基于西南地区台站降雨资料空间插值方法的比较

以西南地区1996～2000年93个气象台站观测的月均降雨量为基础,对各月降雨量进行空间自相关性,变异特征等空间分析后,采用反距离加权法(IDW)和以不同变异函数模型(指数模型、球面模型、高斯模型)为基础的普通克里金(O-Kriging)两种方法进行空间插值,通过交叉验证结果对两种方法进行分析比对。结果表明:(1)西南地区月均降雨量存在明显的空间集聚现象,并具有显著的空间自相关性和变异特征,可对该研究区域降雨量进行空间插值研究。(2)在O-Kriging插值时,变异函数选用指数模型的效果最好,球面模型次之,高斯模型最差。(3)两种方法对月均降雨量及其极大值和极小值插值时,O-Kriging的插值误差均小于IDW,插值误差整体上与降雨量呈正相关关系。在剔除各月降雨量极大值较为集中的两个站点后进行插值,插值结果的误差均明显降低。(4)对研究区域整体来说,O-Kriging的插值效果优于IDW,但就单个站点来看,结果并非如此。在降雨量的空间插值中,由于研究区域和时间尺度的不同,并不存在绝对的最优方法,应根据实际应用效果选择最适方法。     

基于滨州市台站降水资料的空间内插方法分析

以滨州市境内所有气象观测站2016年采集的降水数据资料为基础,分别采用六种常见的空间内插方法进行系统的分析,并比较了这几种内插方法结果之间的差异,结果表明:克里金插值法在滨州市区域站降水量资料插值处理上应用性最优,其估计值在平均值、最大值、最小值上非常接近原始值,在标准差上也比较接近原始值,可以作为滨州市缺测站或疑误数据站的质量控制提供依据。     

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。     

基于台站温度资料对不同空间插值方法的比较

针对气象资料数据处理的外推和内插问题,以广西89个气象观测站点1971-2000年的多年平均气温观测资料为研究数据,应用了两种不同的内插方法。     

基于台站温度资料对不同空间插值方法的比较

针对气象资料数据处理的外推和内插问题，以广西89个气象观测站点1971-2000年的多年平均气温观测资料为研究数据，应用了两种不同的内插方法。     

不同空间插值方法对重庆地区降水的适用性分析

利用中国气象局全国综合气象信息共享平台（CIMISS）提供的1981~2018年重庆地区35个国家气象站逐日降水资料,采用最小曲率插值法、径向基函数插值法、克里金插值法、局部多项式插值法、反距离加权插值法以及改进的Shepard插值法,对平均累计降水、降水极值以及夏季极端降水空间插值模拟结果进行交叉检验。结果表明：空间插值方法在渝西和渝中大部分地区以及长江沿线地区适用性较好,在渝东北、渝东南地区北部以及渝西地区南部的山区适用性较差。对于平均累计降水,各插值方法的均方根误差随着降水量的增加而增大,其中最小曲率插值法整体表现最为稳定,最小曲率插值法在渝东南、渝中以及渝西地区最为适用,径向基函数插值法在渝东北地区最为适用。对于降水极值,量级模拟最好的插值方法为径向基函数插值法,位置模拟最好的方法为最小曲率插值法。对于夏季极端降水,最小曲率插值法插值结果与实况最为接近。     

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。     

基于地统计方法的气候要素空间插值研究

在回顾了地统计学的产生、发展及其基本原理的基础上,对于目前众多可以提供计算网格的气候要素的空间插值方法中,具体探讨了普通克里格法和协同克里格法。将甘肃省1961—1990年30年平均降水量和蒸发量作为区域化变量,根据不同的半变异函数理论模型,采用普通克里格法和双变量协同克里格法,通过对比分析得到：（1）不论是多年均降水量还是多年平均蒸发量在空间上都呈现明显的梯度变化,二者的空间变程都很大,而降水量变化幅度更大。降水量从东南部向西北部逐渐减少,蒸发量则相反,从东南向西北逐渐增加。（2）基于地统计的插值方法,根据半变异函数云图和试验方差最小的原理,选择合适的半变异函数理论模型进行变量的空间插值,能够较好地模拟区域化变量的空间连续分布格局,并取得较好的效果。对比普通克里格法和协同克里格法,后者增加了高度对降水量和蒸发量的影响,在空间分布上更为合理,插值的精度也要明显好于普通克里格法。（3）采用地统计方法虽然在总体上能够较好地反映气候要素的空间分布格局,但检验显示,两种方法空间插值的精度都还不是很高,插值的精度还有待进一步提高。     

