基于主成分-聚类分析法的沙埕港海域水质状况评价

通过对2012年沙埕港海域水质调查数据的主成分分析,并利用聚类法,对12个调查站位进行分类。根据分析结果对水质状况进行评价。结果显示沙埕港水质污染情况总体是从湾中部往湾顶和湾口逐渐加重。中部区域主要污染因子为无机污染物,湾顶和湾口的主要污染因子为油类和重金属。主成分-聚类分析较为客观地反映了实际情况,可较好地应用于海洋环境评价。     

基于马尔可夫模型的天津海域污染治理投资策略研究

以天津约3 000 km2的海域环境质量为研究对象,运用马尔可夫法对天津海域2003-2007年的水质数据建立不同类别水质的海域转移概率模型,并引入污水排放量和水污染治理投资两个变量,采用多元回归分析法拟合转移概率同污水排放量和水污染治理投资之间的函数关系,研究为达到不同的污染治理目标而付出的污染治理投资,为天津海域环境治理投资决策提供了一定的参考意见.     

基于主成分分析的近海水质评价模型及其应用研究——以雷州半岛海域为例

为建立适用于近岸海域水质的评价模型,依照《国家海水水质标准》构建了1个包含13种水质指标信息、共计400个假设采样站位的数据样本。通过计算其KMO统计量、球形检验及相关矩阵发现,各水质指标间存在较大相关性,故可利用主成分分析方法进行分析。针对13个水质指标,仅前2个特征根大于1的主成分是有效的,且它们可以代表原假设数据81.25%的信息。利用前2个主成分建立了可完全区分四类水质的自动分类图版,即水质评价模型。根据上述水质评价模型绘制了2010年雷州半岛近岸海域的水质类型专题图。分析表明,雷州半岛的湛江港湾、鉴江口海域及铁山港区为第四类水质,东海岛西南、鉴江口外海、徐闻东北角海域、流沙湾及江洪港海域为三类水质,其它区域为一、二类水质。本研究较好地反应了雷州半岛近岸海域水质分布状况,可为该海域海洋环境综合治理及利用提供一定参考。     

夏季三亚半山半岛帆船港附近海域水质环境特征分析

三亚半山半岛帆船港是海南第一座世界级的帆船港,是"沃尔沃"国际帆船赛亚洲唯一经停港,位于三亚珊瑚礁国家自然保护区实验区的北部边缘。为了解帆船港运营以来对附近海域的水质环境影响,根据三亚半山半岛帆船港附近海域2013年6月的水质调查资料,对该海域环境质量状况进行了分析,运用单项水质参数法、水体有机污染指数法和富营养化指数法对三亚半山半岛帆船港附近海域水质进行分析和评价。结果显示:帆船港附近海域水质主要受三亚河径流影响,帆船港附近海域水质处于良好状态,帆船港的运行未对附近海域的水质环境产生较大影响。采用主成分分析法得出影响海水富营养化的主要驱动因子,结合历史资料分析,提出对半山半岛帆船港水域环境质量管理的措施,为相关部门提供管理的理论基础和技术支撑。     

辽宁近岸海域水质演化及对近海陆域生态水文格局的响应

根据1991-2000年对辽宁省近岸海域水质的连续监测资料,采用秩相关系数法对辽宁近岸海域水质做了定量评估,结果表明,辽宁省近岸海域海水水质较差,主要污染物为无机氮、活性磷酸盐、石油类和Pb,2000年全省近海海域各类功能区水质总达标率仅为48．1％。秩相关系数趋势预测表明：除COD有下降趋势外,其他主要污染物均有逐年上升趋势,且无机氮的上升趋势最为显著。辽宁省在沿海改革开放的初期,沿海海域的水环境做出了相当大的牺牲：20世纪90年代的中后期水质有了明显的改善,陆域非点源污染对近岸海域水质污染的贡献较大;各主要污染物在各海域的变化不同。生物学指标整体上显示,大连海域和营口海域水质在枯水期要好于丰水期,表现出明显的季节变化。无机氮与石油类和COD呈现出正相关关系,COD与石汕类、活悱磷酸盐和Pb呈现出弱正相关关系,水质PCA结果进一步表明辽宁近海海域水质污染除工业污染外,近海陆域非点源污染对水质污染的贡献最大。生态水文参数的主成分分析(PCA)及与主要污染物的回归分析结果表明,近海海域水质演化受到近海陆域生态水文过程的影响较大,无机氮受到近海陆地水开发影响最大;活性磷酸盐、石油类受到水文过程因子的影响最大;COD和Pb受到农业开发活动的影响最大。建议在辽宁省海水质综合整治的过程中,要加强对近海陆域生态水文过程的调节,实施海陆一体化的综合治理模式。     

