基于改进HASM方法的中国日照百分率的模拟

日照百分率作为研究日照时数及太阳辐射等的重要因素之一,其模拟结果的好坏,直接关系到相关领域的研究应用。而高精度曲面建模方法（HASM）是近几年发展起来的用于生态建模的高精度曲面模拟方法。首先对现有的HASM进行改进,给出建立在完整理论基础之上、精度更高的曲面建模方法,并记为HASM.MOD;以高斯合成曲面为数值试验对象,验证HASM与HASM.MOD的模拟精度;最后,根据全国1951-2010 年752 个气象站点的月平均日照百分率数据,运用HASM.MOD研究近60 年月平均日照百分率的分布状况,同时比较了HASM.MOD、HASM、Kriging 和IDW法的插值精度。数值试验和实例验证结果表明,HASM.MOD的模拟精度最高。用该方法所提供的日照百分率数据可作为基础地理数据供相关研究应用。     

基于多重网格求解的土壤属性高精度曲面建模

高精度曲面建模(HASM)是近几年发展起来的可用于地理信息系统和生态建模的一种较高精度的曲面建模方法.本研究选择南方红壤丘陵区江西省吉安市辖区、吉安县和泰和县为研究区,采集150个表层土壤(0～20cm)样品,分别随机选取60、90和120个点作为模拟数据集,90、60和30个点作为验证数据集,基于多重网格(MG)作为...     

基于HASM方法对气候模式气温降水的降尺度研究——以黑河流域为例

基于空间平稳性分析,引入地理因素结合回归分析及高精度曲面建模方法（HASM）对黑河流域多年平均气温、降水给出了降尺度模拟。基于过去器测资料的验证,提出了CMIP5模式资料的合理降尺度方法。比较了降尺度结果与站点实测值的差异,同时比较了所给出的方法与经典插值方法的模拟精度。最后,基于历史时期T₁（1976—2005年）的降尺度方法结合RCP2.6、RCP4.5及RCP8.5不同情景下未来时段T₂（2011—2040年）、T₃（2041—2070年）、T₄（2071—2100年） CMIP5模式结果,对降尺度方法进行了修正,给出了未来时段气温的降尺度模拟公式,并基于此对上述3种情景下多年平均气温的CMIP5模拟结果进行了降尺度模拟。结果表明：本文所提出的降尺度方法模拟结果与站点观测值具有较好的相关性,且精度高于其他经典插值方法。对未来时段的模拟结果表明,升温最快的是RCP8.5情景,在2071—2100年,除祁连山地区外,大部分地区年平均气温大于10℃。     

中国西部地区遥感数据生态多样性多尺度模拟

生态多样性(ecological diversity)是诸如物种和景观元等研究对象丰富性和空间分布均一性的综合,其多尺度测算与模拟已经成为生态学界研究的热点之一。其与传统多样性模型相比,Scaling生态多样性模型能够综合反映均一性和丰富性两个方面的多样性信息,同时考虑了空间尺度因素的作用,是一个理论上完美的生态多样性模型。利用Scaling生态多样性模型对中国西部地区三期遥感数据进行模拟,结果表明:①20世纪80年代末期-90年代末期,中国西部地区景观元多样性先减少后增加,其内部明显具有东高西低的空间分布规律;②省级行政区尺度上模拟结果说明陕西省景观元多样性最高,新疆维吾尔族自治区和西藏自治区最低;西藏自治区景观元多样性变化最显著,而甘肃省和重庆市变化最小;③县级行政区尺度上模拟结果发现中国西部地区存在11个景观元多样性的关键地区;④对比各尺度模拟结果,发现中国西部地区整体景观元多样性大于各省级行政区,各省级行政区大于省内县级行政区,说明Scaling多样性模型能够反映空间尺度因素与生态多样性间存在的正向相关关系。     

