辽东湾沉积物石油类GIS空间插值研究

为了客观准确地反映辽东湾海域沉积物中石油类含量的空间分布特征,文中基于GIS的地统计分析模块,对2015年辽东湾海域沉积物石油类调查数据进行探索性数据分析,分别运用反距离权重法、普通克里金法、规则样条函数法和张力样条函数法进行空间插值,采用交叉检验方法对插值精度进行了评估。结果表明:插值精度张力样条函数法规则样条函数法反距离权重法普通克里金法,整体上4种插值方法均能客观地模拟出沉积物石油类含量的空间分布趋势。在局部区域,张力样条函数法插值预测结果更接近真实测量值。辽东湾海域沉积物石油类宜采用张力样条函数法进行空间插值。     

基于海图数据的水下岸坡插值精度分析对比研究

数字高程模型是研究水下岸坡冲淤变化的一种重要手段。不同的插值方法和像元大小都会对数字高程模型的精度产生影响,从而导致冲淤分析结果的变化。本研究使用了六种常用的插值方法 (ANUDEM、反距离函数法、克里金法、自然邻域法、样条函数法、不规则三角网转栅格法)对莱州湾和烟台港不同年份和尺度的水深数据进行了插值,计算了均方根预测误差、源数据残差均方根误差、残差均值、残差最大值和残差最小值等精度计算指标。结果表明ANUDEM和自然邻域法的均方根预测误差和源数据残差均方根误差均小于1 m。ANUDEM和自然邻域法对不同尺度的水下岸坡数据插值有着较好的适用性。     

不同插值方法在海域气象参数估算中的可靠性评价

海域条件下的气象观测具有数据稀少、变化大且观测站点分布不均的特点,其插值精度受插值方法影响较大。首先对常规插值方法进行理论分析,进而选取了反距离加权法、克里金法和样条函数法三种插值方法进行了插值实验和精度分析。根据渤海湾某区域的气象历史数据,采用不同方法绘制了温度、压强和湿度的插值平面图,并基于交叉验证的方式对各插值方法进行了对比,给出了不同方法的插值估算可靠性评价。结果表明:温度、压强和湿度的插值精度均是基于反距离加权法的插值结果最优(MAE_(温度)=2.42,RMSE_(温度)=1.92,MAE_(压强)=2.05,RMSE_(压强)=1.30,MAE_(湿度)=11.394, RMSE_(压强)=6.43),同时基于反距离加权法的图形绘制可视化效果也要优于其他两种方法。研究结果可为海域气象参数估算提供理论和实践依据。     

海洋盐度分布的插值方法应用与对比研究

空间插值在海洋环境评价中有着广泛的应用,常用的插值方法有:线性插值、最近邻点插值、自然邻点插值、三次多项式插值、反距离权重插值、克里金插值等。盐度是海水重要的环境因子,基于2012年8月份的北海区盐度监测数据,采用空间插值分析表层盐度分布,并通过开展不同插值方法的插值实验,对插值结果进行曲面分析和误差分析,对比各插值方法的特点与适用性。结果显示:基于本次海洋环境监测的站位与盐度数据,克里金插值、自然邻点插值曲面趋势符合较好,而且相对其他插值方法误差也较小,是相对适用于海水盐度的空间插值方法。     

大连湾海域水质污染因子权重分析

在评价大连湾海域水质状况的基础上,以无机氮,无机磷、石油类及COD四项四子构造判断矩阵,通过计算矩阵的最大特征根所对应的特征向量,得出四项因子的权重,其权重排序表明无机氮,无机磷在该湾污染因子中占有较大权重,应依据海域功能区划及环境治理目标,控制该湾陆源污染物入海总量,逐步降低海水无机氮,无机磷及石油类等污染物的浓度,使海域环境质量得以改善。     

泉州湾表层水主要化学要素含量和富营养化指数的时空变化特征

根据泉州湾2010年4个航次的现场调查资料,分析泉州湾表层海水中化学需氧量、无机氮、活性磷酸盐含量的季节变化特征,应用海湾富营养化评价模式对泉州湾海域海水富营养化状态进行评价,得出秋季和冬季富营养化指数（17.85和18.32）相对较高,夏季和春季富营养化指数（3.02和5.89）相对较低,与无机氮、活性磷酸盐含量的季节变化特征相似.根据近20 a泉州湾海域历史监测数据得出富营养化指数年际变化特征呈现先缓慢升高,后下降,最后又升高的趋势,与无机氮、活性磷酸盐的年均含量变化特征基本相似,近几年来富营养化指数（14.57）急剧增大,表明泉州湾海水富营养化程度非常严重.泉州湾海水富营养化指数平面分布特征总体上呈现由湾口向晋江入海口、后渚附近海域逐渐递增的趋势,与无机氮含量平面分布特征一致,与活性磷酸盐含量平面分布特征相似.     

