基于水信息技術(shù)的渤海灣水生態(tài)環(huán)境特性及模擬研究.pdf

1、渤海灣是一個(gè)半封閉的淤泥質(zhì)淺水海灣，與外海的水交換能力較弱。隨著沿海經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和近岸排污量的增加，水體富營養(yǎng)化和赤潮災(zāi)害頻發(fā)等海洋水生態(tài)環(huán)境問題日趨明顯。近岸海域水生態(tài)環(huán)境特性及模擬方法的研究，對(duì)認(rèn)識(shí)海洋生態(tài)過程、保護(hù)近岸海洋生態(tài)系統(tǒng)和海洋管理有重要的意義。
　　 由于水生態(tài)環(huán)境的高度復(fù)雜性、非線性和時(shí)空特異性，系統(tǒng)的內(nèi)部作用機(jī)理及其動(dòng)態(tài)變化過程還未被完全知曉，使得單純用傳統(tǒng)的基于機(jī)理或假設(shè)的確定性水生態(tài)動(dòng)力學(xué)模型方法受到了

2、限制。隨著包括遙感在內(nèi)的海洋生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)信息量的飛快增加，越來越多的信息學(xué)技術(shù)被應(yīng)用于水生態(tài)環(huán)境的研究中。本文利用現(xiàn)代水信息技術(shù)，系統(tǒng)地研究了近岸海域水生態(tài)環(huán)境的特性及建模方法。
　　 本文首先分析了近岸海域水生態(tài)環(huán)境的特性及模擬研究中需要解決的問題：如何有效地提取出海量數(shù)據(jù)中潛在有用的信息和知識(shí)；如何準(zhǔn)確地分析水生態(tài)環(huán)境的空間特性；如何有效地模擬水生態(tài)環(huán)境的高度復(fù)雜性和非線性關(guān)系；如何在動(dòng)態(tài)演變中體現(xiàn)出空間異質(zhì)性和局部相互作用

3、的影響；如何有效地耦合水動(dòng)力學(xué)模型和生態(tài)模型。
　　 其次，利用數(shù)據(jù)挖掘方法和空間數(shù)據(jù)分析方法對(duì)渤海灣水生態(tài)環(huán)境特性進(jìn)行了分析。聚類分析、關(guān)聯(lián)分析和決策樹分析提取出了渤海灣水生態(tài)環(huán)境中一些潛在的知識(shí)；空間自相關(guān)和空間自回歸分析的研究表明渤海灣各生態(tài)環(huán)境指標(biāo)具有高度的正空間自相關(guān)性，同時(shí)發(fā)掘了渤海灣赤潮前后的一些特性及異?，F(xiàn)象。
　　 然后利用非確定性的軟計(jì)算方法研究近岸海域水生態(tài)系統(tǒng)的高度復(fù)雜性和非線性關(guān)系，建立了基于混

4、合軟計(jì)算方法的生態(tài)模型Eco_HSC，研究表明該模型能較好地反映出各站位葉綠素a濃度實(shí)測值的變化趨勢，并具有較強(qiáng)的泛化能力；利用元胞自動(dòng)機(jī)(CA)的局部網(wǎng)格動(dòng)力學(xué)優(yōu)勢，綜合考慮了局部作用、空間差異和外在因子的影響，建立了基于CA-SVM的渤海灣遙感葉綠素濃度模型，研究表明該模型總體上能較好地反映出渤海灣空間上葉綠素濃度的時(shí)空變化特征。
　　 最后，探討了確定性方法與非確定性方法的結(jié)合。通過將水動(dòng)力學(xué)模塊的模擬結(jié)果引入到的CA-S