基于空间插值方法的重庆降水信息展布

不同空间插值方法在不同地区的插值精度不同。为确定重庆市降雨量的空间分布,采用重庆市12个气象站1960-2014年降水数据,运用系数为2、3、4的反距离权重法、普通克里金法、考虑高程的协同克里金法及考虑温度的协同克里金法,按多年平均、最大3个月及最小3个月不同降水量指标进行分析,并以均方根误差和纳什效率系数进行验证。结果表明,对于三种指标,不同插值方法的优劣从好到差均为考虑高程的协同克里金法、考虑温度的协同克里金法、普通克里金法、系数分别为4、3、2的反距离权重法。对于反距离权重法,系数越大则误差越小。三种降水量指标以多年平均降水量为输入数据的插值结果更加准确。考虑温度的协同克里金法在降水量较小或降水与温度相关性较强时有良好的插值精度。在重庆地表变化幅度较大的地区,考虑高程的协同克里金法更能体现高程变化对降水量的影响。     

基于SRTM DEM的月降水量空间插值方法研究

利用ArcG IS地统计模块中的反距离权插值法、径向基函数插值法、克里格插值法和协克里格插值法,对清江流域1998年4—9月的月降水量进行了插值研究。结果表明:考虑高程、坡度、坡向等地形因素的协克里格插值法比其他3种方法具有更好的插值效果。     

非连续河道地形插值方法的比选

针对在许多河道水动力及水环境模拟计算过程中仅有一定间距下的断面地形数据的实际情形,以黄浦江为例,分别采用三角网格法、反距离权重法和克里金法3种方法对强弯段、干支流交汇处及复式分汊河道的水下地形进行插值,以对比分析3种方法的适应性。结果表明,对于强弯段、干支流交汇处及复式分汊河道等地形起伏变化较大区域,三角网格法会造成插值结果不稳定,误差及波动大,未能反映部分地形起伏实际情况,反距离权重法可能出现"牛眼"现象,克里金法表现出较好的适应性;在减少测量断面时,克里金法的插值结果误差最小,强健性较好;将3种插值方法获得的黄浦江全河段插值地形用于整体潮位计算,克里金法计算精度最高。     

基于雨量计的城区降雨插值不确定性分析

以北京市西城区2013年6月23日自动雨量计实测数据为研究样本,采用反距离权重法、普通克里金法、径向基函数法等空间插值方法及交叉验证检验方法,以最小均方根误差为插值精度评价指标,分析了站点数量、站点密度、站点分布差异以及不同插值方法对城区降雨插值精度的影响。结果表明:1在城区插值分析中,站点数量及站网密度对插值精度影响较大,而站点分布影响较小,当雨量站点采样率不低于50%、站点密度选择中度分布时可得到较稳健的插值结果;2普通克里金法更适用于城区降雨空间插值。     

新安江流域降雨量空间插值方法和参数筛选

选取新安江流域48个雨量站点2000-2010年的降雨量数据以及地理地形资料,利用反距离权重(IDW)、径向基函数(RBF)、普通克里金(OK)和残差克里金(RK)方法进行插值,根据交叉验证结果筛选最佳的方法和参数.结果表明:年尺度上,考虑高程、纬度等地形因子影响的RK方法插值精度最高,然后是IDW,OK和RBF;邻近站点的搜索策略对IDW插值精度影响较大;考虑各向异性的OK法插值精度较高,模型之间的差别不大.月尺度上,IDW法对降雨量丰富的月份插值精度较高;RBF对降雨较少且分布均匀的月份插值效果好;数据越符合正态分布,OK法的插值精度越高;RK方法则适用于降雨与地理因素相关性好的月份.     

不同空间插值方法在辽西降水空间插值的精度对比分析

本文结合区域降水站点实测降水数据,对比分析了反距离加权插值和克里金插值方法在辽西降水空间插值的精度。研究结果表明:反距离加权插值法由于考虑插值点之间的权重,在辽宁西部降水空间插值的精度高于克里金插值方法,反距离加权插值方法下降水插值和实测降水之间年和月尺度的误差分别为6.2%和20.7%,年相关系数达到0.79,克里金插值方法下降水插值和实测降水之间年和月尺度误差分别为10.9%和24.6%,年相关系数为0.51,反距离插值方法更适用于辽西地区的降水空间插值计算。研究成果可为辽宁西部无资料地区降水空间插值计算提供方法参考。     

不同空间插值方法在沈阳地区降水插值的对比分析

分别采用反距离加权和克里金插值方法对沈阳地区降水量空间插值进行对比分析。研究结果表明：反距离加权由于考虑降雨插值点之间地形影响,总体降雨插值精度好于克里金方法,更适用于辽宁中部城市地区降雨空间插值计算。     

