利用SOFM网络评价杭州西湖水质的时空变化

根据西湖8个采样点2000年1月至12月的常规监测数据和多次模拟调试找出影响西湖水体的主要水质因子作为自组织人工神经网络的输入变量,利用网络的无差别分类能力,建立多指标水质综合评价的自组织特征映射网络(Self-Organizing Feature Map)模型,探索各个湖区不同时段的富营养化状况.结果表明,利用SOFM人工神经网络对西湖水体进行时空分类的结果直观、清晰,从空间上看,小南湖的水质较好,而北里湖的较差;从时间上看,一、二月份水质较好,五到十月份水质较差.说明人工神经网络模型能有效合理的模拟富营养化进程中的非线性行为,并能准确评价西湖水质的富营养化状况,为及时有效的提出控制措施提供科学的依据.     

2010年夏季珠江口海域颗粒有机碳的分布特征及其来源

于2010年8月对珠江口海域20个站位的颗粒有机碳(POC)进行采样,分析了POC的空间分布特征,讨论了POC与环境因子之间的关系,并利用碳稳定同位素(δ13C)分析了POC的来源及其贡献率。结果显示,研究区域POC的浓度范围98.5—1929.8μg/L,平均浓度541.9μg/L,空间分布总体呈现自北部海域向中部海域逐渐降低,中部海域至南部海域又逐渐升高,底层大于表层的特点。总悬浮颗粒物、叶绿素a、水动力是影响POC空间分布的重要原因。研究区域总悬浮颗粒物δ13C值的变化范围-27.05‰—-21.03‰,平均为-24.57‰,反映出珠江口海域颗粒有机碳为陆源和水生源混合来源,其分布呈现沿盐度梯度自口门内向口门外逐渐递增,底层高于表层的特点。陆源输入和海洋生物生产是影响δ13C值分布的主要原因。运用二元混合模型计算得知,珠江口北部和中部海域POC以陆源有机碳为主,贡献率平均为64%;南部海域POC以水生源有机碳为主,贡献率平均为68%。与20多年前相比,POC的分布特征与来源已经发生了改变,珠江口海域含沙量减少与营养盐含量增加可能是导致POC组成发生变化的主要原因。     

基于SOFM网络的生态水文区划

生态水文区划对缓解区域水资源开发利用和生态环境保护之间矛盾起到了重要作用。本文基于自组织特征映射(self-organizing feature map,SOFM)人工神经网络建立了生态水文区划模型。首先运用主成分分析法从众多生态水文指标中提取出能代表绝大部分信息的主成分指标;其次依据提取的主成分指标,利用系统聚类得到区域聚类谱系图;而后构建SOFM神经网络,依据网络结果和系统聚类谱系图,划分合理的生态水文区。以福建省泉州市为例进行了生态水文区划研究,将研究区划分为4类区域,各区域具有明显的生态水文特征,针对不同区域特征,提出了常规、加强、较为严格和最为严格4种生态环境保护和水资源开发策略。     

风对枯季伶仃洋水体交换的影响

利用MIKE3构建珠江东四口门三维水动力模型, 对枯水期不同方向的风作用下伶仃洋余流的变化进行研究, 并在水动力模块的基础上耦合对流扩散模块, 研究各方向平均冬季风对伶仃洋水体交换的影响。结果表明: 伶仃洋深槽区存在明显垂向环流, 且随着大小潮发生变化; 由于垂向环流的存在, 深槽和浅滩的余流对风的响应规律不同, 小潮时的余流变化幅度比大潮大; 伶仃洋的水体平均存留时间从湾顶到湾口先增加后减小, 由于径流冲刷作用, 内伶仃洋的水体平均存留时间比外伶仃洋短; 在北风、东北风的作用下伶仃洋水体平均存留时间等值线在浅滩向南移动, 在深槽向北移动, 内伶仃洋水体平均存留时间增大, 外伶仃洋减小; 季平均的东风作用下内伶仃洋的水体平均存留时间变化不大, 但外伶仃洋明显减小。     

