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。     

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。     

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。     

基于断面地形法和网格地形法的河道冲淤计算分析

河道的冲淤量及其分布是相关工程规划设计和防洪决策的基本依据,在生产实践中,冲淤计算一般是采用断面地形法。随着GIS技术的发展,三维表面的建模和表面分析已逐渐成熟,为推广网格地形法计算河槽冲淤量创造了条件。该文通过对比断面地形法、网格地形法两种方法计算的河道冲淤量,分析其误差来源及解决方法,评估其方法的适宜性和可靠性,得出GIS支持下的网格地形法计算河道冲淤可视化强,提高了效率和精度。     

西南地区降水量插值方法比较——以丽江市为例

我国西南地区由于地形复杂,海拔落差大,且雨量站分布不均,资料代表性差,针对这一区域的降雨预报效果不尽如人意,每年因局地强降水造成的损失巨大。旨在探讨适合山区等海拔落差较大地区的降水插值方法的一般思路,提高该地区降水估测精度。丽江市最大海拔落差达4 516 m,是西南地区典型的山地型城市。以丽江市40个雨量站40 a的月降雨数据为基础,选择6个站为检验站,运用反距离权重法、普通克里金法、样条函数法、趋势面法进行了最优插值方法的探讨。插值误差分析的结果表明:反距离权重法在该研究区域效果较好,幂指数增加到8以上时,相对误差基本稳定在7.8%;克里金法对降雨量的插值效果也较好,生成的插值图平滑;样条函数法插值效果最差。研究成果可为我国西南地区及其他山地地区降雨预报提供参考。     

基于剖面插值及三维建模技术的土石比计算方法在核电勘察中的应用

传统土石比计算方法没有充分考虑基岩面起伏及地形变化的影响,计算得到的结果精度比较低,该文提出了一种新的土石比计算方法,选取克里金法对工程地质剖面进行网格化插值,利用三维建模技术对开挖体及岩体方量进行计算,并通过核电勘察土石比计算工程实例介绍该方法的使用。     

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.     

河道地形数据GIS入库方法

针对CAD河道地形数据的空间分析能力弱、使用范围窄等特点,采用GIS技术对CAD河道地形数据进行转换和入库。在数据转换和入库过程中对涉及的高程点数据获取、等高线高程确定、高程数据粗差探测等方面进行研究,实现了在少量人工质量控制的前提下高效率地将CAD河道地形数据向GIS数据自动转换与入库。该高程数据提取方法具有准确、快捷和实用的特点。     

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。     

非平稳区域化变量克立格插值方法的比较

为了减少非平稳区域化变量的插值计算的工作量,以中国中东部地区59站1960~2000年的年平均降水量为数据源,采用普通克立格法与泛克立格法两种方法对降雨量进行空间插值,对其插值结果进行比较。结果表明,两者的插值结果非常相似,且前者的插值精度略优于后者。认为在无需详细了解变量的空间变异性情况,而只进行空间插值研究时,用普通克立格法代替泛克立格法进行非平稳区域化变量的空间插值具有计算简单、无需确定漂移等优点,同时可以取得较好的插值效果。     

多维线性插值方法的构建及应用

根据全国2010年607个气象站点的日降水量资料以及各站点平面分布与高程信息,构建了多维线性空间插值方法。在不同插值控制站点数目(n=4,8,12)情景下,分析了多维线性空间插值方法与反距离权重插值、样条插值和克里格插值法(球面模型和高斯模型)在我国年降水量空间插值中的应用情况。对比发现,不同的控制站点情境下,各种插值方法的插值结果差异显著,但随着控制站点数目的增加,各插值结果的差异性减小;多维线性插值方法在多种情景下都表现出较好的插值精度。     

Comparison of methods for analysing salmon habitat rehabilitation designs for regulated rivers

