基于GIS的近海水环境要素空间分布特征插值方法研究

发布时间：2017-05-15 03:01

  本文关键词：基于GIS的近海水环境要素空间分布特征插值方法研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着滨海湿地水环境研究进一步深入，，要求我们得出更大尺度区域水环境现状。近海沉积物痕量元素的空间分布反映了相关海陆区域环境质量现状，其研究对于区域环境保护与资源开发具有重要意义，需要进行大量现场采样，但大范围的相关研究实施难度大、且成本过高；目前主要通过在空间布点取样调查的基础上进行空间插值的方法来解决这个问题。 文章基于GIS空间分析模块，对雷州半岛近海沉积物实测同步提取态痕量金属数据分别使用反距离权重法(inverse distance weighted，IDW)、张力样条法(tension spline，TS)和普通克里格法(ordinary kriging，OK)进行空间插值。通过独立数据集验证法、交叉验证法及插值图像对比分析，对各插值方法进行了初步的选取。 针对未达预期精度要求的插值结果本文分别进行以下尝试：对插值区域划分并将所得栅格图融合从而有效的消除了Cd、Cr应用TS插值所出现的负值区域；通过提高V数据的正态性，提高了V利用OK法插值所得插值图的精确度；通过利用最大值、平均值和最小值，拟定测定值与估计值的之间的一元二次回归方程，并进行栅格计算，发现该方法针对平均相对误差（mean relative error，MRE）较高的Al取得较好效果，有效的消除了OK法产生的平滑效应。 针对本次采样点位布置存在的问题，文章从采样点的疏密程度、条带效应的避免、辅助数据的选取、采样尺度的确定以及采样方法选取五个方面提出一些建议。在今后雷州半岛滨海湿地同类型大尺度调查研究中，建议采用地质采样法，将人工规则布点与随机布点相结合，尽量避免点位呈单纯的横纵直线分布，采样点位之间间隔应尽量在2.5Km以内。 所得12种痕量金属插值结果图中：有8种痕量金属（Al、Co、Cu、Mn、Ni、V、Zn、As）结果图由OK法插值所得；有2种痕量金属（Fe、Sn）结果图由IDW法插值所得；Cd结果图综合利用了TS和OK法进行插值；Cr结果图综合利用了TS和IDW法进行插值。其中MRE最大的是V（钒），MRE值为145%，最小的是As，MRE为21%。12种痕量金属结果图的MRE均小于150%，达到预期精度目标。
【关键词】：GIS 空间分布特征 插值方法
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：P208;X145
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 图索引8-10
• 表索引10-11
• 目录11-13
• 第一章 绪论13-18
• 1.1 研究背景及研究意义13-14
• 1.2 插值方法选取的国内外研究进展14-15
• 1.3 目前存在的主要问题15
• 1.4 研究内容15-17
• 1.5 技术路线图17-18
• 第二章 基于 GIS 的近海沉积 As 空间分布特征插值方法选择18-33
• 2.1 材料与方法18-23
• 2.1.1 研究区域概况18
• 2.1.2 数据来源18-19
• 2.1.3 插值方法简介19-22
• 2.1.4 验证方法22-23
• 2.2 结果与讨论23-32
• 2.2.1 插值方法独立的数据集验证比较分析23-24
• 2.2.2 三种空间插值方法所得插值图对比24-26
• 2.2.3 IDW 与 OK 栅格计算图对比分析26-28
• 2.2.4 交叉验证法分析28-32
• 2.3 小结32-33
• 第三章 其他痕量金属的适用性研究33-52
• 3.1 参数的选取33
• 3.2 独立数据集验证法计算结果33-42
• 3.3 小结42-52
• 第四章 插值图精度的提高52-79
• 4.1 TS 法的负值消除52-57
• 4.1.1 Cd 的负值消除52-54
• 4.1.2 Cr 的负值消除54-57
• 4.2 对比分析正态分布数据对克里金的影响57-63
• 4.2.1 提高数据正态性58-60
• 4.2.2 对比分析变换前与变换后的插值精度60-63
• 4.3 平滑效应的消除63-70
• 4.3.1 数据平滑效应表示和计算方法64
• 4.3.2 校正函数建立与插值表面校正64-70
• 4.4 小结70-79
• 第五章 采样点布置以及插值区域尺度对克里金插值影响79-88
• 5.1 本次勘测采样点位布置所存在的问题79-86
• 5.1.1 采样点的疏密程度79-80
• 5.1.2 布置采样布点位避免条带效应80-81
• 5.1.3 辅助数据的选取81-82
• 5.1.4 采样尺度的确定82-83
• 5.1.5 采样方法选取83-86
• 5.2 对雷州半岛滨海湿地采样设计的反思与建议86-88
• 第六章 结论和展望88-91
• 参考文献91-99
• 硕士学位期间取得的研究成果99-101
• 致谢101-102
• 附件102

【参考文献】

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  本文关键词：基于GIS的近海水环境要素空间分布特征插值方法研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：366714