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。     

场次降雨空间插值方法对比研究

选用反距离加权法(IDW)、局部多项式法(LPI)、普通克里金法(OK)、经验贝叶斯克里金法(EBK)、协克里金法(CK)共5种方法,进行场次降雨空间插值效果对比研究。分析不同降雨量等级(12 h、24 h时段下小雨、中雨、大雨、暴雨)和时间尺度(场次、24 h、12 h、6 h、3 h、1 h)对空间插值精度的影响,确定不同情况下适用的场次降雨空间插值方法。以安徽屯溪流域为对象,对2010—2018年23个雨量站的汛期逐时降雨量进行了空间插值验证研究,结果表明：(1)随着降雨量等级的增大,各方法插值结果的精度均不断提升;(2)随着时间尺度的减小,降雨数据空间自相关性减弱,各方法插值效果逐渐变差;(3)整体而言,不同降雨量等级和时间尺度下,考虑高程因素的CK法插值效果最优,EBK法、LPI法次之,OK法和IDW法最差。研究认为,对屯溪这类山丘区流域的场次降雨空间插值问题,考虑高程因素影响的协克里金法更为适合。     

基于降雨分布不均匀性的空间插值方法适用性研究

为定量评估降雨空间分布不均匀程度,以史灌河流域为研究区选取48个雨量站1998年到1999年92场日降雨观测资料,首次提出降雨空间集中度概念,分析降雨空间集中度与面平均雨量、插值误差的关系。采用反距离权重法、局部多项式法、径向基函数法、普通克里金法以及协同克里金法对拟定的站点进行空间插值,并用相对平均误差评判插值结果的好坏,分析不同降雨空间分布下各种插值方法的优劣。     

降雨空间插值方法在东江流域的比较运用

利用东江流域46个站点的已知实测降雨量,运用基于ArcGIS的三种空间插值方法(IDW、Spline、Krige)选取不同数目雨量站对东江流域降雨量进行空间插值并检验插值结果的优劣。结果表明:三种插值方法的插值结果基本能反映流域降雨量的空间分布特征,IDW法更适合东江流域的降雨量空间插值;东江流域的降雨空间插值受已知降雨量站点数目大小影响,各站点降雨量空间插值精度因插值方法的选择而异。     

雨量站网分布对雨量插值算法及径流响应的影响

为比较雨量站网密度及分布对不同空间插值算法的影响,选取6种雨量站密度的不同分布,采用4种空间插值算法对研究区2006—2014年的日降雨进行插值,并将面均雨量作为新安江模型的输入,分析和比较其降雨径流响应。结果表明:①雨量站网空间分布越均匀,降雨插值误差越小,其径流模拟的精度也越高;②在雨量站网均匀布置的情况下,各空间插值算法的插值结果差异较小;雨量站网布置不均匀时,站点数目越少各空间插值算法插值结果差异越大;③计算点雨量时,考虑空间变量的克里金法能更准确地计算日降雨的结果;计算面雨量时,不同插值算法间差异较小,建议选用计算简便的插值算法,比如泰森多边形、反距离权重法。     

基于PSO-CV算法的信息扩散插值模型及其在黄河源区的应用

根据有限的雨量站观测资料进行空间插值是探索降水空间特征的有效手段。介绍了一种基于信息扩散理论的空间插值模型,并在已有经验信息扩散插值模型的基础上,考虑其关键参数估计的不足,提出一种基于粒子群算法(PSO)与交叉验证(CV)相结合的最优信息扩散插值模型。以黄河源区为例,引入反距离加权法、普通克里金法、泛克里金法及考虑高程的协克里金法作为对比参照,分别从年、季、月和日4种时间尺度评价了信息扩散插值模型的插值效果。结果表明,整体来看最优信息扩散插值模型的精度最高,反距离加权法的精度最低,经验信息扩散插值模型与其他3种空间插值方法的精度差异不大,不同方法间的精度差异随着时间尺度的减小而减小。     

仿生算法优化BP神经网络在降雨空间插值中的应用

人工神经网络能够充分挖掘已知样本中的规律,从而对未观测数据进行预测,可应用于降雨量空间插值计算中。在BP神经网络进行降雨空间插值的基础上,引入遗传、粒子群和蚁群3种仿生算法对BP神经网络初始权值和阈值进行优化,将优化后的BP神经网络应用于三峡区间流域年、月和日3个时间尺度的降雨空间插值中。结果表明:仿生算法对BP神经网络初始权值和阈值优化求解后,降低了BP神经网络陷入局部最小以及过拟合的风险,在插值过程中表现出较好的稳定性,取得了理想的插值结果。     