基于综合指数法的长江口及其邻近海域水质环境综合评价

根据1998-2006年在长江口及邻近海域监测得到的水质要素数据,利用层次分析法(AHPM)和主成分分析法(PCAM),建立了该海域水质环境综合评价指标体系,并计算得到2006年长江口及邻近海域水质环境综合指数及其分布状况,分析了不同分区水质环境综合指数的变化趋势.结果表明:(1)与等指标权重相比,通过监测数据赋予各个...     

天津近岸海域海水富营养化评价及其主成分分析

于2013年7月对天津近岸海域海水营养盐和叶绿素a等水质因子进行采样调查,运用营养状态质量指数法和富营养化指数法对该海域海水富营养化水平进行评价,采用主成分分析法得出海水富营养化的驱动因子。结果表明,调查海域80.95%站位的无机氮以及61.90%站位的活性磷酸盐为劣四类海水水质;营养状态质量指数法评价与富营养化指数法评价结果基本一致:在北塘入海口周围近岸海域指数最高,其次为子牙新河入海口周围近岸海域,远岸海域的指数较低;影响调查海域海水富营养化的驱动因子为总氮和总磷。     

大鹏液化天然气接收站冷排水对海域水体环境的影响初探

以2002—2015年水质环境调查数据为基础,利用主成分分析法(Principal Components Analysis,PCA)分别对大鹏液化天然气LNG(Liquefied Natural Gas)接收站附近水域以及大鹏湾海域的水质环境变化情况进行了分析,在对海域污染变化情况分析的基础上,比较了大鹏液化天然气接收站附近水域和大鹏湾海域的水体环境的变化趋势,辨析了大鹏液化天然气接收站运营前后对区域水体环境的影响。研究表明,大鹏湾海域整体水质状况和各水质级别海域面积占比较为稳定,其海域内污染源的情况也处于基本稳定的状态,接收站附近水域和大鹏湾海域水体环境呈现一致的变化趋势,大鹏液化天然气接收站对大鹏湾海域以及其附近水域水体环境质量几乎没有产生影响。     

基于时空矩阵方法对福建省海湾水质变化特征分析

基于2005—2011年8月和2012—2015年5月、8月的水质监测数据，应用水质指标的主成分分析结果，对福建省海湾划分环境单元，通过时空矩阵方法对福建省海湾水质指标变化特征进行了分析。结果显示:（1）通过主成分分析，4个水质指标聚成两类成分，磷酸盐和叶绿素a聚为一类主成分，硝酸盐和溶解氧聚为另一类主成分；（2）以主成分权重值为坐标，划分福建省海湾表层水体为6个环境单元，以此建立水质指标相对含量的时间序列组合矩阵，对福建省海湾水质指标变化分析；（3）水质指标时空矩阵表现出一定的周期性变化趋势，环境单元的指标变化模式具有同步性，指标含量变化的绝对值从叶绿素a到营养盐再到溶解氧呈轻微增长；（4）两类主成分具有一定相关性，营养水平高低影响营养-浮游植物动态关系，当磷酸盐含量高于0.03 mg/L、硝酸盐含量高于0.25 mg/L，且营养盐时间周期变化显著时，叶绿素a时间周期变化与营养盐发生同步联动效应；（5）夏季福建省海湾水体生产力较低，大量陆源有机物输入、降解耗氧，表层溶解氧含量降低明显；（6）福建省海湾主要受两种性质差异很大的水体影响，富含高营养盐径流水团影响了河口及邻近海域的环境单元，而福建省南部海湾主要受台湾暖流及上升流影响，台湾暖流是东海海域磷酸盐的重要来源。     

基于主成分分析法的闽江口及其近岸水域水质评价

选取2016年4月、7月和10月闽江口及其近岸水域7个调查点位的盐度、悬浮物、pH、溶解氧、化学需氧量、氮营养盐和重金属等15项监测指标数据，采取主成分分析法分析了该水域的水质，明确影响该水域水质的主要污染因子。结果表明：15项监测指标转换提取为4个主成分，解释82.153%的方差。从时间分布来看，闽江口及其近岸水域在4月份水质较差、10月份次之、7月份较好。从空间分布来看，近河口水质较差而远离河口水质较好。影响该水域污染水质的主要驱动因子是pH、COD、氮营养盐和Cd。研究结果对于进一步了解闽江口及其近岸水域水质情况具有重要意义，同时也为福建省海洋管理的科学决策提供支持。     

