雨量数据空间探索与插值方法探讨

对降雨量资料中的样本数据用直方图和正态QQ分布图进行了空间分布规律的探究以及自相关性的趋势分析,并结合空间分辨率为30m的高程数据以及陕西省流域图离群值的合理性进行分析;对处理后的数据进行了空间插值分析,插值方法有确定性插值(全局多项式法、反距离权重法、样条函数法)以及克里金插值法(简单克里金法、普通克里金法)两大类;通过交叉验证和一般验证来获取不同插值方法的精度,进行比较得出精度值最高的插值方法,并通过精度值选择最合适的模型来分析陕西省的降雨量空间分布规律。主要得出以下结论:(1)通过热点分析,研究区域的高程值与雨量值呈现负相关;(2)地形地貌和河流对研究区域的降雨量有很大影响。(3)在确定性插值方法中,样条函数法的研究区整体精度高于全局多项式法和反距离权重法;(4)在克里金插值方法中,普通克里金法的研究区整体精度高于简单克里金法;(5)普通克里金法的研究区整体精度高于样条函数法。     

新疆天山山区降水量插值方法比较

雨量站网通常采用插值法获取降水空间分布信息,但在气象站点分布不均,海拔落差大的复杂山区,普通插值法插值结果精度较低.针对复杂山区,应在普通插值方法的基础上加入高程等地形因素.以我国新疆天山山区及周边44个气象站点57年(1958～2015)的平均年降水量和平均季度降水数据为基础,采用克里金插值法、样条函数插值法、反距离权重插值法、考虑高程的反距离权重插值法以及考虑高程的协同克里金插值法5种方法进行空间降水插值,选用36个为插值站点,8个为检验站点,通过相对误差和均方根预测误差为指标对插值结果进行检验,研究不同插值方法对天山山区降水插值结果精度影响.结果表明:采用混合插值的考虑高程的反距离权重法与考虑地形因素的协同克里金法的插值结果与实际情况较为一致.     

不同插值方法对降水量空间不确定性的影响

鉴于点状数据的降水插值方法在时间和空间两个方面具有不确定性,从空间角度出发,以山东省多年平均降水量为例,采用交叉验证方法,对反比距离权重法、克里金方法、径向基函数法、全局多项式法和局部多项式法5种常用插值方法的整体插值精度和分区后各分区的插值精度分别进行分析验证。研究认为:山东省整体插值的最优方法为反比距离权重法;分区插值的最优方法中,平原地区为克里金方法、丘陵地区为全局多项式法、鲁中山地为反比距离权重法。并在此基础上,对整体插值精度和分区插值精度作了比较。研究结果可为区域降水插值模型的选取提供指导,同时分区插值的思路可为后续相关研究提供借鉴。     

湖南省年均降水量空间插值模拟方法比较研究

用反距离权重法、普通克里金法、协克里金法、径向基函数法、全局多项式法、局部多项式法对湖南省及其周边50个气象站点1971-2000年年均降水量进行空间插值,将插值估算结果与检验点作对比分析,结果表明,上述6种插值方法均能反映湖南省内平均降水量的空间分布特征,局部多项式法插值误差最小,精度最高.由于降水量是受多因素影响的复杂过程,还需要考虑更多的因素对现有插值模型的改进,进一步提高降水量空间插值的精度.     

福州市城区PM_(10)浓度空间插值方法对比研究

基于福州市城区空气自动监测站点的PM_(10)浓度数据,通过对其分布特征进行探究,采用反距离权重插值法、径向基函数法和普通克里金插值法等进行空间插值,利用交叉验证对插值结果进行误差分析。结果显示,普通克里金法的空间插值效果最为理想,其次是径向基函数法,反距离权重插值法则最差。PM_(10)的季节性分布特征对空间插值结果有显著影响,三种方法夏季插值结果均明显优于其他季节,夏季径向基函数法插值结果只略逊于普通克里金法,此时可选择径向基函数法插值。三种插值方法的PM_(10)浓度空间分布趋势是一致的。     