珠江口伶仃洋海域底层游泳动物的季节变化

珠江口伶仃洋海域是渔业资源的重要栖息地,近年来由于人类活动的加剧导致生态环境质量下降。为进一步了解栖息环境恶化对渔业资源的影响,于2009年8月至2010年4月采用底拖网在珠江口伶仃洋海域进行了游泳动物4个季节的调查。共鉴定游泳动物92种,其中鱼类54种,甲壳类32种和头足类6种。游泳动物种数夏季最高,为52种,春季最低,仅35种,春、夏季和冬、春季种类季节更替显著。优势种组成较为稳定,以日本蟳(Charybdis japonica)、黑斑口虾蛄(Oratosquilla kempi)和棘头梅童鱼(Collichthys lucidus)为主要优势种,其中日本蟳为全年优势种,平均尾数密度占总密度的8.07%～26.22%。游泳动物资源密度和尾数密度季节变化趋势一致,均为夏季最高,秋季和春季次之,冬季最低。珠江口伶仃洋海域温度和盐度有明显的季节变化,夏季和秋季温度较高,盐度较低,冬季和春季温度较低,而盐度较高。温度是伶仃洋海域游泳动物种类和数量季节变化的主要因子。与历史资料比较,珠江口主要经济鱼、虾类出现小型化趋势。     

基于SOM聚类方法在临床检验知识发现中的应用

目的:探讨基于自组织特征映射网络的知识发现方法在建立应用临床检验项目的门诊患者聚类模型中的适用性,为临床检验决策支持系统的建立提供参考.方法:以2009-2011年西安市两所最大的综合医院的内科门诊患者就诊资料为训练样本,运用MatlabR2009b软件包中的SOM Tool Box工具箱建立应用临床检验项目的门诊患者的自组织映射网络聚类模型.用Excel软件绘制柱状图描述各组门诊患者的疾病特征.结果:自组织特征映射网络训练学习后,得出聚类结果,输出结果与临床检验决策真实值具有一定一致性,训练结果表明患者的聚类结果有一定的临床意义.患者性别、年龄、3年累计临床检验项目数、疾病特征对聚类模型的贡献较大.结论:自组织映射方法对应用临床检验项目的门诊患者聚类效果较好,具有较高的应用和推广价值,可为临床检验决策支持系统的研究提供方法学依据.     

珠江口大型底栖生物群落生态特征

2006年夏季和冬季分别对珠江口附近海域进行了大型底栖生物调查.调查共鉴定出大型底栖生物245种,多毛类最多(140 种).其中夏季共获大型底栖生物153种,多毛类最多(91种);冬季共获大型底栖生物157 种,多毛类最多(93种).夏冬季调查都有出现的生物种类65种.夏季珠江口大型底栖生物平均生物量为14.313 g/m2,平均丰度为205.3 ind/m2.冬季珠江口大型底栖生物平均生物量为13.077 g/m2,平均丰度为168.8 ind/m2.大型底栖生物种类数、生物量和丰度均呈现由河口内向外海增加的趋势.根据Bray-Curtis相似性系数矩阵数据对调查区域的大型底栖生物群落做了聚类(CLUSTER)和多维排序尺度(MDS)分析.结果显示,夏季可以划分为3类生物群落,冬季可以划分为5类生物群落.群落生物多样性分析结果显示,夏季珠江口北部和中部比南部生物多样性低;冬季珠江口北部生物多样性最低.利用丰度生物量比较曲线分析了大型底栖生物群落受干扰程度.结果表明,夏季大型底栖生物群落未受到干扰;冬季珠江口最北部生物群落Ⅰ处于中等干扰程度,其它生物群落未受干扰或受轻微干扰.海区大型底栖生物分布受珠江冲淡水的影响较为明显.     

