空拟合法具有更好的修复效果, 从定量的角度考虑, 时空拟合法相对于克里金插值法和反距离加权法的RMSE、MAE均较小.利用对流层臭氧残差法得到的对流层臭氧廓线数据与OMI/MLS的官方臭氧产品有着较高的相关性, 其相关系数R最高为0.82.     

基于网络的空间信息可视化表达

根据福建省政务信息共享平台中空间信息服务需求,针对空间信息的网络可视化问题,提出了一套基于ArcObjects(ESRI公司提供的基于接口编程的组件库)的空间信息可视化表达设计及实现方案,并对其中的共享地图符号库、比例尺及坐标系控制、图表与报表表达做了详尽的叙述.同时运用WindowsSocket的网络编程技术实现了基于网络的Client/Server模式空间信息可视化表达子系统,现已集成于福建省政务信息共享平台服务代理系统上,初步实现了各个领域之间空间信息网络共享,并提高了共享空间信息可视化表达的专业性.     

面向电子政务的地理信息系统

随着人们对电子政务认识的不断深化和各类电子政务系统功能的不断提升，电子政务的建设对GIS数据和技术也提出了强烈的需求。在全世界的数据来源中，约80％的数据包含地理空间参考内容，如某一行政区的人口和经济结构、基本农田保护区范围、河流污染物迁移等都与地理空间位置密切相关；对地理信息的应用也几乎涉及社会经济的各个领域。可以说，地理信息是区域经济、资源、环境、人口和社会经济可持续发展决策的重要基础信息，是国民信息系统和国家信息基础设施的重要组成部分。[编者按]