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。     

基于水汽输送与IDW法耦合的降雨插值方法研究

在普通反距离权重法(IDW)的基础上,构建基于水汽输送与反距离权重法耦合的降雨插值方法(IDWWVT)。以三峡库区为例,利用库区及周边22个气象站点资料,分别采用IDW-WVT方法和IDW方法对22个站点2009~2013年的日降雨量进行空间插值模拟,以典型流域澎溪河的14个雨量站观测降雨资料对插值效果进行评价。结合SWAT模型,进一步分析插值降雨对澎溪河径流过程以及面源负荷过程的影响。结果表明:IDW-WVT方法对降雨量空间插值的精度明显优于IDW方法,在日尺度和月尺度中插值精度分别提高了23.1%,16.9%;同时使用IDW-WVT对径流过程和面源负荷过程的模拟效果也提升显著。     

于桥水库富营养化评价及空间分布特征研究

基于天津市于桥水库2000-2010年水质数据,结合卡尔森富营养化指数与3种GIS空间插值方法(反距离权重、径向基函数、普通克里金),评价水库富营养化状态并对其空间分布特征及成因进行分析。结果表明:①普通克里金插值方法下的指数半方差模型插值精度较高。②水库富营养化主要表现为氮污染超标,有机污染较轻,磷为限制因子,在降雨集中的汛期(7-9月)水质营养状态空间差异显著。③水库整体水质呈中营养-轻富营养状态,范围为45.87~54.58,水库北岸由于沿岸畜禽养殖污染已处于轻富营养状态,南岸由于农业产生的面源污染呈现向富营养化转变的趋势,反映了水库富营养化空间分布状况,为建立有效的水库环境保护措施提供了新思路。     

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。     

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。     

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。     

土壤可蚀性因子空间变异表述系统研究及应用

为推动我国土壤侵蚀预测预报技术的发展,利用ArcGIS Engine二次开发的优势,构建了基于ArcGIS平台的土壤可蚀性因子空间变异表述系统。该系统具有快速、简洁加载空间数据并对空间数据进行空间插值分析、精度验证以及要素空间变异表述等特点。可对土壤因子进行高效查询和分析研究,提高土壤侵蚀研究的科学性、准确性,使防止水土流失工作的规划、管理和决策更加科学化、数字化,具有较大的应用潜力。     

粒子群算法优化BP在降雨空间插值中的应用

为更好地表达降雨量的空间分布,将粒子群算法(PSO)优化后的反向传输(BP)神经网络分别运用于三峡区间流域日、月和年降雨量的空间插值中,并与单纯BP神经网络和克里金的插值效果作对比。研究结果表明:在日和年的时间尺度上,PSO-BP插值性能较BP有明显改善,且优于克里金的插值效果;在月时间尺度上,PSO-BP插值效果与BP接近且优于克里金。因此,PSO-BP能较好地揭示降雨量在空间的分布规律,也具备在不同时间尺度上对降雨量进行空间插值的能力,是一种较优的降雨空间插值方法。     

基于克里格方法估算流域降雨量的模式

目前常用的流域雨量插值方法中，大多数都没有考虑雨量的空间分布特征，无法检验插值结果，因此经常会出现一定的误差。地质统计学中的克里格方法是一种使插补误差达到最小并且对误差进行精确估计的插值方法。为此，尝试采用克里格方法对流域雨量进行估值，并分别将年平均、月平均、时段雨量的插值结果与距离反比法以及最临近法的插值结果进行了对比性检验。依据分析，得出了克里格方法内插估值的优势和不足。     

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。     

土壤水分空间变异的套合结构模型及区域信息估值

本文运用线性地质统计理论，确定研究区域的半变异函数二维平面结构为带状各向异性套合结构模型，给出土壤水分区域估值合理采样数，将Ｋｒｉｇｉｎｇ最优内插无偏估计法扩展为待估域的土壤水分含量外延估计，通过模糊聚类分析，绘制区域土壤水分含量的信息分布图，可为灌区水资源的计算机管理及灌区土壤水分监测预报提供依据。