珠江口康氏侧带小公鱼鱼卵的空间分布特征

根据2013年8月、2017年8月、2019年8月、2020年8月在珠江口海域的生态调查数据,分析了珠江口康氏侧带小公鱼(Stolephorus commersonnii)鱼卵的空间分布特征及其与水团的关系,并利用高斯模型研究了鱼卵分布对盐度的适应性。结果表明：根据对温、盐度数据的K-means聚类分析,将调查海域分为径流水、咸淡混合水和南海高盐水3种水团;康氏侧带小公鱼鱼卵在咸淡混合水和南海高盐水区域均有一定数量分布,而在径流水中基本无分布;曲线拟合结果显示,2020年8月调查的鱼卵丰度和海水表层盐度(sea surface salinity, SSS)的关系符合高斯模型,康氏侧带小公鱼鱼卵分布的SSS最适值为16.28,最适范围为11.76～20.80,耐受范围为7.24～25.32;康氏侧带小公鱼鱼卵主要分布在珠江口中部的内伶仃岛以南,青洲、桂山岛周边,以及大屿山岛附近水域;在珠江口北部,其分布范围随着径流水势力的消长而发生变化;在东南部30 m以深的陆架区,基本无康氏侧带小公鱼鱼卵分布。     

基于GIS和人工神经网络模型的区域生态旅游适宜度评价——以浙江省为例

区域生态旅游适宜度评价作为区域资源理论与旅游开发活动的结合点,对于区域产业布局和宏观调控具有重大意义。从区域生态旅游适宜度概念出发,以旅游资源条件、生态环境质量和社会经济条件构建评价指标体系,并借助于GIS空间分析功能和人工神经网络模型中自组织特征映射网络方法,对浙江省72个县级行政单位的区域生态旅游适宜度进行聚类分析。根据聚类结果分异情况,把研究区域分为生态旅游最适宜区、高度适宜区、中度适宜区、一般适宜区和重点建设区,对各区的生态旅游适宜度进行了评价,并从区域可持续发展角度提出了相应的开发保护对策,为各区旅游产业定位和发展方向提供科学依据。     

珠江口表层沉积物石油类含量、分布及变化趋势

采用紫外分光光度法测定了2006、2009、2010和2011年夏季珠江口表层沉积物中的石油类含量,并与历史数据进行了比较。结果表明:5年中夏季珠江口表层沉积物的石油类平均含量分别为127.2μg/g、318.0μg/g、134.1μg/g、和118.5μg/g;珠江口内站位的石油类含量明显高于口外站位;相同站位的石油类含量年际间波动较大;本世纪的石油类含量明显高于二十世纪八九十年代。以《海洋沉积物质量》第一类标准来评价,4年珠江口表层沉积物石油类含量的站位超标率分别为0、25%、10%和5%。影响珠江口海域沉积物中石油类含量的主要因素有陆源排污输入、溢油和水动力条件等。     

珠江口横琴岛海域春季大型底栖生物调查分析

2008年月对珠江口横琴岛海域底栖生物进行调查采样分析,共发现采泥底栖物种33种,包括多毛类、软体类、甲壳类和棘皮类4种类型,从种类上比较,多毛类为优势种,占总种数的42.42%.调查海域以奇异稚齿虫Paraprionospio pinnata、异蚓虫Heteromastus filiformis和栉状长手沙蚕Magelona crenulifrons为主要优势种.横琴岛海域底栖生物的总栖息密度为236.3ind·m^-2,从栖息密度上比较,多毛类占绝对优势,占总栖息密度的71.94%.调查海域总生物量为3.0g·m^-2,以软体动物为主,占总数量43.8%.平均多样性指数H'为2.6,平均均匀度指数J为0.83.利用生物多样性指数进行评价的结果为轻中污染.相比于其他研究成果,横琴岛海域底栖生物无论是生物量、丰度还是多样性指数和均匀度,在整个珠江口海域处于相对高值区域.     

