降雨空间插值方法及在清江流域的应用

将普通克里格法、协同克里格法和反距离加权法3种空间插值方法应用于清江流域的降雨空间插值,比较了它们的应用效果,并分析了它们插值效果不同的原因.其中协同克里格法在应用时考虑了海拔高度对降雨量插值结果的影响.结果表明,两种克里格方法的插值结果的误差要远远小于反距离加权法,并且插值所得到的等雨量线更光滑.对于两种克里格方法,协同克里格法要优于普通克里格法,前者比后者的MAE值要小10%.反距离加权法明显不如两种克里格法的原因是该方法不能准确反映相邻站点的空间依赖关系.而协同克里格法优于普通克里格法是因为协同克里格插值法考虑到了地形对降雨量的影响,因而更适用于清江流域这样的山地流域.     

分形插值在地球化学数据中的应用

 地球化学数据的正常值往往服从正态分布或对数正态分布,异常值往往具有分形分布,具有局部奇异性。文中分别采用分形分布数据、正态分布数据和西藏驱龙地区的实际数据比较3种具有代表性的插值方法：反距离加权法、克里格法和分形法。结果表明：服从正态分布的数据,三种插值方法应用效果相差甚微;服从分形分布的数据使用分形插值的效果优于反距离加权和克里格法;分形插值法适用于具有奇异性的数据。此研究有助于合理选择插值方法。     

县域土壤养分协同克里格和普通克里格空间插值预测比较——以陕西省蓝田县为例

运用地理信息系统和地统计学相结合的方法研究蓝田县土壤有机质、碱解氮、有效磷、速效钾4种养分的空间插值精度,根据交叉检验参数及相对误差指标探讨和比较普通克里格法(Ordinary Kriging)和协同克里格法(Cokriging)的空间预测效果.研究表明:土壤养分存在中等强度变异性,在土壤养分间存在显著相关性条件下,利用Cokriging方法能缩小极值误差范围、减小均方根误差,提高实测值与预测值的拟合精度;利用土壤多种养分属性进行Cokriging插值可提高中等区域土壤养分估值精度.     

普通Kriging法在空间插值中的运用

目的为提高矿产出储量计算的精确性。方法运用普通克里格法解决空间插值问题。针对地质人员采集数据信息的局限性,采用普通克里格插值方法弥补数据量的缺乏。对新疆贝克滩水系沉积物化探数据进行空间分析。结果预测值参数——均值为106.39,峰度为-0.30,最大值为148.76,标准差为27.57,偏度为-1.12,最小值为53.91;交叉验证法参数:指标值为10.86。结论通过交叉检验、QQ检验、预测直方图方法验证表明,采用普通克里格法得到的预测值效果较好。     

1965—2009年青藏高原地区温度的空间插值分析

利用空间插值技术研究了青藏高原的温度变化,在已有常规插值方法基础上,考虑海拔、经度和纬度等因素,提出了一种"模型拟合+残差修正"的综合插值方法.首先,建立温度与海拔、经度和纬度的回归模型,该模型通过了显著性水平为0.05的t检验;其次,根据模型回归值和站点实测值,得到实测点的残差;然后,选取一种常规插值方法,对残差进行插值;最后,把残差插值结果修正到模型回归图上,得到最终的温度插值图.通过常规插值方法和综合插值方法的对比发现,在所选的14个检验站点中,常规插值方法的中误差都大于3.0℃,而综合插值方法都小于3.0℃,其中"模型拟合+残差修正"的综合插值方法的中误差最小可达到1.26℃,相比常规插值方法的中误差至少提高了2倍,表明综合插值方法对青藏高原地区温度插值有更好的适用性,插值精度更高.     

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。     

气象观测站点稀疏地区的降水插值方法探讨--以锡林郭勒盟为例

提出了一种基于地统计学分析,在无站点分布且无周边站点影响的区域增加模拟站点的方法,对气象观测站点稀疏的地区进行降水插值.其既不完全依赖于其他自然因子与降水数据的相关性,又对原观测站点降水数据的空间变异性信息进行了补充,可作为观测站点稀疏区域插值算法改进的一个新方向.以锡林郭勒盟为例进行分析的结果表明,本方法得到的整体及局部的误差估计均小于传统插值方法,并且在空间信息上表现出更为丰富的空间变异信息.     

基于矩阵分解的降水时空插值方法

为了提高基于雨量站网观测值估算降水空间分布的精度,同时考虑降水的时序发展趋势和站点空间分布,将传统的插值方法(反距离权重法、普通克里金法)和Funk矩阵分解(Funk-SVD)模型结合,提出了一种基于矩阵分解的插值方法,并采用黄河流域小浪底到花园口区间2009-2012年多场降水的日观测数据进行了精度检验.结果表明,通...     