四川省降水空间分布的插值分析

降水的空间分布特征是区域生态研究的重要内容,基于GIS的空间插值是获取降水分布特征的主要方法,以四川省49个气象站(其中15个为校验站点)2000~2007年的年平均降水量和四川省DEM为数据源,选取了反距离加权法(IDW)、普通克里金法(Ordinary Kriging,OK)和考虑高程、坡度、坡向的协克里金法(Co-Kriging,CK)3种空间内插方法,对四川省降水的最优空间插值方法的选取进行了探讨。结果表明:考虑高程、坡度、坡向的协克里金插值取得了较好的效果;四川省降水存在较大的空间变异性,有明显由东往西递减的趋势,最大降水量主要分布于东北部的达州、巴中地区以及东南部的乐山、雅安地区。     

稀疏样本下冬春季月平均气温空间插值研究——以新疆玛纳斯河流域为例

针对我国典型高寒山区——新疆天山中段玛纳斯河流域积雪-融雪过程模拟中气温空间数据的制备问题,以气象站点稀少的玛纳斯河流域为研究区域,利用最小二乘相关分析法开展了冬、春季(2015年11月-2016年4月)气温环境变量分析,通过共线性检测确定了纬度、海拔、坡度、坡向、NDVI 5个环境变量组成了最优因子集,构建了基于广义回归神经网络(GRNN)的月平均气温空间插值模型。采用区域内139个站点中的119个观测站点数据作为训练数据对GRNN模型进行训练,确定了冬、春季6个月的区域气温空间插值模型。利用剩余的20个观测站点数据作为检验样本,以均方根误差(RMSE)和平均相对误差(MRE)为评价指标,对模型的回归误差进行分析。结果表明:本模型6个月的平均RMSE值为1. 46,优于传统的地理加权回归克里金(GWRK)方法(其平均RMSE值为2. 22)。此外,从不同月份的气温空间插值分布图来看,本文模型空间插值后的气温变化趋势与实际变化趋势一致。从气温的空间分布情况来看,各空间点的气温与其海拔高程呈正相关,且随地表覆盖类型变化。这也表明本文提出的插值策略并组合建立的GRNN模型对于稀疏气象站点条件下的气温空间插值精度更高,一致性较好。     

考虑地形起伏的气温插值研究

气温是地球水热过程的关键因子,反映着气候变化,对气温进行准确测量以探明其时空分布特征对水热研究和气候变化研究具有重要意义。空间插值是获取气温空间分布的重要手段,但地形（如海拔）严重影响气温的空间插值结果,制约了气温空间分布数据的准确性。为深入探讨海拔对气温空间插值结果的影响,以地形起伏较大的黄土高原为研究对象,基于研究区的33个国家气象站观测数据、1 km SRTM 和DEM数据,系统研究了不同时间尺度下（逐小时、日、月）海拔校正对气温插值结果的影响。结果表明：在小时、日、月3种时间尺度下,气温空间插值结果考虑海拔校正与否存在明显差异,其差值随着海拔的增加而增大;当海拔低于1 000 m时,地形校正前后气温月尺度差异相对较小（均值低于0.5 ℃）,当海拔超过2 000 m时,地形校正前后气温差异可达3 ℃,当海拔超过3 000 m时,其差异高达6 ℃;随着时间尺度从逐时到逐日、逐月变化,海拔对气温空间插值结果的影响有弱化趋势。     

利用网格插值算法计算流域面平均降雨

对几种常用的流域面平均雨量计算方法的优缺点做了概要介绍,通过对比分析,说明网格插值算法是目前国内计算流域面平均雨量较先进的方法,是今后发展的方向。     

适用于分布式水文模拟的空间插值方法改进

降水数据是水文模型重要输入数据之一,雨量空间插值是获得面雨量数据的有效方法。改进现有雨量插值方法,获取较为精确的逐日连续面域降水数据,并以补远江流域为例对改进效果进行验证,将插值后得到的降水数据作为输入条件,基于MIKE SHE水文模型模拟补远江流域径流过程,分析改进后的插值方法所得降水数据对模型精度的提高效果。结果表明:利用改进插值方法(简称IDW-Thiessen插值法)得到的降水数据,在模型模拟径流过程中的效果优于利用Thiessen多边形获得的降水数据;在补远江流域这一研究案例中,利用IDW-Thiessen插值法得到的降水数据模拟补远江日径流,所得结果的纳什系数在率定期和验证期都超过0.7,高于利用Thiessen多边形法得到的降水数据进行径流模拟结果的纳什系数;IDW-Thiessen插值法与Thiessen多边形得到的径流模拟结果相比,年平均误差减少10%,雨季模型模拟精度提高6%,旱季模型模拟精度提高了7%,模拟径流过程线与实测径流过程线更吻合。     

南水北调西线工程水源区降水空间插值方法研究

针对南水北调西线工程水源区水文循环模拟,对流域降水空间插值方法进行了研究。针对西线工程水源区地形及降水监测台站分布特点,计算了海拔、经度、纬度、坡度、NDVI值等地理信息与月降水量的相关关系,相关性依次为海拔>经度、纬度>NDVI值>坡度。分析发现海拔、经度、纬度与降水的关系反映出水源区降水西北少东南多的整体趋势,只有NDVI值对局地降水有较强指示作用。因此,提出了基于NDVI值的梯度距离平方反比法。该方法计算结果在水量平衡方面与全国水资源规划成果误差不大,在降水空间格局方面基本反映了山区降水特征,说明方法比较可靠。     