不同空间插值方法对博斯腾湖水体矿化度的适应性评价研究

文章通过用GIS中常用的五种插值方法,反距离加权(IDW)、全局多项式(GP)、局部多项式(LP)、普通克里金(OK)和径向基函数(RBF)对博斯腾湖的矿化度进行了空间插值,利用均方根误差(RMSE)、平均绝对误差(MAE)、平均相对误差(MRE)三个误差评定指标结和模拟值与实测值的相关系数R2对这五种不同插值方法精度进行了综合性评价。结果表明:全局多项式插值方法在博斯腾湖矿化度插值中取得的精度最高,其中均方根误差、平均绝度误差、平均相对误差和相关系数分别为0.03383、0.02525、0.01921和0.97763。最后利用全局多项式插值方法得到的结果对博斯腾湖矿化度空间分布状况进行了分析评价,博斯腾湖水体矿化度存在明显的空间梯度。矿化度的空间分布主要与流入和流出地表水及其水质息息相关,即在西北方向的矿化度最高在1.5-2.0g/L,博斯腾湖中央和东南方向上矿化度相对较低在1.0-1.5g/L,在西南角方向的矿化度最低在0.7-1.0g/L。这些研究成果对于博斯腾湖水资源的可持续管理和区域社会经济发展等领域具有重要的参考意义。     

重庆市降雨空间模拟方法研究

基于重庆市气象站台的实测数据和DEM数据,首先利用空间自相关系数估计重庆市降雨量的全局空间自相关性;然后利用空间联系的局部指标估计降雨量的局部空间自相关情况;最后利用反距离加权法、克里金方法、样条函数和协克里金法这4种插值方法探讨重庆市降雨量的空间的分布;分析结果表明:重庆市的年降雨量空间分布具有较强的正相关性,局部空间自相关分析表明:重庆市不同地区降雨空间的依赖程度不同,协克里金插值法的插值结果较好,降雨量的模拟结果最佳。     

基于DEM的广东省平均气温空间插值Ⅰ——研究方法

以广东省为研究区域．利用地理信息系统软件ArcGIS9．3,分别运用样条函数法、反距离权重法、普通克里格法对广东省及周边的60个气象站点2003—20｜2年的月平均气温进行空间插值,并根据气温垂直变化规律利用数字高程模型对插值结果进行了修正．采用平均绝对误差和均方根误差对插值结果进行精度评估。试图探索最适合广东省气温空间插值的方法．并通过引入数字高程模型提高插值精度。     

基于Pair Copula函数的空间预测模型及其应用

对于空间数据的插值预测,大多采用传统的空间插值方法如反距离加权插值法和克里金插值法,这2种方法在边缘分布或存在异常值的情况下会导致预测精度相对较低;采用基于Copula理论的方法克服了这一问题。通过Pair-Copula函数描述了空间相依结构并利用MCMC方法(贝叶斯估计法)估计参数,讨论基于空间数据对未观测位置相关数据进行了空间插值预测;结合重庆市雾霾数据对该方法与反距离加权插值法、普通克里金和泛克里金插值法进行比较,结果发现基于Pair-Copula函数的空间预测模型具有更高的精度。     

复杂山地环境下气候要素的空间插值方法比较研究

复杂山地环境下气候要素的空间插值长期以来是地理科学研究的一大热点和难点问题.该文以中国康滇区为研究区域,以康滇区基准气象站点的分布图和1 km精度的数字高程模型为实验数据,借助传统的普通克里格法和反距离加权法以及将海拔高程引为变量的薄板光顺样条插值方法,对多年月平均温度和降水量进行空间插值方法的比较研究.结果表明,康滇区温度的空间分布呈现出明显的地带差异,而降水量的空间分布没有明显的地带差异;均方根误差等统计指标评价薄板光顺样条插值方法的插值精度最高.与普通克里格法和反距离加权法相比,薄板光顺样条插值方法更适宜用于复杂山地环境下气候要素的空间插值.     