基于无人机摄影测量的潮间带单波束测深空间插值精度评估

针对单波束测深数据插值模型精度验证困难等问题,利用潮间带潮汐规律,提出了一种基于高精度无人机数据验证插值模型精度的方法。在低潮时利用无人机摄影测量构建高精度潮间带数字表面模型,高潮时获取单波束测深数据并结合全球导航卫星系统技术计算得出潮间带地形点的三维坐标,使用克里金插值法、反距离权重法、规则样条函数法以及自然邻域法分别构建潮间带数字高程模型。以无人机数字表面模型数据为基准,分别对4种插值方法构建的潮间带数字高程模型进行精度分析。结果表明：1)后处理差分技术辅助无人机摄影测量可以构建高精度潮间带数字表面模型。2)在潮间带区域可以使用无人机数据作为单波束测深数据精度的评价标准。3)潮间带地形较为平坦时,规则样条函数法相比于其他3种插值方法精度更高,粗差率为12.5%。     

广东柘林湾海水增养殖区环境质量评价

根据1999年10月至2000年9月对广东柘林湾每月进行1次环境监测的结果,用单因子污染指数法、营养指数(E)法和有机污染评价指数(A)法对广东柘林湾海水增养殖区环境质量进行评价。评价结果表明：柘林湾海域主要污染因子为总氮、无机氮、总磷、POLP和石油类,其中除无机氮超标率为71％外,其它指标超标率都为100％;整个柘林湾海域富营养化极为严重,平均E值达5．145。柘林湾水体生态系统已处于严重的不健康状态,影响了海水增养殖区主导功能的发挥。     

乐清湾海域冬季水环境质量评价

文章根据2014年2月乐清湾海域23个站位的海水监测数据,选取pH值、溶解氧、化学需氧量、活性磷酸盐、无机氮、石油类和重金属等参数,分别采用单因子标准指数、有机污染指数、富营养化指数和综合水质指数等评价方法,综合评价水环境质量状况。结果表明,乐清湾海域水体受到严重污染,处于严重富营养状态,水环境质量较差,其中无机氮和活性磷酸盐含量过高是重要影响因素。     

综合空间相关性和区域分异性方法的上海海洋环境监测站位优化

综合无机氮和活性磷酸盐的海水水质类别现状进行空间分区,拟合无机氮和活性磷酸盐全局半变异函数和局部半变异函数。通过留一交叉检验方法确定统计推断方法,无机氮采用分层克里金插值方法,使得平均绝对误差和误差方差最小;活性磷酸盐采用普通克里金插值方法,使得平均绝对误差和误差方差最小。原则上调整现有站位数的10%,综合考虑对无机氮和活性磷酸盐插值标准差的变化影响,以及对不同水质类别面积的影响,确定去掉冗余的7个历史站位。7个站位均分布在劣四类水区域的长江口南支、北支、和杭州湾北部近岸区域,这些区域站点密集,水体中各要素含量变化不大,水团混合较均匀。优化删减掉的7个站位调整到三类和四类水质分区中,或者无限制区域的优化调整,发现调整优化的站位主要分布在水质类别变化过渡的区域,因此,不同水质类别的分界带以及海域边界处是站位调整优化的关键区域。     

港湾海洋环境监测站位布设方法研究——以象山港为例

本文在水质污染物扩散模拟的基础上结合港湾生物、水质、水团、水动力等分区特征,确定港湾监测代表单元,结合质心点计算方法,建立港湾海洋环境监测站位优化布局方法,并在象山港进行示范。结果表明:(1)象山港作为典型半封闭港湾,水交换能力较差,水团分布相对均匀,根据无机氮、活性磷酸盐水质模拟结果及港湾生态分布特征,象山港分成9个区,各区内主要水质指标及生物生态特征基本一致。(2)采用质心点计算方法,在象山港9个区及区间(分界线)共设置16个代表性站位,各站位可作为象山港落潮时无机氮、活性磷酸盐、温、盐、生物等指标的监测站位;(3)站位优化验证结果表明,优化前后2组数据之间无显著性差异,说明优化后的16个监测站位能较好地代表象山港海域的生态环境质量,其所表征的监测信息量与现有监测站位的信息量等效。     

