科研進(jìn)展
重慶研究院在水庫(kù)水體富營(yíng)養(yǎng)化研究中取得系列進(jìn)展
時(shí)間：2017-09-20編輯：信息所大數(shù)據(jù)挖掘機(jī)應(yīng)用中心
日前，重慶研究院大數(shù)據(jù)挖掘及應(yīng)用中心在水庫(kù)水體富營(yíng)養(yǎng)化研究中取得系列進(jìn)展，相關(guān)研究成果發(fā)表在Ecological Indicators、Chemometrics and intelligent laboratory systems和Water Resources Management等期刊上。
富營(yíng)養(yǎng)化是一種氮、磷等營(yíng)養(yǎng)鹽含量過(guò)多所引起的全球性水環(huán)境問(wèn)題，受到世界各國(guó)政府和學(xué)者的高度關(guān)注。為有效防止富營(yíng)養(yǎng)化的發(fā)生，保障水體的正常功能，對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化程度進(jìn)行科學(xué)評(píng)價(jià)是一個(gè)重要前提。它是水環(huán)境科學(xué)管理的基本手段，可為富營(yíng)養(yǎng)化的防治提供決策依據(jù)。在富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)中通常會(huì)面臨三種問(wèn)題：
一是知識(shí)冗余及其不確定性問(wèn)題：由于影響富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)的因素眾多并具有很多不確定性，這種冗余和不確定性來(lái)源多個(gè)方面，如不同地域間的影響因素不同，以及人為活動(dòng)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)不同等；二是監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的獲取具有一定的隨機(jī)性：包括監(jiān)測(cè)人員的個(gè)體操作差異、統(tǒng)計(jì)方法的選用差異以及監(jiān)測(cè)儀器的精度差異和故障問(wèn)題；三是監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的獲取成本：在富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)中，各監(jiān)測(cè)指標(biāo)數(shù)據(jù)的獲取代價(jià)并不相同，如總磷(TP)、總氮(TN)和高錳酸鹽指數(shù)(CODMn)的在線監(jiān)測(cè)需要消耗大量試劑和能量用于復(fù)雜的消解過(guò)程，因而其獲取代價(jià)高于葉綠素a(Chl-a)、透明度(SD)等指標(biāo)。
針對(duì)以上三種問(wèn)題，研究團(tuán)隊(duì)分別提出了一種粗糙集與多維云模型的混合模型、一種動(dòng)態(tài)的奇異粗糙集模型和一種基于半監(jiān)督分類(lèi)技術(shù)的富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)模型。與主流富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)模型比較，上述模型從信息科學(xué)角度出發(fā)，實(shí)現(xiàn)了高質(zhì)量的富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)，主要體現(xiàn)在：（1）評(píng)價(jià)結(jié)果優(yōu)于主流分類(lèi)及富營(yíng)養(yǎng)評(píng)價(jià)模型。其不僅能評(píng)價(jià)富營(yíng)養(yǎng)級(jí)別，還能預(yù)測(cè)富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)值，預(yù)測(cè)效果理想；（2）能協(xié)助專家在區(qū)域內(nèi)的所有水華異常項(xiàng)中分析出某次水華前兆異常項(xiàng)的最小集合，減小了問(wèn)題求解規(guī)模，為水華預(yù)測(cè)提供了客觀依據(jù)，以此輔助決策者快速準(zhǔn)確的評(píng)估水質(zhì)以及估計(jì)其發(fā)展趨勢(shì)。（3）不僅能針對(duì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)大數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)快速評(píng)價(jià)處理，還能利用部分低代價(jià)監(jiān)測(cè)指標(biāo)幫助或取代部分高代價(jià)監(jiān)測(cè)指標(biāo)實(shí)現(xiàn)富營(yíng)養(yǎng)化的準(zhǔn)確評(píng)價(jià)。本系列項(xiàng)目研究成果將有助于對(duì)大型水庫(kù)富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題的科學(xué)認(rèn)知評(píng)價(jià)和監(jiān)測(cè)預(yù)警。
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