基于GIS的云南省会泽者海镇土壤重金属插值方法

以云南省会泽县者海镇土壤中重金属的含量与分布状况进行数据采集,采用ArcGIS中的地统计分析模块对土壤中重金属分布进行空间插值研究.运用反距离加权插值、多项式插值、径向基函数插值法和克里金插值对土壤中重金属的进行插值比较,发现当土壤中的重金属基本符合正态分布是Kriging插值效果较好,而当数据为非正态分布其它的方法能够更好对该地区重金属发布进行模拟.     

采样数量与空间插值方法对土壤属性预测精度的影响

不同的采样数量以及空间插值方法会对土壤属性预测精度产生影响。本文以安徽省淮北平原典型旱作农业区蒙城县为例,采用随机抽样的方法,从550个土壤样点中随机抽取50个样点作为验证样本,之后抽取500、400、300、200和100五个样本子集,采用普通克里格法、反距离权重插值法、局部多项式插值法和径向基函数插值4种空间插值方法,解析研究区土壤有机质空间变异,并利用独立验证和交叉验证方法比较不同样本数量和插值方法的预测精度的差异。发现不同采样数量对区域内土壤属性预测精度会产生较大影响,在淮北平原县域尺度上,以数字土壤属性制图为目的的土壤采样中,200个样点是比较合理的采样数量。不同插值方法对预测精度影响不显著,从交叉验证与独立验证的结果均表明,普通克里格法最优,局部多项式插值法和径向基函数插值法次之,反距离权重插值法的结果最差。     

雅鲁藏布江流域气象要素空间插值方法的比较与改进

雅鲁藏布江流域地形和气候环境复杂,而站网分布稀疏,研究该流域气象要素的空间分布对流域径流模拟和区域水资源管理具有重要意义.本文采用反距离加权法、全局多项式法、局部多项式法、泛克里格法、考虑高程因素的协克里格法以及改进的克里格法对雅鲁藏布江流域年平均降雨量和气温的空间分布进行分析,并应用交叉验证法对插值结果进行比较.结果表明,考虑高程因素的协克里格法对年平均降雨量和气温的空间内插结果有较大改善;气温进一步采用改进的克里格法进行空间内插,精度得到提高.     

山东省多年气象要素空间插值方法比较研究

针对山东省境内气象站点分布比较稀疏的情况,以1990～2001年山东省17个气象站点的年平均降水和温度为基础数据,分别建立了平均降水和温度与海拔、经纬度和植被指数(NDVI)之间的回归方程;在此基础上建立模拟站点以增加气象数据的信息量。分别采用反距离加权法(IDW)、径向基函数法(RBF)和普通克里格法(OK)3种插值方法进行比较插值分析。结果表明:模拟站点的加入大大提高了插值的精度;采用的3种插值方法中,普通克里格法比反距离加权法和径向基函数法具有更为理想的插值效果。     

基于GIS的毕节烟地土壤厚度空间插值方法比较研究

基于地理信息系统软件ArcMap的统计分析模块,分别采用反距离权重法、样条函数法和普通克里格法,对毕节市492个烟地样本点进行空间插值,并利用交叉验证方法对插值精度进行评估。结果表明:普通克里格法对耕深、犁底层、可耕层均具有最好的插值精度。对于耕深和可耕层,样条函数法的插值精度优于反距离权重法;而对于犁底层,反距离权重法的插值精度优于样条函数法。普通克里格法插值结果表明:赫章县、威宁县烟地各项土壤厚度均较大;七星关区、大方县、黔西县和大方县交界处各项土壤厚度均较小。     

