空间插值法在海水质量评价中的应用

郭杨

摘要：空间插值法在大尺度环境要素分析方面具有较强的优势。海洋领域具有采样布点范围广、间距大、采样困难等特点，空间插值法为海洋领域研究提供了非常有利的工具。因海洋的流动性、边界的不确定性，在应用空间插值法对海水质量进行评价时需更深入的研究。

关键词：空间插值；海水；环境质量

中图分类号：P746 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20170132008

引言

空间插值法对于评估采样点周围空白区域的环境属性信息十分重要，在大尺度环境要素的分析和表征方面具有明显的优势和价值，成为各领域研究区域变量空间分布的基本方法。近些年近岸海域环境质量由于沿海城市的经济发展有所下降，应该充分利用空间插值对海水质量进行评价，了解更真实全面的海水环境质量，对我国海洋环境的监管和治理都有着十分重要的意义。

1空间插值法

空间插值技术形成于20世纪50年代，常用于将离散点的测量数据转换为连续的数据曲面，利用已知数据求得未知数据的一种方法。空间插值可以有多种不同分类，常用的克里格插值法、反距离权重、普通克里金、径向基函数及混合插值法等。影响空间插值方法的精度及适用性的因素较多，在应用时需要选择合适的插值方法。目前空间插值法在气象、土壤、降水、空气质量等领域均有应用。

2海水质量评价

根据国内相关研究结果，我国存在着由于沿海经济发展带来的近岸海域环境质量污染的问题，无机氮和活性磷酸盐存在超标现象，水体呈一定程度富营养化状态。海水质量评价是海洋环境评价最重要内容，通过对化学需氧量、溶解氧、生化需氧量、活性磷酸盐、铅、铜等因子的浓度进行监测，采用单因子评价、富营养化和有机污染等进行评价反映水质变化。单因子逐级评价方法仍为我国近岸海域环境质量公报中海水质量评价方法。单因子指数法简便易行，可以迅速直观地得到水质各参数的污染状况，但该方法只考虑污染最严重的因子，其他因子作用被弱化，具有一定的片面性，无法反应整体污染情况。

3空间插值在海水质量评价中的应用

为更好的掌握海洋整体污染情况，需要充分利用已有的监测点位的数据来获得未知数据，了解污染物大范围空间分布情况，空间插值法为此提供有利工具。但目前我国将空间插值方法应用于海水质量评价中的研究较少。李冕等以2011年7-9月渤海无机氮的监测数据为基础，通过一种只适应凸包選节点的方法改进了原有IDW插值模型，进行了海水污染物空间分布状况研究，较为准确的反应污染物的分布趋势。尹维翰等使用反距离加权、样条函数法和克里金对渤海各类水质面积进行了插值分析，克里金插值法更在渤海海域污染面积评估中应用，为海区海水污染面积评估提供了理论依据。林琳等以珠江口浮游植物丰度数据为基础，利用反距离加权、径向基函数、普通克里格进行插值运算，较客观模拟出浮游植物丰度的总体分布趋势，其中径向基函数法表现出最高的精确度。柯丽娜等以锦州湾20个监测点位数据为基础，对化学需氧量、无机氮、活性磷酸盐等对水质影响较大的指标进行空间插值分析，估算出化学需氧量、无机氮、活性磷酸盐及几种重金属的剩余环境容量，为环境治理提供依据。吴翠晴等以锦州湾高锰酸盐指数、无机氮、无机磷指标监测数据为基础，利用反距离加权、径向基函数、普通克里格方法和营养指数方程，对锦州湾海水富营养化状态进行了评价，结果与传统评价方法相比，所给出的富营养化空间分布图可直观、准确地反映该海域的富营养化状况。

4探讨

近岸海域环境要素具有空间相关性、依赖性和异质性，因此在现阶段人力、财力和技术装备能力有限的情况下，空间插值模型是实现这一目标的有效方法。研究显示空间插值法在海水水质面积、浮游植物丰度、剩余环境容量及富营养化等方面的应用初步获得了一定进展，但应该特别注意在实际应用中应该充分考虑到插值参数的优化和方法的选择。空间插值法为海水质量评价提供了一种思路，如何发挥更好的作用需要在今后的研究中进一步完善。