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。     

基于地理空间要素的雅砻江流域面雨量估算

<正>反映流域整体降水情势的面雨量一直是水文模型的重要输入参数之一,在泰森多边形雨霣法的基础上考虑地理空间要素对降雨空间分布的影响,采用面向对象的遥感信息聚类方法提取出雅砻江流域2项形状因子(周长、面积)和5项地形因子(平均高程、平均坡度、平均坡向、高程差周长比和高程差面积比)。降雨一径流相关性分析结果表明:地形因子雨量法在月尺度上的降雨估算精度高于年尺度,且在月尺度上能     

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。     

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。     

红河流域TRMM卫星降水数据精度评价

利用红河流域及周边地区45个气象站点1998-2015年实测降水数据,在不同时空尺度上对TRMM3B43V7卫星降水数据进行精度评价,并分析高程、坡度和坡向对降水数据精度的影响。结果表明:在年尺度上,TRMM降水数据与站点实测降水数据拟合优度R~2为0.75,整体上TRMM降水数据比站点实测降水数据偏高7.73%,月尺度上,TRMM降水数据与站点实测降水数据拟合优度R~2为0.84,两者之间相关性显著,季尺度上,春季降水拟合优度(R~2=0.77)高于其余3个季节,冬季降水拟合优度最差(R~2=0.64);流域尺度上,降水重心移动轨迹表明TRMM降水数据基本能反映降水的空间分布及演变过程,站点尺度上,各站点的相关系数均大于0.84,相对偏差较大的站点主要分布在河谷和盆地地区;TRMM降水数据在海拔大于1 000 m、坡度小于2°以及东南方向上的精度较高;主成分分析方法表明坡度和坡向对TRMM降水数据精度的影响大于高程。     

TRMM降雨数据在喀斯特地区的适用性分析——以贵州省为例

为验证TRMM(Tropical Rainfall Measurement Mission)降雨数据在喀斯特地区的适用性,以贵州省为研究区,利用贵州省19个气象台站1998-2015年的降水数据,在年尺度和月尺度上验证了TRMM卫星降水数据的精度,并在此基础上基于TRMM月降水数据分析了贵州省的降水时空分布特征。结果表明TRMM降水数据基本能反映降水的空间分布及演变过程,年尺度上TRMM降水数据与站点实测降水量相关系数R=0.817,斜率K=0.751,数据精度较高,数值上比站点实测降水量略高。月尺度上TRMM降水数据与站点实测降水量相关系数最高,达到0.927,斜率为0.9127,数值略高于站点实测降水量。分析表明:坡度对TRMM降水数据精度的影响大于高程和坡向,坡度小于10°的精度较高。总体而言,TRMM降水数据在喀斯特地区具有一定精度,但是降水量少或地形起伏大的地区精度相对较低。     

中国大陆TRMM降水多尺度精度评价

根据中国气象数据网中国大陆2009—2014年逐日降水格点数据,在月、年时间尺度上,采用误差、相关系数以及相对误差等指标,对热带降水测量(TRMM)降水数据进行精度评价。结果表明在月、年尺度上TRMM降水数据精度均较高,年均误差分布与年降水量相关;月尺度相关系数达到了0.99,年尺度相关系数为0.86;TRMM精度主要受降水强度和海拔地形影响;在干旱和高海拔地区TRMM降水数据精度较低。     

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。     

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。     

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.     

TRMM降水产品在喀斯特地区的空间降尺度研究——以贵州省为例

降水在全球尺度物质和能量循环中扮演着重要的角色。以贵州省为研究区域,利用TRMM3B43(the Tropical Rainfall Measuring Mission 3B43)降水数据与高程(Digital Elevation Model, DEM)、坡度、坡向、经纬度之间存在的相关关系,建立多元线性回归模型,采用反距离权重(Inverse Distance Weighted, IDW)插值法得到研究区域1998—2015年的1 km高分辨率的月降水数据。利用研究区域内19个气象站点测得的数据,对TRMM3B43数据降尺度后结果的准确性进行测试。结果表明:降尺度后降水数据和实测降水数据间的误差明显小于原始数据和实测值的误差。通过降尺度的方法提高TRMM3B43降水数据的空间分辨率和精度,对喀斯特地区开展相关气象研究具有重要指导意义。在使用TRMM3B43降水产品构建喀斯特地区的降水资料降尺度模型时,应综合考虑海拔、坡度、坡向和经纬度等因素,并利用气象站点的实测降水量数据对其进行精度校正。     

云南省昭通市多尺度极端降水时空特征分析

为分析云南省昭通市多尺度极端降水时空特征,收集整理昭通市19个雨量站1969—2014年分时段逐年降水数据,并计算不同时间尺度(1,6,24 h)的年极端最大降水量,采用反距离加权法(IDW)插值展示其空间分布特性。在此基础上,对3个典型雨量站(鱼洞、新华、牛街)的极端最大降水进行深入分析,采用Mann-Kendall趋势检验及小波变换方法的趋势与周期分析,量化极端降水事件的时间分布特征。结果表明:昭通地区极端降水事件的空间分布规律为从北向南逐渐减少,且南北极端降水量相差较大,空间分布差异明显;3个典型雨量站多尺度极端降水变化趋势不显著(p0.05),其序列变化存在30,15,5~7 a 3个明显变化周期。     

