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湖泊表面水温预测与可视化方法研究

杨昆; 喻臻钰; 罗毅; 商春雪; 杨扬 仪器仪表学报 2017年第12期

摘要:湖泊表面水温是水生态环境的重要因子,直接影响流域生态系统及生物多样性。准确获取湖泊表面水温、预测表面水温时空变化过程是控制和改善流域水生态环境的基础,同时也是预防和治理蓝藻水华爆发的关键。为此,以滇池为研究区,以2005—2016年10个水质监测站点的54个水质数据(水温、叶绿素a、pH、高锰酸盐指数、溶解氧等)为基础数据集,将支持向量回归(SVR)、主成分分析法(PCA)及反向传播人工神经网络(BPANN)3种算法相结合,组成混合预测模型,并将克里金插值法与地理信息系统相结合,实现滇池水温12年来历史变化过程的情景再现及未来5年变化趋势的情景模拟。研究结果表明,模型的平均相对误差为0.5%,均方根误差为1.4523,R2=0.9049,具有误差低、泛化高的综合预测性能;空间可视化分析结果表明,2005—2020年水温高于20℃的区域呈现北向南扩散趋势,蓝藻水华爆发可能性由局部性变为全面性,这与昆明市快速城镇化发展及全球气候变暖密切相关。

关键词:湖泊表面水温支持向量回归主成分分析反向传播人工神经网络蓝藻水华

单位:云南师范大学信息学院; 昆明650500; 西部资源环境地理信息技术教育部工程研究中心; 昆明650500; 云南师范大学教务处; 昆明650500

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