River restoration practices aiming to sustain wild salmonid populations have received considerable attention in the Unites States and abroad, as cumulative anthropogenic impacts have caused fish population declines. An accurate representation of local depth and velocity in designs of spatially complex riffle‐pool units is paramount for evaluating such practices, because these two variables constitute key instream habitat requirements and they can be used to predict channel stability. In this study, three models for predicting channel hydraulics—1D analytical, 1D numerical and 2D numerical—were compared for two theoretical spawning habitat rehabilitation (SHR) designs at two discharges to constrain the utility of these models for use in river restoration design evaluation. Hydraulic predictions from each method were used in the same physical habitat quality and sediment transport regime equations to determine how deviations propagated through those highly nonlinear functions to influence site assessments. The results showed that riffle‐pool hydraulics, sediment transport regime and physical habitat quality were very poorly estimated using the 1D analytical method. The 1D and 2D numerical models did capture characteristic longitudinal profiles in cross‐sectionally averaged variables. The deviation of both 1D approaches from the spatially distributed 2D model was found to be greatest at the low discharge for an oblique riffle crest with converging cross‐stream flow vectors. As decision making for river rehabilitation is dependent on methods used to evaluate designs, this analysis provides managers with an awareness of the limitations used in developing designs and recommendations using the tested methods. Copyright © 2008 John Wiley & Sons, Ltd.     

INVERSE PROBLEM METHOD FOR WATER ENVIRONMENT TOTAL CAPACITY CONTROL OF A TIDAL RIVER

In this paper, an improved method for water environment total capacity control of tidal rivers was presented. The maximal capacity of point pollution sources for the Huangpu River was computed by this method, and the result was compared with the practically observed data. The numerical result shows that the method is effective and efficient.     

基于空间插值算法的阳宗海夏季水质参数空间分布规律研究

水质参数是分析湖泊生态环境的重要指标。由于基于离散采样点的传统水质参数统计法不能详细分析湖泊水质参数的空间分布规律,采用了克立格(Kriging)和反距离加权(Inverse Distance Weighted,IDW)空间插值算法对阳宗海夏季水质参数指标(pH值、总叶绿素、浊度、溶解氧、电导率和藻蓝蛋白)进行空间分布规律研究。试验结果表明:阳宗海夏季表层水体的循环周期较长、空间异质性较高,尤其是总叶绿素含量、浊度和藻蓝蛋白含量;阳宗海南岸受到人为生活扰动和污染较为严重,藻蓝蛋白和溶解氧的浓度均较高;阳宗海北岸受到人为工业污染更为明显,表现为浊度在该区域达到峰值;阳宗海夏季表层水体的电导率和pH值更多地受到了治理砷污染而大量喷施的絮凝剂影响。研究成果为阳宗海水环境评估和综合整治提供了理论依据。     

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。     

确定河流生态流量的几种湿周法比较

为比较不同湿周法在计算河流生态流量中的适用性,采用幂函数描述无量纲化的湿周～流量关系,利用曲率法、斜率法及多目标评价法中的线性加权和法、理想点法(尺度系数r分别取1,2,∞)、乘除法等7种方法计算河流生态流量。结果表明:曲率法的结果偏小;斜率法、理想点法(r=1)、线性加权和法的结果相同,且位于各方法的中间;另外3种多目标评价方法得到的河流生态流量大于斜率法等的结果,但湿周的增加比例明显小于流量增加比例。在湿周～流量关系符合幂函数关系时,利用斜率法或理想点法(r=1)、线性加权和法确定河流生态流量的方法是适宜的。     

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.     

国内河工模型地形测量方法研究综述

通过对国内河工模型地形测量方法的回顾,系统地介绍激光技术、超声波技术、光学技术、计算机技术以及图像处理技术等先进技术在河工模型地形测量中的应用及发展,详细介绍光电反射式地形仪、电阻式地形仪、跟踪式地形仪、超声地形仪、激光扫描仪等仪器及近景摄影测量技术的优点及存在的问题,指出结合各种测量技术的优点实现河工模型地形的大范围非接触测量将是今后的研究方向。