多小波在浮游植物群落組成熒光測定技術(shù)中的應(yīng)用.pdf

1、赤潮在全球及我國近海頻發(fā)，規(guī)模不斷擴大，已經(jīng)成為全社會共同關(guān)注的海洋生態(tài)環(huán)境問題。據(jù)統(tǒng)計，近60多年來我國大陸沿海共發(fā)生赤潮265次，其中東海發(fā)生頻率最高。因此迫切需要建立一種快速、實時、有效的浮游植物群落組成測定技術(shù)，以實現(xiàn)對赤潮的常規(guī)和應(yīng)急監(jiān)測。熒光技術(shù)是近年來逐步發(fā)展起來的一種浮游植物種類測定技術(shù)，熒光光譜能夠為不同種類浮游植物提供各自專屬的特征光譜信息。此外，由于這一方法的靈敏度較高，儀器使用簡便，因此易于實現(xiàn)現(xiàn)場實時檢測。

2、r>　　 在對我國近海海域赤潮發(fā)生期間與非赤潮期間浮游植物群落組成特點進行總結(jié)研究的基礎(chǔ)上，本文最終選取了實驗室培養(yǎng)的43種我國近海常見的優(yōu)勢藻種和赤潮浮游植物進行研究，所選藻種分別屬于7個門32個屬。其中硅藻門9屬14種，金藻門6屬6種，綠藻門4屬4種，甲藻門6屬11種，黃藻門2屬2種，隱藻門1屬2種，藍藻門4屬4種。
　　 在實驗室培養(yǎng)環(huán)境下，分別測得上述浮游植物在不同光照、不同溫度、不同生長周期的活體三維熒光光譜，利用多

3、小波分析、非負最小二乘等技術(shù)建立了我國近海典型浮游植物赤潮藻種及優(yōu)勢種的門-屬分級識別技術(shù)。具體取得如下研究成果：
　　 1.選用兩種多小波函數(shù)(GHM多小波和SA4多小波)對掃描得到的活體浮游植物三維熒光光譜進行特征提取，依次得到不同的尺度分量及小波分量，應(yīng)用Bayes判別原理選擇了最佳的識別特征分量，初步選取兩種多小波的第二層尺度分量Ca2、第三層尺度分量Ca3以及二者的聯(lián)合Ca2-Ca3作為特征熒光光譜分量。
　　

4、 2.分別選用GHM多小波和SA4多小波所選取的浮游植物特征熒光光譜，通過系統(tǒng)聚類分析分別提取得到兩種多小波的三種標準譜庫Ca2標準譜庫、Ca3標準譜庫以及Ca2-Ca3標準譜庫，并結(jié)合使用非負最小二乘法建立浮游植物熒光識別技術(shù)。分別使用兩種多小波的三種標準譜庫對所培養(yǎng)浮游植物的單種藻樣品和模擬混合藻樣品在門類、屬類水平上進行分級識別，最終依據(jù)識別結(jié)果選定兩種多小波的最佳標準譜庫。對于GHM多小波而言，Ca2-Ca3標準譜庫識別結(jié)果最佳

5、：單種藻樣品在門類水平上的識別正確率平均為94.4％，屬類水平的識別正確率平均達到92.7％。對于SA4多小波而言，Ca2標準譜庫的識別結(jié)果最佳：單種藻樣品門類水平上的識別正確率平均為94.6％，屬類水平的識別正確率平均為92.7％。將掃描得到的單種藻樣品的原始熒光光譜經(jīng)過一系列的數(shù)據(jù)前處理后按照一定的比例兩兩進行光譜擬合，分別采用兩種多小波標準譜庫進行門屬識別，結(jié)果表明當不同種類的浮游植物熒光光譜分別按照3：1、4：1、6：1、9：1

6、的比例兩兩混合時，GHM多小波Ca2-Ca3標準譜庫在門類水平上的平均識別正確率范圍為97.6％～97.9％，屬類水平上的平均識別正確率范圍為66.8％～90.7％;SA4多小波Ca2標準譜庫在門類水平上的平均正確識別率范圍為98.3％～99.1％，屬類水平上的平均正確識別率范圍為63.1％～91.6％。當模擬混合比例不低于4:1時，門類水平的識別正確率＞95％，屬類水平的識別正確率＞70％；當模擬混合比例不低于6：1時，屬類水平上的識

7、別正確率可達80％以上。
　　 3.對于實驗室所做的實際混合藻樣品而言，GHM多小波Ca2-Ca3標準譜庫在門類水平的平均識別正確率為90.1％，屬類水平的平均識別正確率76.4％。SA4多小波Ca2標準譜庫門類水平的平均識別正確率為90.9％，屬類水平的平均識別正確率74.2％。對于膠州灣調(diào)查水樣以及麥島圍隔水樣的識別，兩種多小波標準譜庫在門類水平上均能達到90％以上正確識別，屬類水平上的識別正確率不低于80％。