西太平洋杜氏枪鱿(Uroteuthis duvaucelii)群体形态差异分析

杜氏枪鱿(Uroteuthis duvaucelii)为西太平洋海域广布种,形态特征易受地理阻隔和生态环境等因素影响。采用形态学观察和多元统计分析方法(包括主成分分析、判别分析、聚类分析和单因素方差分析),对采自南通、宁波、南麂岛、东山、汕头、阳江和泰国湾的杜氏枪鱿7个自然群体共202个样品的形态差异进行了比较分析。结果显示:雌、雄群体主成分分析都得到5个主成分,累积贡献率分别为63.395%和67.591%,主成分1和主成分2的散点图均显示各群体存在重叠;雌雄群体的综合判别准确率分别是58.7%和57.3%;雌、雄群体的聚类分析结果基本一致,将7群体分成两支:泰国湾群体与南通、阳江群体聚为一支,宁波、南麂岛、东山和汕头群体聚为一支;所有群体形态测量指标的单因素方差分析结果无显著差异。泰国湾雄性第三腕大吸盘角质环齿数只有7个,与其他群体(11~15个)差异极显著,雌性个体角质环无显著差异。此外,扫描电镜结果显示泰国湾和阳江样品的齿舌形态和大小具显著差异。研究结果为杜氏枪鱿种质资源保护、合理利用与科学管理提供基础资料。     

用多元分析法研究泥蚶(Tegillarca granosa)氨基酸地区差异

采用贝克曼System6300氨基酸分析仪检测了7个地区泥蚶群体的氨基酸种类及含量,并利用多元分析法对这些群体的氨基酸含量差异进行了比较研究。聚类分析结果表明,7个泥蚶群体中,乐清和韩国群体间的氨基酸含量差异最小,汕头群体与其他6个群体间的氨基酸差异程度最大。通过软件分析,构建3个能反映氨基酸信息的综合性指标——主成分1、主成分2和主成分3,三者的贡献率分别为50.138%、23.332%和15.619%,累计贡献率高达89.089%。     

越冬对池塘专养模式下中华鳖(Trionyx sinensis)形质的影响特征

根据目标养殖生物的形质特征变化,研究其生存对策因养殖环境的持续性改变而发生切换的途径与机制,具有重要的理论与应用价值。利用池塘专养模式下2⁺龄余姚本地品系中华鳖(Trionyx sinensis)同生群个体越冬前后的生物学测定数据,在比较体尺比例性状、肥满度指数、重长系数和脏器质量比例性状的基础上,采用主成分分析和判别分析方法,系统开展了越冬对中华鳖形质的影响特征研究。结果表明:(1)所涉29项体尺比例性状、4项肥满度性状、4项重长系数性状和19项脏器质量比例性状中,越冬前后具显著差异(P<0.05)的分别为25项、2项、2项和12项,即越冬对实验鳖的形质特征具显著影响,实验鳖具通过饰变形质以响应越冬胁迫的生存适应对策;(2)经主成分分析,提取到的5个特征值均大于1的主成分,其累积贡献率达80.427%,其中PC₁可归纳为以强化就近寻食为主要特征的公共因子,PC₂可归纳为以减少入泥阻力进而降低入泥呼吸能耗为主要特征的公共因子,PC₃、PC₄和PC₅可统归为以减脂强体助力越冬入泥挖掘能力为主要特征的公共因子;(3)采用逐步判别法,以判别贡献率较大的头长/躯干长、颈长/躯干长、背甲长/躯干长、左前肢长/躯干长和左前肢下臂长/躯干长为自变量,所建Fisher分类函数方程组可较清晰区分越冬前后实验个体,其中两者的个体判别准确率和综合判别准确率均为96.67%。研究结果揭示了中华鳖越冬前后生存对策发生切换的机制,可为其越冬生物学研究及构建养殖管理技术体系提供基础资料。     

