郭楊

摘要：空間插值法在大尺度環(huán)境要素分析方面具有較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。海洋領(lǐng)域具有采樣布點(diǎn)范圍廣、間距大、采樣困難等特點(diǎn)，空間插值法為海洋領(lǐng)域研究提供了非常有利的工具。因海洋的流動(dòng)性、邊界的不確定性，在應(yīng)用空間插值法對(duì)海水質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)需更深入的研究。

關(guān)鍵詞：空間插值；海水；環(huán)境質(zhì)量

中圖分類號(hào)：P746 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20170132008

引言

空間插值法對(duì)于評(píng)估采樣點(diǎn)周圍空白區(qū)域的環(huán)境屬性信息十分重要，在大尺度環(huán)境要素的分析和表征方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)和價(jià)值，成為各領(lǐng)域研究區(qū)域變量空間分布的基本方法。近些年近岸海域環(huán)境質(zhì)量由于沿海城市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展有所下降，應(yīng)該充分利用空間插值對(duì)海水質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，了解更真實(shí)全面的海水環(huán)境質(zhì)量，對(duì)我國(guó)海洋環(huán)境的監(jiān)管和治理都有著十分重要的意義。

1空間插值法

空間插值技術(shù)形成于20世紀(jì)50年代，常用于將離散點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為連續(xù)的數(shù)據(jù)曲面，利用已知數(shù)據(jù)求得未知數(shù)據(jù)的一種方法?？臻g插值可以有多種不同分類，常用的克里格插值法、反距離權(quán)重、普通克里金、徑向基函數(shù)及混合插值法等。影響空間插值方法的精度及適用性的因素較多，在應(yīng)用時(shí)需要選擇合適的插值方法。目前空間插值法在氣象、土壤、降水、空氣質(zhì)量等領(lǐng)域均有應(yīng)用。

2海水質(zhì)量評(píng)價(jià)

根據(jù)國(guó)內(nèi)相關(guān)研究結(jié)果，我國(guó)存在著由于沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來的近岸海域環(huán)境質(zhì)量污染的問題，無機(jī)氮和活性磷酸鹽存在超標(biāo)現(xiàn)象，水體呈一定程度富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)。海水質(zhì)量評(píng)價(jià)是海洋環(huán)境評(píng)價(jià)最重要內(nèi)容，通過對(duì)化學(xué)需氧量、溶解氧、生化需氧量、活性磷酸鹽、鉛、銅等因子的濃度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，采用單因子評(píng)價(jià)、富營(yíng)養(yǎng)化和有機(jī)污染等進(jìn)行評(píng)價(jià)反映水質(zhì)變化。單因子逐級(jí)評(píng)價(jià)方法仍為我國(guó)近岸海域環(huán)境質(zhì)量公報(bào)中海水質(zhì)量評(píng)價(jià)方法。單因子指數(shù)法簡(jiǎn)便易行，可以迅速直觀地得到水質(zhì)各參數(shù)的污染狀況，但該方法只考慮污染最嚴(yán)重的因子，其他因子作用被弱化，具有一定的片面性，無法反應(yīng)整體污染情況。

3空間插值在海水質(zhì)量評(píng)價(jià)中的應(yīng)用

為更好的掌握海洋整體污染情況，需要充分利用已有的監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的數(shù)據(jù)來獲得未知數(shù)據(jù)，了解污染物大范圍空間分布情況，空間插值法為此提供有利工具。但目前我國(guó)將空間插值方法應(yīng)用于海水質(zhì)量評(píng)價(jià)中的研究較少。李冕等以2011年7-9月渤海無機(jī)氮的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過一種只適應(yīng)凸包選節(jié)點(diǎn)的方法改進(jìn)了原有IDW插值模型，進(jìn)行了海水污染物空間分布狀況研究，較為準(zhǔn)確的反應(yīng)污染物的分布趨勢(shì)。尹維翰等使用反距離加權(quán)、樣條函數(shù)法和克里金對(duì)渤海各類水質(zhì)面積進(jìn)行了插值分析，克里金插值法更在渤海海域污染面積評(píng)估中應(yīng)用，為海區(qū)海水污染面積評(píng)估提供了理論依據(jù)。林琳等以珠江口浮游植物豐度數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，利用反距離加權(quán)、徑向基函數(shù)、普通克里格進(jìn)行插值運(yùn)算，較客觀模擬出浮游植物豐度的總體分布趨勢(shì)，其中徑向基函數(shù)法表現(xiàn)出最高的精確度?？蔓惸鹊纫藻\州灣20個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對(duì)化學(xué)需氧量、無機(jī)氮、活性磷酸鹽等對(duì)水質(zhì)影響較大的指標(biāo)進(jìn)行空間插值分析，估算出化學(xué)需氧量、無機(jī)氮、活性磷酸鹽及幾種重金屬的剩余環(huán)境容量，為環(huán)境治理提供依據(jù)。吳翠晴等以錦州灣高錳酸鹽指數(shù)、無機(jī)氮、無機(jī)磷指標(biāo)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，利用反距離加權(quán)、徑向基函數(shù)、普通克里格方法和營(yíng)養(yǎng)指數(shù)方程，對(duì)錦州灣海水富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)進(jìn)行了評(píng)價(jià)，結(jié)果與傳統(tǒng)評(píng)價(jià)方法相比，所給出的富營(yíng)養(yǎng)化空間分布圖可直觀、準(zhǔn)確地反映該海域的富營(yíng)養(yǎng)化狀況。

4探討

近岸海域環(huán)境要素具有空間相關(guān)性、依賴性和異質(zhì)性，因此在現(xiàn)階段人力、財(cái)力和技術(shù)裝備能力有限的情況下，空間插值模型是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的有效方法。研究顯示空間插值法在海水水質(zhì)面積、浮游植物豐度、剩余環(huán)境容量及富營(yíng)養(yǎng)化等方面的應(yīng)用初步獲得了一定進(jìn)展，但應(yīng)該特別注意在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)該充分考慮到插值參數(shù)的優(yōu)化和方法的選擇?？臻g插值法為海水質(zhì)量評(píng)價(jià)提供了一種思路，如何發(fā)揮更好的作用需要在今后的研究中進(jìn)一步完善。