面向环境质量等级划分的加密采样空间布局优化方法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    41601425
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    19.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    D0114.地理信息学
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Environmental quality category delineation is one of the most important aims in resource and environment field, for instance delineation of forbidden cultivated areas, delineation of areas for environmental remediation, statistics of areas of different water quality categories, functional partition of sea closed to shore. Different from global mean estimation and spatial interpolation, environmental quality category delineation only focuses on estimation the relationship between the unknown value of the target variable and the threshold. And also the environmental quality categories of spatial units are usually spatially continuous because of spatial autocorrelation. Thus to improve the delineation precision of environmental quality categories, more sampling points should be laid in the transition area of environmental quality categories in additional sampling. However, because the sampling points of primary survey are usually sparse and would produce large errors and uncertainty in estimated result, it’s hard to recognize the true qualities transition area. What’s more, application has different requirements on two types of errors in categories delineation. The above-mentioned problems cannot be solved by available spatial sampling optimization method. Aiming at these problems, this program plans to put forward a spatial layout optimization method for additional sampling of environmental quality categories delineation. In this method, the non-parametric estimation method would be employed for inference and its estimation result with confidence interval would be used to constitute the error index quantizing the probability of wrong category delineation. Also the control parameters of two types of errors and balance between local and global delineation precision would be integrated with the error index to design the spatial layout optimization objectivity function. The proposed method would save the survey and monitoring cost, improve the delineation precision of environmental quality categories, serve for the differentiated, delicacy and scientific management of resource and environment, and contribute to the development of theories and methods of multi-phased spatial sampling design.
环境质量等级划分(如禁产区划分、土壤修复区划定、海域功能区划等)是环境调查和监测的一项重要目标。不同于总体估计和空间插值,等级划分只需要准确估计目标变量取值与等级划分阈值之间的大小关系,而同时由于环境质量等级具有空间连续性,加密采样时应该将样点布设在等级过渡地带。但是由于初步调查的样点一般较为稀疏,导致等级估计结果具有较大的不确定性,难以反应真实的等级过渡情况,而且具体应用对两类等级划分错误也有不同的控制要求,已有采样优化布局方法不能有效解决上述问题。因此,本研究拟基于非参数估计结果与概率阈值的关系构造反映错划可能性的指标,结合两类错误的控制参数以及研究区局部与全局等级划分的准确性构造优化目标函数,提出面向环境质量等级划分的加密采样空间布局优化方法。研究成果能节约调查和监测成本,提高等级划分精度,为差别化、精细化和科学化的环境管理、利用和治理提供数据基础,并推动多阶段采样设计方法的发展。

结项摘要

环境质量等级划分是环境调查和监测的一项重要目标。不同于总体估计和空间插值,等级划分只需要准确估计目标变量取值与等级划分阈值之间的大小关系,同时由于环境质量等级具有空间连续性,加密采样时应该将样点布设在等级过渡地带。但是初步调查的样点一般较为稀疏,导致等级估计结果具有较大的不确定性,难以反应真实的等级过渡情况,而且具体应用对两类等级划分错误也有不同的控制要求,给等级划分加密采样空间布局带来了困难。对此,本项目在实际需求调研的基础上,基于空间统计量及其概率分布,提出了针对正态分布数据和非正态分布数据以及单指标和多指标的环境质量等级自适应划分方法和加密采样布局优化方法,与支持多目标采样的多路径空间模拟退火同步优化算法,并研发了相应的实现软件,为环境质量等级划分统计推断与采样优化提供了一整套解决方案。项目研究成果充实了面向等级划分目标的统计推断方法和采样优化方法,丰富了空间采样与统计推断方法体系,已经在土壤与海洋环境调查监测与统计推断中的到了初步的应用。将进步一推进项目成果在农用地土壤环境质量类别划分、工矿企业土壤污染修复区边界划定、水环境监测与水质面积估算中的应用。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(1)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
Assessment of pollutant mean concentrations in the Yangtze estuary based on MSN theory
基于MSN理论的长江口污染物平均浓度评估
  • DOI:
    10.1016/j.marpolbul.2016.09.021
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Marine Pollution Bulletin
  • 影响因子:
    5.8
  • 作者:
    Jing Ren;Bing-Bo Gao;Hai-Mei Fan;Zhi-Hong Zhang;Yao Zhang;Jin-Feng Wang
  • 通讯作者:
    Jin-Feng Wang
基于Rserve和GIS Server的农田环境管理决策支持系统
  • DOI:
    10.16186/j.cnki.1673-9787.2018.01.009
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    河南理工大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    潘瑜春;谢晓明;高秉博;李晓岚
  • 通讯作者:
    李晓岚
Error index for additional sampling to map soil contaminant grades
用于绘制土壤污染物等级的额外采样的误差指数
  • DOI:
    10.1016/j.ecolind.2017.02.011
  • 发表时间:
    2017-06
  • 期刊:
    Ecological Indicators
  • 影响因子:
    6.9
  • 作者:
    Gao Bingbo;Liu Yu;Pan Yuchun;Gao YunBing;Chen Ziyue;Li Xiaolan;Zhou Yanbing
  • 通讯作者:
    Zhou Yanbing
Optimization of Shanghai marine environment monitoring sites by integrating spatial correlation and stratified heterogeneity
空间相关性与分层异质性相结合的上海海洋环境监测点位优化
  • DOI:
    10.1007/s13131-017-0969-3
  • 发表时间:
    2017-01
  • 期刊:
    ACTA OCEANOLOGICA SINICA
  • 影响因子:
    1.4
  • 作者:
    Fan Haimei;Gao Bingbo;Xu Ren;Wang Jinfeng
  • 通讯作者:
    Wang Jinfeng
Additional Sampling Layout Optimization Method for Environmental Quality Grade Classifications of Farmland Soil
农田土壤环境质量等级分级附加采样布点优化方法
  • DOI:
    10.1109/jstars.2017.2753467
  • 发表时间:
    2017-12-01
  • 期刊:
    IEEE JOURNAL OF SELECTED TOPICS IN APPLIED EARTH OBSERVATIONS AND REMOTE SENSING
  • 影响因子:
    5.5
  • 作者:
    Gao, Bingbo;Lu, Anxiang;Chen, Ziyue
  • 通讯作者:
    Chen, Ziyue

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其他文献

1980—2012年河南省县域粮食单产时空分异及增产潜力研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    北京大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘玉;郜允兵;高秉博;任艳敏
  • 通讯作者:
    任艳敏
基于LMDI模型的中国粮食产量变化及作物构成分解研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    自然资源学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘玉;高秉博;潘瑜春;郜允兵
  • 通讯作者:
    郜允兵
2003~2014年中国种植业产值增长及贡献因素分析简
  • DOI:
    10.13249/j.cnki.sgs.2018.01.016
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    地理科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘玉;陈秧分;高秉博;王国刚
  • 通讯作者:
    王国刚
中国陆表自然资源综合观测台站布点优化
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    资源科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    高秉博;王劲峰;胡茂桂;徐成东;刘慧兰;周成虎
  • 通讯作者:
    周成虎
类别辅助变量参与下的土壤无偏采样布局优化方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    农业工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    任旭红;潘瑜春;高秉博;刘玉
  • 通讯作者:
    刘玉

其他文献

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相似海外基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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