珠江口浮游桡足类的生态研究

根据2002～2003年珠江口12个航次的调查资料,分析了浮游桡足类种类组成、优势种演替和丰度的时空变化,探讨其影响因素。以表层盐度(S)变化将调查海域划分三个区域:I区(S<25)、Ⅱ区(2530)。结果表明:调查海域共出现桡足类65种,Ⅱ区和Ⅲ区的种类多于I区;桡足类的平均丰度为118ind·m^-3,三个区域之间的比较为Ⅱ区(165ind·m^-3)>I区(129ind·m^-3)>Ⅲ区(62ind·m^-3),春、夏季的丰度高于冬季;优势种有明显的时间和区域上的变化。I区9个航次的研究结果表明:I区桡足类种类较少;各月份之间的平均丰度差别大,由河口内往外呈增加趋势。盐度是影响珠江口桡足类种类组成和数量变化的主要因素。     

自组织特征人工神经网络在庞泉沟自然保护区植物群落分类中的应用

人工神经网络是较新的数学分析工具,其中的自组织特征映射网络（SOFM）具有较强的聚类功能。应用SOFM网络对庞泉沟自然保护区植物群落进行了分类研究。在讨论了SOFM网络的数学原理、聚类方法和步骤的前提下,分类过程在MATLAB（6.5）神经网络工具箱（NNTool）中编程实现。结果将89个样方分为13个植物群落类型。分类结果符合植被实际,生态意义明确,表明SOFM网络可以很好地反映植物群落的生态关系,是非常有效的植物群落数量分类方法。     

深圳市西海岸和海域生物资源多样性的管护

本文着重介绍生物多样性管护区的基本含义和要求,结合深圳市西海岸和海域的特点,提出建立珠江口南海海岸和海洋生物多样性管护区,以发挥该区域的资源优势和持续利用,为建设深圳特区做出应有的贡献。     

海州湾水质污染空间分布及来源

有效识别海州湾海域水质特征,可为其海洋环境的保护和管理提供决策参考。依据2009年12月33个站位的环境调查数据,采用聚类分析划分调查站位类别并识别其空间相似性,通过因子分析探讨海水主要污染源组成和空间分布特征。空间聚类分析显示,海州湾南北两侧污染状况存在区域差异性(南高北低),各入海河口影响区域可划分为不同类型,连云港滨海新区北侧和龙王河口北侧的污染类型与其他站位具有明显差异。因子分析表明,影响海州湾水质的主成分有4类,包括来自临洪河口的陆域污染影响(营养盐类、铜、锌),海洋工程活动对沉积物的扰动(铅、铜、锌),临洪河口和岚山港区的组合影响(溶解氧、汞)和特定区域污染(铬),其方差贡献率分别为47.4%、16.4%、13.9%和9.1%。分析结果表明,海州湾水质具有明显空间分布特性,海洋环境调查站位的布设需兼顾到不同类型区域,方能全面反映海洋水质环境现状。     

基于广义可加模型的珠江口中华白海豚栖息地偏向性研究

基于2013年12月—2014年9月珠江口水域20个站位的10类海水水质因子数据(p H、深度、表层水温、盐度、溶解氧、叶绿素a、化学需氧量、活性磷酸盐、无机氮、活性硅酸盐),结合珠江口水域中华白海豚Sousa chinensis的密度分布,首次利用广义可加模型(GAM)分析了珠江口中华白海豚密度分布与海水水质因子的关系。结果表明:建立的模型运行良好,GAM对中华白海豚密度分布的总偏差解释率达86.3%。影响中华白海豚密度分布的主要水质因子为深度、化学需氧量、活性磷酸盐以及盐度。中华白海豚主要栖息于水深15 m以内,盐度10‰~30‰之间的水域。化学需氧量和活性磷酸盐与其密度分布的相关性提示环境污染因子对其密度分布造成了一定的影响。     

广州海域环境质量评价

根据2003年8月至2004年8月的水质调查数据,运用水质质量单项标准指数法、综合指数WQI法和富营养化评价法,对广州海域环境质量进行评价.结果表明,广州海域主要污染物质为DIN、PO₄^3--P、油类、Cu和Pb,其年平均浓度分别为1.87 mg·L^-1、0.049 mg·L^-1、0.107 mg·L^-1、6.07 μg·L^-1和1.43 μg·L^-1.其中,DIN的污染情况最严重,所有监测站位DIN含量均超过四类海水水质标准,其平面分布呈现从湾内向湾外递减的特征.受珠江径流和陆源排污等的影响,广州海域大部分处于重度污染,且严重富营养化,其单项污染指数、综合污染指数和富营养化指数的平均值分别为2.22、6.80和48.44,表现为从湾内向湾外递减的趋势,高值区均出现在黄埔港至狮子洋海域.     

