陕西省月平均气温空间插值方法研究

为弥补陕西省气象站点数量有限、空间分布不均等问题,对常用空间插值方法进行比较研究,探寻适宜陕西省气温空间插值方法。根据陕西省内外110个气象站点1981-2010年的月平均温度,选用反距离权重法、普通克里金法与多元线性回归法进行空插值,利用实际验证法进行精度评估。结果表明,考虑了经度、纬度和高程的多元线性回归法的插值精度最高,普通克里金法次之,反距离权重法精度最低;多元线性回归分析法对陕西省气温插值最为适宜。     

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。     

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。     

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。     

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。     

基于地形修正的降水空间插值方法及其应用

获取精准的降水空间分布信息对于水资源管理和洪涝灾害预报预警具有重要意义。地形变化对降水空间分布有显著影响,然而传统的降水空间插值方法难以考虑这种影响。基于黄土高原气象站1988～2017年长序列降水观测数据和高精度地形数据,建立了综合考虑站点与插值目标网格的位置、高程及坡向关系的降水空间插值方法(Angular Distance Aspect Gradient Weighting method, ADAGW),并在黄土高原地区进行应用。结果表明：相较于传统空间插值方法,ADAGW方法能够更有效地捕捉复杂地形下的降水空间分布。该方法在日尺度、月尺度、年尺度上的空间插值结果的决定性系数(R²)和均方根误差(RMSE)均优于传统降水空间插值方法;地形对于降水分布的影响与时间尺度有关,当时间尺度较长时,地形因素对降水分布的影响更为明显。该方法考虑了高程及坡向对降水空间分布的影响,有助于获取更精准的面雨量分布。     

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.     

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。     

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。     

六安市近45年来降水量空间分布研究

为了进一步探明六安市降水量空间分布的特征,主要采用基于Arc GIS的Kriging插值法,对六安市近45年来的逐日降水量数据进行处理,得到各季节、年均和汛期多年平均降水量的空间分布图表,并分析了降水量的空间分布特征及其特异性原因。结果表明:六安市秋冬两季各地降水量差异不大,春季降水量从南向北、从西向东分别受到纬度和地形的影响,逐渐减少,夏季降水量受地形影响从西南向东北骤减,西南山区两县降水量较多,达到600 mm;年降水量整体上由西南向东北减少,即越靠近大别山腹地降水量越大,达到1 370 mm,南北相差达470mm,但在山区和平原地带内部变化不大;汛期降水也是自西南向东北递减,但降水集中系数却在南部地区自西向东递减,降低至0.56,然后向北部地区突增,达到0.67。说明六安市北部年内降水量变率大,这是受到地形与雨带的进退速度和时间等因素的综合影响。     

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。     

降雨信息空间插值研究评述与展望

降雨空间分布对于区域水文模拟、水资源规划与管理、旱涝灾害评估以及生态环境治理等均具有基础性的科学研究意义,是水文水资源学科中的热点研究课题之一。本文主要从方法论的角度评述了微观层面的降雨信息空间插值研究进展,首先探讨了确定性方法与空间统计学方法各自的优势与局限性,最后着重论述了利用信息熵的理论与方法研究降雨信息插值的科学基础,以及对其可行性、合理性和技术特征予以了展望。     

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。     

基于网格划分的自然邻点法在降雨空间 分布研究中的应用

基于地理信息系统的网格划分,在泰森多边形法的基础上利用自然部点法内插出相关研究区每个网格上的雨量值,进一步做出降雨空间分布曲线,得出不同量级降雨量在研究区域的覆盖范围,为面雨量和降雨空间分布计算提供了新方法。     

基于地理因子的福建省年降水空间估算模型研究

为研究福建省多年平均降水量的空间分布格局,为工农业生产、自然灾害预测、生态环境建设提供科学依据,利用福建省及周边区域35个气象站点1951—2011年降水资料,分析年均降水量与海拔、纬度、距海岸距离、坡向的相关性;同时,结合多元回归方程和克里金插值构建降水空间估算模型,反映出年均降水量空间分布的总体趋势,突出局部地区降水的差异,估算福建省1951—2011年年均降水量空间分布。结果表明:已知气象站点年均降水量估算的平均相对误差为3.4%,绝对误差为56 mm,验证站点的平均相对误差为3.6%;福建省年均降水量从东南沿海向西北山区呈现波动式上升的特点。     

广州市降水量空间插值方法研究

采用广州市境内及周边的55个雨量站点的2015年年累计降水量数据,选取9种空间插值方法对广州市年降水量进行了空间插值,将插值估算结果与检验点作对比分析,并对广州市2015年降水量的时空分布特征进行分析。综合分析得出:广州市降水量的空间插值方法误差顺序为KSNNRBFLPIKrigingSplineIDWGPIDK;KS雨量等值面光滑,没有出现"牛眼"和边界突变,计算方便快捷,估算结果准确,在广州市雨量空间插值中获得很好的效果。分布特征表现为:广州市降水量空间分布由北向南呈现明显递减的分布规律,高值区在流溪河流域,在2 500 mm以上,低值区在南沙区,在1 500 mm以下。其他区域基本在2 000~2 300 mm。