滨海地区土壤盐分空间分布预测方法比较研究

以天津滨海地区为例,利用4种确定性方法(反距离权重、径向基函数、全局多项式、局部多项式)和5种地统计方法(普通克里格、协同克里格、泛克里格、指示克里格、序贯高斯模拟)对典型样区进行土壤盐分空间分布估计、土壤盐渍化风险区域识别及其不确定性评价,并针对不同方法的预测效果进行了综合对比分析.结果表明:地统计方法的插值精度整体上优于确定性方法,序贯高斯模拟具有相对最高的预测精度;模拟结果的统计特征与实测数据的一致性较高,预测表面对局部细节的反映能力较强;在以含盐量0.6%,为阈值的土壤盐分含量不确定性评估中,序贯高斯模拟可通过多次模拟实现将环境风险性定量化,是科学管理滨海地区盐渍化土壤资源的有效手段.     

DEM数据对气温插值精度的影响分析

分析不同数量高程点参与气温空间插值,探索DEM对气温要素空间插值精度的影响,以期寻找提高气温要素空间插值精度的方法。使用四川省52个气象站点的2000—2009年平均气温数据,采用协同克里格方法对年平均气温进行空间插值。其中考虑到年平均气温与高程的相关性,以地形高程因素作为协同变量,并通过交叉验证的方法对插值结果进行对比分析。发现协同克里格插值效果优于普通克里格插值效果,但随着高程点的数量增加,插值精度随之降低,当高程点再增加时,插值精度保持相对稳定。考虑高程因素影响的协同克里格插值结果可以较真实地模拟气温的空间分布。     

基于甘肃省的气温空间分布模拟插值方法讨论

甘肃省地处中国西部,常年气候干燥,温度、降水等气候因素成为甘肃省农牧业发展和生态环境建设的主要威胁。为了研究甘肃省境内气温空间分布,选用1980年-2000年每个月的各个气象站点数据来模拟整个甘肃省的气温。基于地理信息系统和地统计学,采用反距离插值法、趋势面插值法、克里金插值法、样条函数插值法等空间插值和空间统计的方法对甘肃省多年平均气温进行空间分布模拟。研究结果表明:利用空间统计的方法对气温空间分布模拟的结果优于空间插值的方法模拟的气温。四种空间插值的方法中,克里金插值法模拟的气温优于其他插值方法。研究气温的空间分布特征,对甘肃省的生态环境建设起到重大作用,我们将寻求更优的气温空间分布模拟的方法,为甘肃省的生态建设出策出力。     

空间插值法在热环境流动观测中的应用

以重庆都市区华岩公园3次流动观测(GPS+温湿度自动记录仪)的温度为例,选取常用的反距离加权插值法、普通克里格插值法和样条插值法3种空间插值方法,对不同插值方法及其在不同参数时的空间温度插值结果进行验证分析和评价,筛选出适合流动观测的空间插值法。最后,根据普通克里格插值法中的指数模型插值得到的温度场,分析了华岩公园的冷岛效应。研究结果表明:普通克里格插值法的指数模型对描绘流动观测(GPS+温湿度自动记录仪)范围内的温度场分布效果最佳,其他模型的插值结果精度波动性大;对测点密度大且分布均匀的温度可使用反距离加权插值法进行快速插值,但要根据温度的密度来确定1个合适的幂指数;样条函数插值法精度不稳定且不可估计,因此,该方法不适用于流动观测数据的空间插值处理。     

降雨空间插值方法的比较与改进

对几种常用的降雨空间插值方法,如泰森多边形法、距离平方倒数法、克里金方法的优缺点进行了分析和比较．考虑到高程对降雨量影响较大,在协克里金方法的基础上将高程作为第2类影响因素引入降雨量的空间插值方法中,并提出了引入高程信息的协克里金方法．将3种方法(距离平方倒数法、普通克里金方法、引入高程信息的协克里金方法)用于沿渡河流域降雨量的插值计算,结果表明,考虑高程信息的协克里金方法的插值效果明显优于其他2种方法．