珠江口伶仃洋中华白海豚栖息地利用对海岸线等变迁的响应

沿岸鲸豚类栖息地易受人类活动的干扰，导致其分布和核心栖息地发生变化。珠江口-漠阳江口中华白海豚种群是目前所知全球范围内最大的种群，其中伶仃洋水域是其重要的栖息地。近年来，珠江口伶仃洋周边城市发展带来的人类活动增加，白海豚的生存压力日益增大，分析伶仃洋中华白海豚对栖息地环境变化的响应，研究对应的保护策略显得非常迫切。以多源陆地资源卫星Landsat为数据源，通过影像分析近43年珠江口伶仃洋围填海造成的海域流失，结合近20年来采用截线抽样法收集的海豚观测数据，运用含障碍核插值（Kernel interpolation with barriers）方法，分析白海豚的分布及核心栖息地的变化。结果显示：1986-2015年期间，研究区域内流失的海域面积为344.08km²；目击分布离人工海岸线的平均距离大于自然海岸线的平均距离，目击分布到自然海岸线和人工海岸线的平均距离均在减小，表明过去20年白海豚的栖息地使用选择发生了一些变化，被迫适应人类活动的干扰；1997-2016年白海豚的分布范围呈现先增加后减小，白海豚栖息地使用的重心偏向伶仃洋东部水域，核心栖息地趋向主航道和无人海岛附近水域萎缩，可能是海豚因海域食物资源减少而迫不得已的选择。不同时期，珠江口中华白海豚国家级自然保护区所覆盖的核心栖息地比例呈递减趋势，占比由79.9%下降到49.4%，当前有必要对保护区范围和功能区作出一些优化调整，以适应栖息地使用的变化格局。     

珠江口超微型浮游植物时空分布及其与环境因子的关系

对珠江口及近海区域进行了夏季和冬季超微型浮游植物(0.2-3μm)调查,分析了其时空分布及其与环境因子的关系.夏季,珠江口浮游植物密度与磷酸盐成显著正相关,且N/P远远高于30,表明浮游植物受到P限制.夏季超微型藻数量比冬季高一个数量级,其丰度与盐度成显著正相关而和营养盐(溶解性无机氮(DIN),PO4-P,SiO4-Si)显著负相关,表明珠江口超微型藻受到径流的负面影响,表现出其数量在虎门附近海域低,随着咸淡水混合程度的加剧逐渐增大的分布特征;超微型浮游植物叶绿素a在总叶绿素a中的比例也表现为河口上游低,到万山群岛附近海域达到最大,推测近海高光照、低营养盐更适宜超微型藻的生长,同时也说明超微型浮游植物适应贫营养环境的生态特点.     

深圳近岸养殖牡蛎体内污染物研究

2002年4月25日至8月22日对深圳近岸养殖牡蛎体内的污染物(Cu、Pb、Cd、Zn、Ni、总Cr、总Hg、无机As、石油烃)进行了调查,分析了上述污染物的含量和牡蛎对养殖水体中污染物的浓缩能力,并对其食用质量和养殖海域水体的使用功能进行了评价。结果表明:大亚湾牡蛎体内污染物水平较深圳湾和珠江口低,前者海域养殖牡蛎基本符合要求,只要采用相应的技术进行养殖后的净化处理,该海域养殖的牡蛎可安全食用,后者海域养殖牡蛎体内多项指标超过评价标准,食用质量较差。大亚湾海域可作Ⅰ、Ⅱ类功能使用,深圳湾和珠江口近岸海域作为Ⅲ类功能使用更为合理。牡蛎对污染物浓缩系数依次为Zu>Cu>Cd>Pb>总Cr>Ni>总Hg,其中Zn、Cu、Cd的浓缩系数远大于1000。