GIS空间插值方法在内蒙古气温插值中的应用

文章对GIS软件中几种常见插值方法的原理进行了详述,剖析了插值过程中参数设置对插值结果产生的影响。以内蒙古多年平均气温插值为例,对比了各种插值方法的优劣,结果表明:普通克里金法的插值结果最能反映内蒙古多年平均气温的分布特征,均方根误差为1.138℃;反距离权重法可反映基本特征但等值线不够平滑、局部有"牛眼"现象,均方根误差为1.260℃;趋势面法不能反映基本特征,均方根误差为1.425℃;使用协同克里金法,将高程作为协同因子对普通克里金算法进行改善,未取得明显效果。     

东北地区逐日气象要素的空间插值方法应用研究

针对作物生长动力模型区域应用时对高精度格点逐日气象要素输入值的需要,以东北地区为例,选用克立格法 (Kriging)、以经纬度分布方向为权重的距离权重反比法（IDW）及带高度梯度订正的距离权重反比法（GIDW）3种插值方法进行有限气象站点4~10月逐日气象要素空间插值方法研究,并进行插值的统计量分析和估值的交叉验证。结果表明,对温度而言,GIDW方法估值精度较高,插值结果的平滑程度适中,插值结果分布趋势也较为接近实际站点的分布。对降水而言,IDW估值精度高于Kriging, 而且插值结果的平滑程度较小,更适合于日降水量的空间插值。GIDW、IDW估值精度较高的原因是研究中考虑到日最高温度、最低温度和降水量的经向、纬向梯度、海拔高度梯度存在明显的季节性变化,采用了根据气象要素经纬度方向确定权重,以及根据气象要素高度梯度年内变化进行高度订正的结果。     

一种基于GIS的气象要素空间插值方法

根据气候学方程建立的多元回归方法,在地理信息系统空间分析功能的支持下,实现了西藏拉萨地区气温、降水等气象要素的空间网格化。得出,上述方法对拉萨地区等山地地区气象要素的空间网格化方面是有效的手段,该方法对气温的空间插值精度优于降水。     

一种基于GIS的气象要素空间插值方法

根据气候学方程建立的多元回归方法,在地理信息系统空间分析功能的支持下,实现了西藏拉萨地区气温、降水等气象要素的空间网格化。得出,上述方法对拉萨地区等山地地区气象要素的空间网格化方面是有效的手段,该方法对气温的空间插值精度优于降水。     

气象要素插值的空间化精度提高方法研究

为了提高气象要素空间化的精度,本文提出通过预先对气象数据进行处理,然后再进行空间化,以比较直接插值与原始数据处理之后再插值的精度的变化。文中采用数据为全国743个常规气象站40 a(1961—2000年)整编气象资料及2005年的常规气象资料;插值方法有反距离加权法(IDW)、克立格法(Kriging)和样条函数法(Spline);数据预处理方法采用距平处理。结果发现:使用IDW、Kriging和spline对平均温度距平进行插值精度比较,发现IDW方法最优;温度距平精度的提高比降水和相对湿度要好;降水距平误差呈现由东向西递增的趋势。由此可见,对气象要素做距平处理可以有效提高插值精度。     

重庆山地区域气象要素空间插值方法对比

利用重庆地区1999年和2018年气象数据,分别采用薄盘光滑样条、协同克里金、普通克里金、反距离加权4种方法,从年和月两种尺度对气温、降水、太阳总辐射三个要素进行空间插值;采取交叉验证方法,用MAE、MRE、RMSE评估插值精度,确定各要素最优插值方法。结果表明：气温和太阳总辐射最优插值方法为薄盘光滑样条,降水为反距离加权;插值精度上气温、太阳总辐射高值月份优于低值月份,降水则相反,但三个要素均表现出年尺度优于月尺度。MRE检验表明,插值精度为气温>太阳总辐射>降水,1999年年尺度插值精度分别为1.86%、4.60%、6.87%,月尺度插值精度分别为2.79%、5.82%、17.42%;2018年太阳总辐射年、月尺度插值精度分别为3.03%、4.88%,区域站加密后气温、降水年尺度插值精度分别为2.03%、11.20%,月尺度对应插值精度分别为3.20%、23.14%。     

基于ANUSPLIN软件的逐日气象要素插值方法应用与评估

气象要素是资源、环境、灾害以及全球变化等领域研究的数据基础,格点化数据在未来研究应用中显得日益重要。本文基于中国境内667个基本和基准地面气象观测站点的基本气象资料,使用ANUSPLIN专用气候插值软件对1961-2006年逐日气温、降水进行插值,并利用未参与插值的全国1667个加密站点对插值结果的准确性进行检验,同时与反向距离权重法和普通克吕格法等插值方法的结果进行对比。结果表明,利用667个站点使用ANUSPLIN软件进行逐日平均气温插值有92.0%的误差在2.0℃以内,75.0%的误差在1.0℃以内,0.9%的误差在5.0℃以上,平均绝对误差为0.8℃;对逐日降水进行插值,75.0%的误差小于5.0mm,85%的误差小于10.0mm,平均绝对误差为6.4mm,误差大小与降水量呈现出正相关性,对局地强降水的插值效果不好,这可能与参与局部拟合插值的样本数太少有关;同时,夏季的温度插值误差小于冬季,而冬季的降水误差小于夏季。将ANUSPLIN的局部薄盘样条插值结果分别与反向距离权重法和普通克吕格法的插值结果进行对比,显示ANUSPLIN软件的插值误差最小。结果同样表明,适当增加站点数量和提高DEM精度可进一步提高ANUSPLIN软件的插值精度。     