1979—2018年雅砻江中上游积雪时空变化及影响因素分析

基于1979—2018年积雪深度卫星数据及同期的格点型降水和气温观测资料,分析了雅砻江中上游积雪时空分布及其影响因子,利用相关分析法分析气候因子与地形因子对积雪深度时空分布的影响及贡献程度,采用趋势分析法研究积雪特征和气候因子的时间变化规律。结果表明：雅砻江中上游降水、气温、高程、坡度和坡向对年均雪深空间分布的贡献率分别为0.218、0.453、0.206、0.080和0.043,气候因子的贡献程度明显高于地形因子;研究区积雪期主要集中在10月至次年5月,年降水量和年均气温呈显著上升趋势,西北部和东南部积雪期变暖现象明显,绝大部分区域年均雪深表现为不明显的减少趋势;积雪深度与降水量的相关系数多为正值,与气温的相关系数均为负值,在区域中下游表现的相关性较强,各影响因子与积雪深度的相关程度由强到弱依次为气温、高程、坡度、降水和坡向。     

缺资料地区降水系列的插补及验证

针对部分地区降水资料缺乏的问题,以德清县为研究对象,提出了日尺度降水资料的插补方法,该方法通过对已有降水数据进行时间尺度转换和空间插值的方式插补出缺资料地区日降水数据。结果表明:(1)德清站插补结果中日降水强度、强降水量及连续有雨天数的误差均小于3%,与直接用周边站点的逐日数据对数据缺失站进行插值相比,各站月降水数据与实测值的相关系数平均提高0.11,均方根误差降低了42.3%;(2)将降水插补结果作为分布式水文模型的降水输入时,径流模拟效果得到了有效改善,1960—2018年模拟径流量和实测径流量系列的纳什效率系数由0.62提高到0.87,相对误差由-4.2%降至-2.3%;(3)日尺度降水插补结果的相关系数、5 d最大降水量及强降水量对研究区分布式水文模拟效果影响较大。     

基于ArcGIS软件对河道高程数据插值方法的对比

利用ArcGIS软件中反距离权重(IDW)和克里金(Kriging)插值两种方法对渭河防洪纪念碑段河道高程进行插值训练,并在已知样本数据中随机选取20个高程数据进行检验,最终对比得到训练结果最接近真实值的空间插值方法,以期为日常设计工作推荐更便捷精准的插值方法和河道分析管理手段,使ArcGIS软件空间插值方法在技术工作领域发挥作用。     

广西崩塌地质灾害的空间分布特征及驱动因子研究

笔者基于2015年广西地质灾害信息管理系统中的崩塌地质灾害点数据，运用空间聚类分析方法揭示了广西崩塌地质灾害的空间分布特征；在此基础上，选取高程、坡度、坡向、地形起伏度、降水、岩性、断裂构造和人类工程活动8个因子作为广西崩塌地质灾害的驱动因子，采用地理探测器模型对广西崩塌地质灾害空间分异性进行定量归因。研究结果表明：1）广西崩塌地质灾害存在多个聚集区，主要集中在桂东南、桂西、桂西北以及桂东北地区；2）岩性对广西崩塌地质灾害空间分异性的影响力最强，高程、地形起伏度、降水、坡度、断裂构造和人类工程活动等也具有一定的影响力；3）双因子交互对崩塌地质灾害空间分异性的影响效果均表现为非线性增强，其中岩性∩降水的影响力最大（q=0.099 4）。该研究结果可为广西崩塌地质灾害的防治提供参考。     

基于GIS的斜坡结构图自动化制图方法研究

斜坡结构图主要反映斜坡结构类型及其空间展布情况,为地质环境背景因素的研究分析提供重要的参考依据,传统的手工编制方法工作量巨大。以三峡库区为研究区,首先通过地质图反映的点源产状信息,在考虑区域地质构造影响的情况下,经网格插值计算,得到空间连续分布的岩层倾向和倾角值;其次通过数字高程模型,获取坡度和坡向值;最后利用GIS的空间建模与分析功能,实现了边坡结构自动化制图,大大提高了制图效率。     

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。     

基于数字高程模型的流域变动等流时线方法

本文探讨了降雨的空间分布和地形对流域等流时线的影响，提出了变动等流时线的新方法，该方法避免了传统等流时线假设流速在全流域均匀分布的缺陷，并且同时考虑了地形和降雨空间分布不均匀性对流速的影响。本文利用数字地形分析技术从DEM数据中提取流域数字水系以及地形地貌等空间特征，在此基础上，对降雨进行空间插值，获得降雨的空间分布，综合考虑地形和降雨因素，推求流域变动等流时线，更进一步真实反映流域的产汇流机制。该方法应用于缺乏实测资料的小流域，应用结果表明基于数字水系推求的变动等流时线体现了地形和降雨的空间分布不均匀性对流域径流的综合影响。     

基于MODIS的积雪时空变化与CMADS气象因子相关性研究——以塔什库尔干河流域为例

积雪是塔什库尔干河流域宝贵的资源,了解流域融雪时空变化规律及其与气象、地形因素的相关关系具有重要意义。基于不同高程带、坡度和坡向的Arc GIS解译积雪覆盖数据和CMADS数据,采用方差分析和Pearson相关性分析等方法,研究不同高程带、坡度和坡向雪盖时空变化规律及其与气象因子的相关关系。结果表明:平均气温、太阳辐射和降水是影响塔什库尔干河流域积雪的主导气象因子,同时还受地形(高程、坡度、坡向)的限制;积雪覆盖率在各地形上存在明显季节差异性及月差异性,积雪覆盖率与气象因子相关度从高到低依次排序为:平均气温太阳辐射降水风速相对湿度,积雪覆盖率与前3个因素存在显著负相关关系,风速次之,与相对湿度的相关性最小。