四明山脉溪流区水产经济动物棘胸蛙(Paa spinosa)同生群两性亲体间的形质差异

随机选取养殖于四明山脉溪流区的棘胸蛙3年龄同生群人工养成群体中的雌、雄亲体各84只作为研究材料,采用聚类分析、主成分分析和判别分析方法研究了棘胸蛙同生群两性亲体间的形质差异。结果表明:(1)在所涉20项生物学测定指标和25项形质评价指标中,两性亲体间具显著差异的分别为17项和16项,两者基于形质评价指标均值计算所得的欧氏距离为0.305(P0.01);(2)经主成分分析,提取到的5个特征值均大于1的主成分,累计贡献率达80.841%,其中第一主成分可归为与脏器质量配置相关的能量代谢因子,第二主成分可归为以头宽和吻长为代表的与口腔空间大小有关的食物吞咽因子,后三个主成分可归为以足肢比和眼间距为代表的与寻食、跳跃和抱食能力相关的捕食功能因子;(3)采用逐步判别法,以判别贡献率较大的L1(前足长/前肢长)、L5(吻长/肩宽)、L7(眼间距/头宽)、W2(胃质量/心质量)、W4(肺质量/心质量)、W6(性腺质量/心质量)为自变量,所建Fisher分类函数方程组可较清晰地区分棘胸蛙两性亲体,雌、雄亲体判别准确率P1、P2分别为84.52%、83.53%和83.33%、84.34%,综合判别率为83.93%。     

用陆地卫星数据描绘渤海湾海河口区不同污染等级

Okamoto (1969)指出，多变量的主成分具有变差最优性、信息损失最小性、相关最忧性和回归最优性等最优性质，因此多变量的主成分分析被广泛应用于自然科学和社会科学多种领域。由于主成分可以看作所研究的某个复杂事物的一个概括(肯德尔，1975),并可根据主成分所提供的数据，按数值大小排列顺序分级，因此主成分分析也被遥感界应用于区分不同水质(Klemas et al, 1981)。 本文以渤海湾西北部海河、永定新河河口区的陆地卫星数据作主成分分析，以显示河口区海水不同污染等级。同时以河口区各站位实测的多项有机污染数据作主成分变换，按主成分数值大小，将各站位分为不同污染等级。计算表明，遥感数据显示的不同污染等级的地理分布与实测数据是一致的。     

尼罗罗非鱼(Oreochromis niloticus)不同月龄性状的主成分与判别分析

采用主成分与判别分析的方法,研究尼罗罗非鱼形态性状的增长规律,并判定其最佳生长季节体格与月龄的关系。选择2—5月龄尼罗罗非鱼各100尾,测量体长、头长、躯干长、体高、尾柄长、尾柄高、体宽和体重共8个性状,并对其进行主成分与判别分析。主成分分析结果表明:尼罗罗非鱼各月龄的体型特征参数间均有不同程度的正相关(P<0.05),体重与体长、体高的相关性最显著;不同月龄尼罗罗非鱼性状的主成分有所不同,主成分1:2—5月龄均相同为增重因子;主成分2:2—4月龄均为尾柄因子,而5月龄是躯干因子;主成分3:2月龄是头部因子,3—4月龄是躯干因子,5月龄是尾柄因子。通过建立判别式来判断错过最佳生长季节尼罗罗非鱼的体格与大小相符的月龄,判别结果表明,总的判别准确率为99.25%,其中2—4月龄尼罗罗非鱼的判别准确率为100%。     

橄榄蚶三个地理群体的形态差异分析

运用多变量形态度量学分析方法,采用9项生物学形态性状指标比较了中国橄榄蚶(Estellarca oliva-cea)3个地理群体间的形态差异.聚类分析和主成分分析结果表明,浙江三门群体和浙江灵昆群体形态较为接近,江苏通州群体的趋异程度较大.主成分分析构建了两个主成分,第一主成分贡献率为47.73%,第二主成分贡献率为13.56%,累计贡献率为61.29%.贝体凸扁、壳厚和前后端形状等形态性状决定了橄榄蚶不同地理群体的形态差异,其形态变异主要与栖息地水温和底质有关.     

一种改进的地理加权回归模型水深反演方法

利用多光谱卫星遥感影像反演浅海水深是水深测量的一种重要方式。提出一种基于主成分分析的地理加权回归模型(PCA-GWR),采用WorldView-2多光谱卫星遥感影像数据,对经过数学变换后的波段反射率数据先进行主成分分析,将得到第一主成分量进行地理加权回归分析,并与双波段比值模型、多波段线性模型和地理加权回归模型(GWR)的水深反演结果进行比较。结果显示,各个反演模型反演水深值与实测水深值的相关系数r均大于0.75,其中PCA-GWR模型水深反演结果最好,r为0.96、RMSE为1.56 m、MAE为1.06 m。研究表明,PCA-GWR模型可有效去除数据变换后的冗余信息,降低数据空间非平稳性,具有较高的反演精度与可靠性,适用于浅海水深反演。