象山港海洋生态环境评价方法研究

本文基于1988—2014年的监测数据,针对象山港海洋生态环境状况,建立了象山港海洋生态环境评价的科学方法,结果表明:(1)根据象山港生物生态、水质、水动力、水团提出了三类三级评价指标体系,其中水质指标的确定综合考虑了水体中主要超标物质、长时间序列的波动及变化趋势;(2)根据东海E2断面、象山港及口门监测数据统计分析确定象山港的活性磷酸盐和无机氮的环境污染变化推荐基准年分别为1993年和1992年;结合频数分析法,象山港海域活性磷酸盐和无机氮的推荐基准值分别是0.023mg/L和0.50mg/L;(3)评价分级根据生态环境现状及分区衔接确定为3个等级,其中水质指标选择2011年25%、75%所对应的营养盐浓度值为分级依据;(4)评价结果表明,2011年象山港从口门至港底生态环境分别为好、较好、一般,2014年为好、较好、一般、差;与2011年相比2014年象山港2、4、5、7、8、9区的综合环境有所下降。     

2003年烟台四十里湾海域主要水质指标分析

2003年四十里湾赤潮监测资料显示:整个水域呈贫营养状态,磷酸盐为浮游植物生长的限制因子。无机氮、磷酸盐主要以陆源径流得以补充,硅酸盐主要以沉积物释放,通过海水上下混合得以补充,均以浮游植物的消耗而减少;叶绿素a与磷酸盐呈正相关关系。     

渤海水环境无机氮污染风险研究

渤海海域污染日趋严重, 无机氮是主要的污染因子, 对无机氮未来趋势的预测及风险空间分布的分析可为减缓和管理渤海海域污染提供依据。本文基于2000 到2011 年渤海无机氮的趋势性监测数据, 用IDW 插值和回归分析方法对其发展趋势进行预测, 并根据其发展趋势预测今后5 年渤海海域无机氮含量, 划分了渤海无机氮污染的高、中、较低和低风险区, 为渤海无机氮污染控制提供科学依据。     

基于大规模围填海和陆源排污压力下的广西钦州湾环境容量变化及损失评估

在2004–2019年间,人类通过大规模围填海以及陆源排污等活动对钦州湾造成了不可逆转的深远影响。本文基于卫星遥感影像和海图资料,利用非结构网格有限体积海洋模型建立的高精度钦州湾水动力–水质模型,分析了十几年来人类活动的累积效应对钦州湾水质的影响。受围填海和陆源排污两者的影响,钦州湾内化学需氧量（COD）的浓度略有下降（0.976 mg/L下降到0.909 mg/L）,但湾内无机氮（DIN）和无机磷（DIP）的浓度分别从0.146 mg/L和0.023 mg/L增加到0.230 mg/L和0.027 mg/L,无机氮的浓度增加较为显著;统计结果表明,湾内超四类水质海域面积和重度富营养化水域面积大幅度增加,水质环境状况不容乐观。此外根据钦州湾内排污的特点,利用分担率法计算了不同时期下钦州湾的环境容量,结果表明湾内排污量远超最大允许排污量,茅岭江、钦江两条河流的排污量亟需削减;由于围填海导致的海湾面积减小和水交换能力降低,钦州湾环境容量较2008年有明显下降。对茅尾海局部采用排海通量最优法的计算表明,茅岭江应当分担比钦江更多的排污量,才能有利于茅尾海内的水质改善。通过估算发现双重人为压力共...     

