漳河流域多尺度遥感信息提取支持下的非线性水环境评价方法研究

The crisis of water quality is the most complex challenge in China. As the complex ecological system of watersheds, its ecological crisis evaluation is very complex resulting in the spatial heterogeneity and continuity of the biological and physical process. In this proposal,taking the Zhang River watershed as the typica lexperiment region,whichi is one of the upper reaches of Hai River in the half arid region,the study content will be carried as follow.At first, the pollution database will be constructed based on the station monitoring.Secondly,facing the problem of using the method of "factor weight" and "weighted mean" linear model to realize membership degree change, the non-linear membership degree change definition and computation method will be studied. Thirdly, the watershed local water qulaity assessment model will be constructed,which includes the monitoring data assessment model, the synchro assessment model and the pre-assessment model.For the watershed non-point pollution,the multi-scale remote sensing information extracting technologies of water quality factors with spatial heterogeneity characteristics and the pollution load computing method will be studied.And the contrast analysis between the remote sensing data and the settled station observation data will be operated. The research achievement will lay foundation for the water quality abnormity identifying and the construction of safety ecological pattern. The study subject is a multi-subject study and the achievement will provide theoretic and technological reference for the water environment protection of watershed.

水环境危机是我国生态环境中最复杂且最具挑战性的问题。流域是一个复合生态系统，具有典型的空间异质性和生物学过程、物理环境过程的连续性，所以基于流域尺度上的生态风险评价非常复杂。选取位于半干旱区的海河上游之漳河流域为典型实验区，在强化定点监测基础上，建立漳河流域污染监测数据库；针对我国在水环境评价中过于看重因子权重和用"加权平均"线性模型实现因子隶属度到目标水体隶属度转换的现状，研究隶属度转换的非线性界定及其计算方法，为水环境评价中污染物整合提供非线性算法支持；建立包含实测数据评价模型、同步评估模型和评估预测模型在内的流域局部水环境评价、预测系统；对非点源污染，研究基于空间异质性水质安全要素多尺度遥感信息提取的N、P、COD等污染负载输出定量计算方法，并进行遥感数据反演和定点观测试验的对比分析。为漳河流域水环境异常识别体系和生态安全格局的构建奠定基础。

水环境危机是我国生态环境中最复杂且最具挑战性的问题。流域是一个复合生态系统，具有典型的空间异质性和生物学过程、物理环境过程的连续性，所以基于流域尺度上的生态风险评价非常复杂。本项目以漳河上游流域为典型试验区，开展基于“全局-局部”的流域水质安全要素多尺度分步提取新方法，流域水质安全要素与污染负荷的关系， 流域水质安全要素的非线性整合方法及评价模型等内容的研究。通过4年的努力，按计划顺利完成了任务。提出了“全局-局部”结合的流域水质安全要素多尺度分步提取新方法，在“全局”范围内，通过采用监督分类中的最大似然法，结合DEM参与的决策树和人际交互方法得到满足精度标准的部分分类结果；对于“局部”特定类型地物的精细化识别，通过引入“局部”像元与“全局”分类结果的多类型空间关系来构建多层次的中间特征输入，从而完成混淆像元的划分。分别以集雨区和小流域为研究单元，分析了漳河上游流域水质安全要素与污染负荷关系及其空间格局分布规律，形成了漳河上游流域三类关键水质安全要素的污染负荷输出空间格局分布图。针对水质安全要素污染控制状态评价的“不确定性”参量选择问题，提出了不受一致性干扰的定权方法。提出了以“去冗”为特色的流域水质安全要素的非线性整合理论及评价模型。通过揭示指标隶属度中包含对水体分类的冗余值入手，建立针对隶属度转换的冗余理论；用冗余理论界定隶属度转换的非线性、并推导去冗算法实现隶属度转换，由此解决了水质评价中的非线性计算问题。以漳河岳城水库上游流域为典型试验区，构建了水质安全要素的时空数据库体系及评价软件系统，开展了流域水环境生态风险评价实验。相关研究成果发表学术论文10余篇以上，其中SCI/EI4篇以上；申请软件著作权2项，出版英文著作1部，超过预期成果指标。研究成果为漳河流域水环境异常识别体系和生态安全格局的构建奠定了坚实的基础。