基于DEM的广东省平均气温空间插值Ⅱ——研究结果

以广东省为研究区域,利用广东省及周边的60个气象站点多年月平均气温数据,根据气温垂直递减规律引人数字高程模型对气温的空间插值结果进行修正。结果表明。基于数字高程模型的插值修正方法可以提高气温空间插值的精度．其中Spline方法的平均绝对误差由0．49降到了0．32．均方根误差由0．57降到了0．36;反距离权重法法的平均绝对误差由0．47降到了0．31．均方根误差由0．56降到了0．35;OK方法的平均绝对误差由0．48降到了0．33,均方根误差由0．58降到了0．38。在6种插值方法中,考虑了数字高程模型影响的反距离权重法误差最小．用于广东省气温的空间插值效果最好。     

基于地统计学的山区气象要素空间化方法探索——以广西年均降雨量为例

采用地统计学的克里格插值方法对广西多年平均降雨量进行空间化处理,具体探索了普通克里格、泛克里格与协同克里格插值方法。与普通克里格法、泛克里格法相比,协同克里格法增加了相关因素（纬度、离海岸线的距离、DEM）对降雨量的影响,在应用中更具潜力。地统计插值可以通过交叉验证和验证对话框中的4个指标,以及实测值与预测值的比较评定精度。三种方法综合比较,协同克里格方法最适合广西多年平均降雨量的空间化。     

空间变异函数的数学模型及参数反演

空间变异函数在克里格估计中占有重要地位.基于椭圆分布函数可导出两类空间变异函数的数学模型.一类是只考虑变程各项异性的模型,称之为AE模型;一类是只考虑拱高各项异性的模型,称之为CE模型.传统的方法需要先进行空间变异函数的拟合,然后进行克里格估计.交叉检验方差是评价估计精度的一项重要指标.根据克里格方程组的重要性质,克里格估值仅与标准变异函数有关,对标准变异函数进行线性变换得到新的变异函数不会改变克里格估值和交叉检验方差.因此,用拟合方法获得的最优变异函数进行交叉检验,通常并不能有效地降低交叉检验方差.如果直接以交叉检验方差为目标函数进行参数反演,则可以有效地解决这个问题.变异函数数学模型一般含有5个参数,其中2个是线性变换作用.进行交叉检验时只需研究标准变异函数的3个参数,从而可以降低参数反演的复杂度.研究表明:较之AE类模型CE类模型具有更强的适应性,通常可获得更小的交叉检验方差;鉴于评价面非常复杂,将遗传算法(GA)应用于参数反演是可行和有效的.滦河流域降水量空间插值实例表明,交叉检验均方差降幅分别为11.7%和29.8%.     

福建省降水空间插值方法比较与区域分布特征研究

选取福建省70个气象站点(其中10个为检验站点)1960—1990年的多年平均降水量作为数据源,基于Arc GIS10.1平台,采用了反距离权重加权法(IDW)、克里金法(Kriging)和趋势面法(Trend)三种空间插值方法,对降水的最优插值方法进行探究.结果表明,克里金法取得较好的效果,并对空间插值结果进行分析得出结论:福建省降水存在较大的空间变异性,并深受地形的影响,地区降雨量呈现出由东南沿海向西北内陆逐渐递增的趋势.而在德化、九仙山以及平和地区降水量呈现异常偏大情况,分析原因主要是由于在区域高大山脉的影响下,暖湿气流在地形抬升的过程中形成了大量降水.     

面向大范围降水空间插值的普通克里金模型开发与实例分析

基于Matlab平台,开发了面向大范围降水空间插值的普通克里金模型—Matlab based ordinary Kriging(MatOK).与已有模型相比,MatOK的主要特点是:(1)在降水空间变异函数计算环节,采用SCE-UA算法拟合理论变异函数;(2)在OK方程组估值环节,引入降水空间发生概率的计算,完善了日等短时间尺度降水空间估值方法;(3)通过对OK方程组的标准化处理,有效提高了模型数值计算的稳定性.同时,将MatOK初步应用于集水面积为83374km2的赣江流域年、月、日降水空间插值中,并重点讨论了MatOK的计算稳定性和计算效率,结果初步说明了采用MatOK进行大范围区域降水空间插值是可行的.     