基于GIS降水空间分析的逐步插值方法

根据长江中上游697个气象观测站1971—2000年30年降水资料,利用逐步回归方法和地理信息技术(GIS),建立了平均季降水和年降水与4km分辨率的DEM、坡向、坡度等地形数据的回归方程,并通过了信度为0.05的F检验,将降水量中地形影响部分分离出来。在此基础上,发展了逐步插值方法(SIA),并与GIS技术和多元逐步回归方法结合,显著提高了年、季降水空间分布的计算精度。结果表明:SIA季节降水空间分布的相对误差为6.86%,绝对误差为13.07mm,平均变差系数为0.070,平均相关系数为0.9675;年降水量的绝对误差为72.1mm,相对误差为7.34%,平均变差系数为0.092,相关系数达到了0.9605。对SIA年平均降水量的分析表明,采用3—5步的SIA计算,就可以显著提高计算精度,绝对误差由211.0mm下降到62.4mm,相对误差由20.74%下降到5.97%,变差系数从0.2312下降到0.0761,相关系数由0.5467提高到0.9619,SIA方法50步的计算表明,SIA计算的结果一致收敛于观测值。     

基于KBSI模型的新疆平均气温空间插值研究

选取新疆近30a(1981—2010年)整编的月平均气温数据,定量分析了海拔高度、经纬度因子对气温空间分布的影响,利用KBSI模型对选定的新疆40个国家基本站月平均气温进行空间模拟,并对插值精度进行了交叉验证。结果表明,在进行新疆月平均气温空间模拟时,插值参数应充分考虑到温度分布的空间连续性和季节差异性。在选取参考站时应综合考虑到周边气象站点的疏密和实测数据的可用率等实际情况。为了提高插值精度,需要引入地形(坡度、坡向)和下垫面特征数据来对插值结果进行修正。     

基于RS和GIS技术的新疆气温空间插值方法探讨

分析新疆90个气象站点2004年年均气温与经纬度、海拔高度的关系,之间具有较好的线形相关关系(r2=0.897)。通过"回归方程计算 空间残差"的方法对全疆2004年年均气温数据进行插值。验证结果为:插值计算值与实测值间相关系数r2=0.994,平均误差1.53%。插值结果表明:利用"回归方程计算 空间残差"的方法可以生成高精度、高空间分辨率新疆年平均网格温度结果。     

高速公路气象服务技术及应用

气象条件对高速公路的安全出行有很大的影响,通过对高速公路交通气象服务所需的常规地理信息和相关气象数据进行分析和整理,利用插值算法将能见度、降水、温度、风速等气象要素进行了空间化处理,并整理了整个数据处理流程。基于GIS的空间分析对气象要素在高速路段上的投射技术进行了研究,并将成果数据用JSON格式在数据库进行统一存储。对交通气象服务技术的应用进行了探讨,形成了交通气象指导预报产品,在交通气象导航的应用也进行了尝试,改善了交通气象服务的效果。     

应用Kriging算法实现气象资料空间内插

使用Kriging算法对海平面气压和气温等气象观测资料进行空间内插，实现数据网格化。通过GRADS绘制等值线图与人工分析的天气图以及Surfer软件的Kriging方案的结果进行对比，并对比分析多个统计量，验证自制软件结果的好坏。结果表明：对于气象物理量场，变异函数应采用球面模型；对量级较大的海平面气压值应进行缩小化处理；对于常规观测资料，球面模型半径应取10个经纬距以上。     

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, radial basis function, inverse distance weighting, and ordinary kriging, have been used and compared. Cross-validation shows that the ordinary kriging based on seasonal semi-variograms gives the best performance, closely followed by the inverse distance weighting with a power of 2. Finally the ordinary kriging is chosen to interpolate the station data to a 18 km×18 km grid system covering the whole country. Precipitation for each 0.5o×0.5o latitude-longitude block is then obtained by averaging the values at the grid nodes within the block. Owing to the higher station density in the eastern part of the country, the interpolation errors are much smaller than those in the west (west of 100oE). Excluding 145 stations in the western region, the daily, monthly, and annual relative mean absolute errors of the interpolation for the remaining 608 stations are 74%, 29%, and 16%, respectively. The interpolated daily precipitation has been made available on the internet for the scientific community.     

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...     

崇左市气象台站装备维修保障的思考

通过对崇左市气象部门技术装备保障工作现状的分析,找出了崇左市气象部门技术装备保障工作存在的主要问题,并提出了相应的解决办法。     

基于台站降水资料对不同空间内插方法的比较

如何把离散的气象台站资料通过合适的空间内插方法转变成规则的网格数据,对于气候变化分析和模拟研究具有重要的意义.作者利用中国区域160个常用台站10年降水观测资料为例,分别采用克里格(Kriging)插值、反距离加权、Delaunay三角剖分线性插值、双谐样条(Biharmonic Spline)插值和Cressman客观分析等几种常见的空间内插方法,较为系统地分析和比较了这几种内插方法插值结果之间的异同,对其优缺点和适用范围进行了适当讨论,并采用不同的网格分辨率和影响半径对Cressman客观分析方法做了进一步分析比较.结果表明:在台站分布密集的区域不同空间内插方法之间差异较小,在台站分布稀疏的区域则差异较大;与更加密集的台站观测资料的比较显示,自动调节影响半径的Cressman客观分析方法与双谐样条插值方法误差相对较小.     

一种基于SVD的迭代方法及其用于气候资料场的插补试验

提出一种基于SVD的迭代对气象场序列缺测记录插补延长的技术方法,对长江流域20个测站1月份气温做插补试验,平均均方误差为0.25,插补精度明显优于迭代EOF,插补效果良好且性能稳定;而且插补站数所占比例越小效果越好.此研究表明,基于SVD迭代的插补方法是一种非常有效的插补途径.