青藏高原气温分布的空间插值方法比较

使用反距离平方、趋势面、Kriging插值、Cokriging插值和综合方法对青藏高原1961-1990年30年平均1月气温进行空间插值比较研究，其中后两种方法能够把影响青藏高原气温分布的关键因素——高程置于插值算法之中。反距离平方和趋势面插值的结果都与实际情况相差较远；普通Kriging插值能够反映出青藏高原气温分布的一定的空间结构，但结果依然不好；由于考虑了高度变量，Cokriging插值表现出一定程度的性能改进，但因为台站海拔高度偏低，插值结果依然不理想。前4种方法效果不好的原因主要是因为青藏高原上气象台站稀少且高原西北地区无气象台站。综合方法把气温分解为结构化分量和随机分量，使用直减率把气温订正到同一海拔高度后，再对它们做Kriging插值分析，其结果较为正确地反映了青藏高原气温空间分布的特征，误差远小于其它方法。研究结果表明：样本本身的空间分布是影响插值精度的重要因素，合理的采样设计是必要的前提；对于台站稀少的地区，必须把随机插值方法和确定性方法结合起来估计气候变量的空间分布。同时给出了青藏高原1月的气温空间分布状况。     

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...     

考虑地形的空间插值算法在复杂下垫面地区气温和降水精细化插值的评估

为探索考虑地形的空间插值算法在复杂下垫面地区的适用性,利用重庆市区域自动气象站2017年逐月观测数据,采用Cokriging、PRISM和IDW三种算法进行了1 km分辨率插值试验,并分析对比了其在月累积降水、月平均气温插值中的误差。结果表明,当样本数量较多时,平均气温的插值以PRISM误差相对较小,Cokriging和IDW效果相当;对累积降水的插值,PRISM和Cokriging效果相当,并略优于IDW。三种算法的误差均随样本数量减少而增大,但PRISM的平均气温误差增长相对最慢,累积降水误差增长相对最快。当样本数量较少时,PRISM对气温插值的误差相对最小,而Cokriging对降水的插值误差相对最小。进一步分析表明:PRISM能显著减少复杂地形区的气温插值误差;累积降水插值主要受降水强度及降水局地性影响,考虑地形的插值算法并无明显优势。     

日降水量空间插值方法研究

采用反距离权重法和普通克里格方法对26°~34°N, 103°~115°E范围内2004年逐日降水量进行空间插值试验分析, 分辨率为1 km×1 km。采用交叉检验方法和准确率方法对两种方法插值的总体效果及不同等级的降水插值效果进行综合对比。结果表明:两种方法插值效果近似, 插值结果与实测值相关系数分别为0.83和0.82。但对日雨量较大的情况, 两种方法插值效果均有所降低, 相关系数为0.66和0.67。两种方法的实测值与插值结果的相关系数在不同季节非常接近, 并且均以春季最大, 其次为冬、秋季, 夏季相关系数最小; 通过采用平均误差、平均绝对误差和均方根3个指标衡量及不同等级雨量的插值准确率统计比较, 普通克里格方法插值效果略好于反距离权重法。     

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。     

滑动窗口的普通克立格方法在降水量插值中的应用

利用2009年全国2200个观测站降水量资料,使用滑动窗口的普通克立格方法对降水量资料进行格点化估计。针对滑动窗口的普通克立格方法在降水量格点化应用中存在的问题,设计了3种技术处理的试验方案。比较了全局搜索与方位邻近方法的误差,讨论了最大影响半径及屏蔽效应对插值效果的作用。提出了方位邻近法的样本点选择策略,结果表明,相对传统滑动窗口的普通克立格方法较常使用的全局搜索法而言,方位邻近法显著降低了计算资源的耗用,同时又具有较高的插值精度,特别是在站点密集地区有突出的优势;试验结果也表明:变程为4°～5°的经(纬)线弧长时,在方位邻近法下,我国大部分区域有较好的插值效果;屏蔽效应弱,ε取值为0.1时,降水量插值准确率较高,随着ε增大,插值误差也逐渐增大。