基于空间插值的耕地质量差异性分析——以甘肃省白银市为例

利用耕地质量等别调查评价数据,采用地统计分析法、泛克里格空间插值法和对比研究法,对甘肃省白银市耕地自然质量等别和利用等别的空间分布特性进行深入分析。结果表明:(1)白银市中部和北部县区的耕地自然质量等别普遍高于南部县区,中部地区靖远县的自然质量等别最高;(2)白银市耕地利用等别差异较为明显,靖远县中北部耕地的利用等别最高,以此区域为中心向四周逐渐递减,在全市东部及南部耕地利用等别普遍低于12等,属低等地;(3)在靖远县和平川区境内存在一个以靖远北部为中心的耕地质量较高的带状区域,利用等别的区域中心逐步向靖远县糜滩乡下滩村和文化村偏移。结论:(1)基于地统计分析法的空间插值可用于了解区域耕地质量的空间分布特性;(2)平川区南部、靖远县中北部应作为未来耕地产出管理的重点区域,其他地区应以提高耕地灌溉水平和耕地土壤的蓄水、保墒、保肥能力为主。     

不同插值方法在面源污染入河量计算中的适用性研究

空间数据插值方法在面源污染负荷分析中的应用越来越广,但不同插值方法对面源污染入河情况反映不同,这会对面源污染入河量的计算产生很大影响.以渠江所在行政单元为例,分别采用普通克里金法和反距离权重法两种最常用的插值方法对研究区面源污染入河系数进行空间插值,再结合输出系数法对3种面源污染源计算出的负荷总量,得到各区县面源污染的...     

空间可达性对城市经济发展的影响——以扬中市为例

借助ArcGis空间分析软件,利用成本加权距离法,分析泰州过江通道建设前后扬中市空间可达性的变化,划分出4个时距圈.在此基础上,分析了空间可达性的变化对扬中市经济发展的影响,包括对土地利用形态、城市发展重心、人流物流量、投资环境、区位优势、区域协调、产业选择等方面的影响.     

基于Kriging模型的地面气温空间插值研究

基于中国气象局提供的全国192个气象观测站的日均地面气温(SAT)数据,利用Kriging模型对研究区域内任意位置SAT进行插值评估.为了使应用于Kriging模型的试验数据满足弱平稳性,首先使用傅立叶级数拟合并去除原数据中的年趋势;并根据各位置的地理坐标,包括海拔和经纬度,拟合出研究区域的空间趋势.反距离加权(IDW)插值法作为比较对象也被应用于试验中.采用交叉验证的方式,将192个观测站依次作为目标点进行插值并与该站的实际数据比较,计算各站插值评估的平均绝对误差(MAE)与均方根误差(RMSE),从而比较两种方法的精确度.结果表明Kriging模型在174个观测站得到的插值结果优于IDW插值法.并且,在Kriging过程中,去除时间趋势和空间趋势对准确获取研究区域内的空间相关性起到了重要作用.     

空间插值在地表水质分析与评价中的应用——以淮南矿业集团潘集矿塌陷水体为例

为了解矿区塌陷水体的污染情况,以潘集采煤塌陷水体为研究对象,通过ARCGIS软件中的空间插值模块,对潘集水体中的总氮、总磷进行插值分析,得到潘集塌陷水体总氮和总磷的最佳空间插值分布图,并检验了插值预测精度。从插值图中,分析得出总氮、总磷的最高质量浓度出现在泥河入口处,分别为13.373 mg/L和3.000 mg/L。建立了基于GIS的多因子综合污染评价方法,并与模糊综合评价法分别对塌陷水体进行评价,得出基于GIS的多因子综合污染评价方法结果为5、4级;而模糊综合评价法评价结果为五级。     

基于GIS的农田土壤重金属空间插值分析及污染评价——以江苏省南通市为例

以江苏省南通市土壤重金属污染情况调查的资料数据为基础.比较不同的空间插值方法后选用合适的模型进行空间插值计算,并根据插值结果对南通市农田土壤重金属空间分布和污染现状进行分析和评价.研究结果表明,样本数据的离散程度会影响空间插值的结果,对离散程度大的数据,应根据实际应用进行转换以降低其离散程度.南通市五种重金属超过自然背景值的面积比例分别为:Hg 2.75%;As 23.02%;Pb 68.24%;Cd 0.01%;Cr 5.59%.南通市各市县Pb的污染指数均超过1,海门市、南通市区和启东市的As污染指数均超过1.南通市区、海门市和启东市的综合污染指数处于警戒限.通州市的综合污染指数接近警戒限.     

土壤水分空间分布研究——以斜峪河流域为例

利用经典统计学指标对斜峪河小流域土壤水分的整体特征进行分析,小流域土壤水分含量总体变化为7.81%~38.44%;从剖面分布看,上中下游0~80 cm各层平均土壤水分变化为13.91%~22.29%,上游土壤水分含量均大于中下游.利用半方差函数分析方法,研究了小流域土壤剖面水分空间分布特征,结果显示,上中下游0~80 cm土层平均土壤水分半变异函数最优模型分别为高斯模型、高斯模型、指数模型,各区段土壤剖面水分均表现为强烈空间自相关.