粤东柘林湾增养殖区氮磷的分布特征及其富营养化状态评价

根据1999年10月至2000年9月对广东柘林湾每月一次的监测结果，分析了柘林湾海域氮磷的分布特征和来源，并用营养状态质量指数（NQI）法评价了增养殖区的营养水平。结果表明：柘林湾海域氮磷的分布特征表现为西、北部海区大于东、南部海区，近岸高于离岸的基本格局，其主要来源为陆源排污和海水养殖自身污染。目前，柘林湾整个海区处于严重富营养化水平。     

基于GIS空间分析的海底表层沉积物粒度分布特征插值研究

为了对比研究不同空间插值方法在沉积物粒度空间分布表述上的精度及适用性,在2004年11月荣成宁津小型海湾-黑泥湾综合调查的基础上,探讨了表层沉积物粒度参数的空间插值,比较了IDW(反距离加权法)、Kriging(克里金插值法)、Spline(样条插值法)与NN(自然邻域法)4种GIS空间分析方法的特征、差异及实效性,并对影响插值结果准确性的因素进行分析。结果显示,在黑泥湾表层沉积物粒度结果的空间插值计算中,从插值准确性和空间表达能力两方面考虑,IDW,Spline,Kriging和NN中以IDW法较为适宜,但要考虑到"牛眼效应"的出现会与局部实际情况存在差异;Kriging法和NN法的插值结果准确性较高,但其空间表达能力稍逊;Spline法在近岸带表层沉积物粒度特征插值中的应用性相对较差。海洋调查要素空间分布的内在规律性是控制插值结果的主要因素,表层沉积物分布以长期稳定的潮流、地形特征为主导因素,呈现由岸向海条带状分布的特征。数据均匀分布区域的插值结果要优于边界区和突变区;另外,在选取的3个观察尺度上,不同插值方法的误差均与野外取样网格间距呈显著线性正相关。     

苍南沿浦湾浅海养殖区水质质量评价

根据2013~2015年对沿浦湾浅海养殖区的水质进行的监测与分析资料,采用富营养化指数法和有机污染指数法对该海域海水营养状况和有机污染状况进行了评价.结果表明,该养殖区海水的溶解氧(DO)和化学需氧量(COD)含量符合国家二类海水水质标准,超过二类标准的指标为无机氮(DIN)、活性磷酸盐(PO_4~(3-)-P)和石油类.该养殖区春、冬两季水质指标超标情况较为明显,春季超标指标为无机氮和石油类,冬季超标指标为无机氮和活性磷酸盐.该养殖区的富营养化程度日趋严重,而有机污染程度总体不高.     

Developing a new grey dynamic modeling system for evaluation of biology and pollution indicators of the marine environment in coastal areas

Pollution of the marine environment leads to corresponding changes within the ecosystem. Thus, evaluation of the marine environment for management purposes, which is a procedure complicated by multi-hierarchy, multi-factors, and multi-uncertainty, should be considered from both ecological and environmental standpoints. Currently, the lack of consideration of the relationship between bio-indicators and water pollution in marine environmental evaluation hinders the efforts of conventional modeling approaches in this field. This paper presents an innovative dynamic modeling system that we call the grey dynamic modeling system (GDMS). This system synthesizes the analytic hierarchy process (AHP), grey target theory (GTT), and grey forecasting modeling approaches (GM(1,1)), and it takes both ecological and environmental factors into account during evaluation and forecasting of the marine environment in coastal areas. To effectively eliminate the subjective errors of the traditional AHP process, the GTT analysis is used to replace expert scoring, which defines the grey relational grades of the bio-indicator indices(BI) and the water pollution indices(WPI).The structure of the AHP then is applied to link the bio-indicators and pollution, which enables the system to generate the primary factors necessary for the evaluation of the marine environment from both ecological and pollution perspectives. The new modeling system was used to evaluate and forecast the marine eco-environment in the Tianjin section of Bohai Bay, China. This case study highlights the key features of the approach. The bio-indicator indices(BI) and water pollution indices(WPI) monitoring data from 2002 to 2007 of 8 monitoring sites are input to this dynamic modeling system and the results illustrate the following: Pollution of the study area is currently serious and tends to be worse in the future, and the worst areas are sites 2, 3, and 4 based on their key pollution indices biochemical oxygen demand (BOD), dissolved inorganic phosphorus (DIP), and dissolved inorganic nitrogen (DIN)) which have the main effects on marine eco-system. These results can be used as the basis for marine environmental manager to define the key pollution factors, key pollution sites and the pollution trends of the marine environment of the whole study area.     

湄洲湾海域夏秋季水质状况

１９９２年夏季和秋季对湄洲湾海域水质进行两期的调查研究，除观测主要水文气项目外，重点调查水化学要求，监测项目：盐度、ＰＨ、溶解氧、化学耗氧量、生化需氧量、无机氮、活性磷、石油类等。本文将调查数据整理分析。