空间插值方法在锦州湾海水富营养化评价中的应用

采用空间插值和营养指数方程相结合的方法,对锦州湾海域海水富营养化状态进行评价.选择反距离权重(IDW)、径向基函数(RBF)和普通克里金(OK)三种插值方法及相应的关键参数,对2009年8月份锦州湾附近表层海水的高锰酸盐指数(COD)、无机氮(DIN)和无机磷(DIP)指标进行空间插值,通过交叉验证筛选出精度最高的插值方法.结果表明:(1)从插值精度上看,除了RBF法的薄盘样条(TPS)函数精度较低外,其余方法精度差别不显著;(2)从等值线图对空间变化趋势的表现效果上来看,OK法效果较好.最后利用OK法所得的插值结果评价锦州湾海水的富营养化状态,得出营养指数E≥1的海域面积占调查海域的2.4％,与传统的评价方法相比,所绘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,为海水水质评价工作提供了新思路.     

Kriging插值法在梧州季降雨空间分析中的应用

采用交叉验证的方法分析Kriging插值法的效果,研究了梧州市季降雨量的空间分布特征,运用Kriging插值法进行季降雨量Mann-Kendall检验值插值,得到整个研究区季降雨量趋势分布。结果表明:1Kriging法在梧州季降雨量空间插值中的应用效果较好;2春季降雨量自北部向南部递减;夏季降雨量自西北部向东南部和北部递减;秋季降雨量自南部、西北部向中部递减;冬季降雨量自北部、西南部向中部、东部递减;3大部春季降雨量呈增加趋势,但南部一些地区春季降雨量趋于减少;夏季降雨量呈增加趋势;大部秋季降雨量呈增加趋势,但东北、西北部秋季降雨量呈减少趋势;冬季降雨量呈增加趋势。     

陕西省水利规划体系框架研究

为进一步加强水行政主管部门的社会管理和公共服务职能,建立健全水利规划体系,强化水利规划法律地位,指导和规范经济社会快速发展下的各类工程建设和涉水涉河行为,依据《中华人民共和国水法》和《陕西省实施（中华人民共和国水法）办法》等法律法规,在广泛、系统收集整理陕西省市两级水行政主管部门组织编制的涉水规划基础上,分析、研究了陕西省水利规划的发展历程和水利规划体系中存在的问题,形成了陕西省水利规划体系框架意见,对今后各项规划工作的开展将起到一定的指导作用。     

陕西省水利信息化的发展战略研究

陕西省水利信息化发展缓慢的问题体现在4个方面:信息化系统机构分散;基础设施不足、运行水平低;数据库建设以及决策支持系统不成规模;专业技术人员缺乏和经费短缺。为解决这些问题试提出3步走战略:筛选人才,夯实基础;普及应用,统一管理;创新技术,引领潮流。首先引进人才,制定规划,升级测站,然后建立信息化系统软件平台,最后将3S等技术引进系统。规划了一个全方位的前景,为早日全面实现陕西省水利信息化提供参考。     

陕西省渭河流域管理体制研究

渭河流域管理是一项跨地区、跨部门、跨行业,涉及范围广的综合性系统工程,涉及流域与区域的政策、体制、制度、法律、工程等多个方面。现行的管理体制偏重区域管理,流域管理薄弱,如何理顺流域管理体制、完善流域管理的组织体系,是陕西省流域机构改革的目标任务。在分析渭河流域管理现状的基础上,从流域管理体制改革的客观要求出发,提出了渭河流域新型管理体制框架和可行的管理模式,明确了流域管理和区域管理的事权。     

1960-2016年陕西省极端气温的时空变化研究

针对陕西省近年来极端气温事件发生频率增加这一现象,选用1960-2016年陕西省34个气象站年逐日气温资料,运用线性倾向法、M-K突变检验法、小波分析法研究陕西省极端气温事件的时空变化规律。结果表明:时间上对极端气温指数的全省均值和分区均值的突变分析可知,极端气温冷指数频率减少且数值呈现下降趋势,极端气温暖指数频率增加且数值呈现上升趋势;其中关中地区的指数突变的权重对于陕西省整体的贡献最大。陕西省各季度平均气温均以11 a、16 a、29 a为周期,29 a为主周期(冬季以9 a为主周期除外),极端气温暖指数中热夜日数、暖昼日数和暖夜日数均存在5 a或6 a的主周期,极端气温冷指数中冰冻日数、冷昼日数和冷夜日数均存在27 a的主周期,且在陕北、关中、陕南三个分区,极端气温冷暖频率的变化周期一致;空间上陕西省1960-2016年气温异常的空间型表现主要为总体一致性,极端气温暖指数普遍呈上升趋势且主要集中于关中与陕南地区;极端气温冷指数变化普遍呈下降趋势且主要集中于关中与陕北地区;陕西省各分区极端气温指数变化对全球气候变暖有较好的响应。