三种插值方法在降水等值线绘制中的对比分析

为对比不同插值方法在宁夏回族自治区的适用性,基于宁夏及其周边地区77个气象台站1956—2016年平均降水量数据,运用泰森多边形法、距离平均反比法、克里金插值法对降雨量数据进行空间插值和交叉验证,从插值方法的稳健性和准确度出发进行对比分析,得出适用于宁夏回族自治区的插值方法。研究表明：（1）从准确度来看,克里金插值法与观测值走向、位置较为相似;从稳健性来看,克里金插值法MAE平均值为4.43 mm、RMSE平均值为10.36 mm,显著小于泰森多边形法和距离平均反比法。（2）整体来看,克里金插值法更为理想,可以用于宁夏回族自治区降水量空间插值分析。     

东海断面调查数据的最优插值同化试验

以World Ocean Atlas(WOA)气候态月平均资料作为数据同化的背景场,以断面调查数据作为数据同化的观测场,采用最优插值法,对WOA数据进行同化处理,得到分析场,并通过一维搜索方法获得最优相关距离尺度,对分析场进行优化。将调整得到的分析场作为现场观测数据的补充,然后对其网格化并绘制等值线图。两组试验结果表明,经过同化处理后绘制得到的等值线图既保留了区域的气候态特征,又体现了观测期间的特点,在一定程度上可以避免因数据空间分辨率不足所导致的插值结果异常,较单纯使用实测数据或将实测数据与WOA数据简单叠加得到的等值线分布更合理。最优相关距离尺度的大小依同化对象数据类型的不同而不同,一维搜索方法可以较便捷的获得最优相关距离尺度,提高数据同化的效果。     

对偶Kriging插值方法在气象资料分析中的应用

非对偶Kriging方法是一种局部插值, 因此对每个插值点都要重新求解Kriging线性系统从而非常耗时。该文介绍了通过等价变换将泛Kriging方法转换成对偶Kriging方法, 对偶Kriging方法是一种全局插值, 其Kriging线性系统不依赖插值点, 因此仅需一次求解Kriging线性系统即可计算所有插值点的值, 从而极大提高了计算效率。数值试验的实际计算表明, 对偶Kriging方法不仅计算精度完全与泛Kriging方法一致, 整体效果相当于或优于GrADS绘图软件的Cressman方法; 而且对偶Kriging方法的计算效率远高于泛Kriging方法。最后, 该文通过统计与拟合得到了降水的4类半变异函数模型的表达式, 并通过敏感试验研究4类半变异函数模型对降水分析精度的影响。     

Spatial Interpolation of Daily Precipitation in China:1951-2005

Climate research relies heavily on good quality instrumental data; for modeling efforts gridded data are needed. So far, relatively little effort has been made to create gridded climate data for China. This is especially true for high-resolution daily data. This work, focuses on identifying an accurate method to produce gridded daily precipitation in China based on the observed data at 753 stations for the period 1951-2005. Five interpolation methods, including ordinary nearest neighbor, local polynomial, r...     

基于漂移克里金融合雷达、雨量计定量估测降水研究

文中介绍了一种新的融合雷达和雨量计数据开展定量估测降水研究的空间信息统计学方法—Kriging with external drift(KED)方法。该方法能很好地融合高精度、低时空分辨率的雨量计数据和低精度、高时空分辨率的雷达数据进行插值。通过变异函数描述降水场的空间结构信息,能够充分利用数据间的空间相关性,来改进估测精度和提高处理速度。利用其优良的数学特性,以期在定量估测降水业务研究上进行新的探索和尝试。选用湖南省有代表意义的3次降水过程资料,通过雷达直接估测降水（RAD）、变分校准（VAR）以及KED 3种方法,分别与雨量计测量值进行对比分析,选用代表站进行交叉验证结果均表明：RAD的均方差、绝对误差、相对误差最大,VAR次之,而KED最小。KED估测的结果与雨量计测量降水最为接近,估测效果最好;3种方法与雨量计实测值计算一定范围的误差频率,KED估测值具有最小的均方差和最小的标准差,且误差分布相对集中在0值附近,斜度和峰度最佳,试验证明该方法不仅能提高降水估测精度,且优于其他方法,VAR均方差次之,RAD均方差效果相对较差。联合雷达、雨量计估测降水的实质是把雷达估测值与雨量计测量的结果相融合,以雨量计来校准雷达估测值,保留了雷达探测到降水的中、小尺度精细特征。校准后的雨量场数值接近雨量计测值,而且能够准确反映雷达测得的降水分布形式。     

基于Kriging算法的三棱柱地质体三维可视化实现

采用了一种基于Kriging算法的三棱柱三维可视化方法对地质体进行了可视化,其基本思想是首先用Kriging算法将空间任意的离散的数据点生成规则的点数据,将点数据划分成多个三棱柱,然后以三棱柱为基本单元进行地质体可视化。本系统是在Visual C++/OpenGL平台上开发而成,具有精度高、交互好的特点,经过实践运行,切实可行。     

基于自然邻点插值法的洱海湖面降水特征分析

湖面降水是影响湖泊水量和水质的重要因素之一,对湖面降水的研究有利于湖泊水环境的研究和治理。本文利用洱海周边11个气象站降水观测数据,对洱海周边站点的降水进行分析,并基于自然邻点插值法对洱海湖面降水进行分辨率为0.01°的网格插值,分析洱海湖面降水的分布特征。结果表明:洱海湖面降水分布时空差异显著,时间上具有季节性特征,夏季最多,秋季次之,冬季最少;空间上存在显著分布不均,降水高值中心位于洱海中部靠西岸湖湾区域,低值中心位于东南部湖区,最大格点降水量是最小格点的1.9倍;湖面降水存在明显的季节性空间振荡特征,降水的高值中心夏季略有北移向外呈发散性递减。洱海湖面降水时空分布特征的研究为大气湿沉降敏感区域和时段的划分提供数据支持,同时为湖泊水环境研究治理提供科学的技术支持。     

用于地球静止卫星云图象素定位的非线性插值法

根据对ＧＭＳ－４地球静止卫星所发定位网格数据的分析，发现同一纬线上两定位格点间象素分辨率的变化率基本保持不变。可以利用等比级数的原理计算象素分辨率，从而确定象素的地理位置。据此设计的非线性插值方法明显优于线性插值法。     

山区平均气温细网格插值方法的比较

采用逐步插值和多元回归的方法，计算了贵州省１月、７月份气温１０＇×１０＇细网格的内插值。通过两种结果与实际状况的比较，及其误差的分析，发现逐步插值的计算结果更符合实际，且剩余误差为多元回归结果的１／５￣１／１０。