基于Web的资源环境模型元数据管理

模型元数据是资源环境模型共享的重要信息,它有利于促进模型的高效利用。在面向对象的资源环境模型库管理系统中,模型的属性、方法、数据接口和元数据被封装为模型对象,模型元数据用于资源环境模型的辅助管理。通过建立资源环境模型元数据库,开发基于Web的资源环境模型元数据管理系统,使Internet上的一般用户也可以查询到已建立模型的信息,避免了模型的重复构建,促进了资源环境模型信息的共享。目前,模型元数据研究还需要解决以下两个主要问题:①制定资源环境模型元数据的国家标准;②建立面向对象资源环境模型表达的行业规范。     

结合HASM和GWR方法的省级尺度近地表气温估算

卫星遥感反演得到的地表温度可用于近地表气温的估算,但现有方法的估算精度仍有进一步提升的空间。为了获取空间上连续且精度较高的近地表气温,本研究以四川省为例,首次将高精度曲面建模（HASM）用于遥感和气温实测数据的融合,并将综合了气温、地表温度、海拔、坡度、坡向的地理加权回归（GWR）拟合结果作为HASM模型的初始温度场,进而采用此种结合HASM和GWR的求解算法（HASM-GWR）,融合MOD11C3地表温度产品与190个气象台站的气温实测数据,开展省级尺度近地表气温估算,并通过比较HASM-GWR、GWR以及普通线性回归（OLS）3种方法的估算精度,评估各模型对近地表气温的估算效果。结果表明,相比于传统估算模型,采用HASM-GWR数据融合方法能有效提高近地表气温的估算精度。采用该方法的近地表气温估算残差,72%介于-1~1 ℃,90%介于-2~2 ℃;且与GWR和OLS模型相比,估算结果的均方根误差（RMSE）分别降低了25.42%和39.83%。     

基于条件随机模拟的DEM误差分析——以董志塬水土流失等级划分为例

DEM是对地球表面的模拟和模型化表达,DEM不可避免的含有误差,且DEM误差具有空间可变性和相关性。常用的DEM误差估算模型为中误差(RMSE),但RMSE为全局变量,无法反映误差的空间性。为了克服RMSE的缺陷,本文采用条件随机模拟实现了DEM误差曲面模拟。通过董志塬水土流失等级划分表明,DEM误差在平坦区域严重影响坡度精度,且坡度最大误差变程大于高程最大误差变程,DEM误差被放大使用概率模型和模糊度模型分析表明,大部分网格点水土流失等级划分均受到DEM误差影响条件随机模型的使用可以让DEM用户更加准确的分析和评价DEM误差对最终决策的影响。     

陆地生态系统碳循环及其机理研究的地球信息科学方法初探

针对陆地生态系统碳汇/源的时空格局、碳循环过程的驱动机制及未来情景等前沿科学问题,提出陆地碳循环研究的地球信息科学方法,采用陆地生态系统碳通量/储量与碳循环过程的综合网络观测、生物过程的适应性实验研究以及河流碳输运过程研究为支撑系统的自下而上途径、与以土地利用/土地覆被变化和对地观测数据生态参量反演为基础的自上而下研究途径、经相互验证和尺度转换模型实现有机结合的研究方法,开展综合观测、调查、比对分析、模拟和评价研究,把握陆地生态系统碳循环的格局与过程规律,辨析自然和人为因素对陆地生态系统碳循环过程的影响,探讨全球气候变化条件下陆地生态系统碳循环过程的演变趋势。     

基于HASM的省级尺度气候与植被生态系统模拟分析

区域气候要素的空间模拟精度直接关系到区域气候-植被生态系统的模拟精度。针对这一问题,运用HASM方法对江西省气候要素进行空间模拟,而且与IDW、Kriging、Spline等传统经典方法模拟结果的对比分析表明,HASM方法的模拟精度最高。因此,在10年和30年时间尺度上,运用HASM方法分别完成江西过去60年的平均气温、平均降水和潜在蒸散的空间模拟,并采用Holdridge生命地带(HLZ)模型分别实现了江西不同时间尺度的HLZ生态系统时空变化模拟。模拟结果显示,在1961-2010年期间,20%左右的HLZ生态系统发生了变化,平均气温上升是HLZ生态系统发生变化的主要驱动因子。另外,在江西省出现的7种HLZ生态系统类型中,暖温带湿润森林类型受平均气温上升的影响最大。     

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