降水量的空间变异性和空间插值方法的比较研究

为了比较降水量空间变异性研究的各种空间插值方法的优劣，选择无定河流域，运用逆距离加权法、趋势面拟合法、样条插值法、普通Kriging法和泛Kriging法等空间插值方法对流域的降水量进行了插值及空间场的变异分析。就普通Kriging法而言，结果显示降水量半变异函数符合一般的球状模型。把各种插值的连续空间分布与实际观察数据进行比较，结果表明：几种插值方法并无显著差异，但其中以普通Kriging法和逆距离加权法整体效果最好，尤以普通Kriging法环形模型最佳。最后分别运用上述插值方法对流域的降水量进行了空间插值并成图。     

基于空间插值的室内湿度场模拟方法此较分析

空间插值是研究空间因子区域分布特征的重要方法,可实现空间因子可视化展示。不同的空间因子受影响不同,导致空间插值方法的可靠性和适用性存在差异。为了确定室内区域湿度场动态实时化模拟的最佳方法,以Inter实验室内54个温湿度传感器的一个月采集数据为研究案例。综合分析了反距离权重插值、径向基函数插值、普通克里金插值、协同克里金插值、时空克里金插值和时空协同克里金插值6种空间插值方法,并采用交叉验证的方法对插值结果进行比较。结果表明,时空协同克里金插值方法在模拟准确度、可信度和反应极值等能力都要优于其余几种插值方法。     

基于GIS的宝鸡峡降水量的空间插值方法分析

降水量是重要的气候要素,随着降水量空间信息需求的日益增加,降水量的空间插值应用及其广泛。运用软件ArcGIS将宝鸡峡灌区25个基本站点1961-1990年30年平均降水量数据进行空间插值,采用整体多项式法、反离权重法、克里金插值方法研究宝鸡峡地区降水的空间分布,通过对比分析得出:①宝鸡峡地区降水量在空间上变化较大,总体上东南部多于西北部。②几种插值方法各有优缺点,整体看克里金方法误差均值和误差均方差较小,预测效果最佳,可以更好的得到降水量的预测值。③采用简单克里金法虽然可以较好地反映宝鸡峡灌区降水量的空间分布但精度还是不够高的,插值精度还有待进一步提高。     

基于数据同化的地下水埋深插值研究

以西北干旱区典型县域磴口县为研究区,以2015年8月份40个地下水采样点的样品数据为基础,引入集合卡尔曼滤波(En KF)数据同化将其优化作为主变量,以蒸散发量反演结果以及归一化植被指数(NDVI)数据为协变量,进行协同克里金插值,同时与未采用同化的协同克里金插值结果以及经同化采用普通克里金插值结果进行交叉验证。结果表明:三者在较大空间尺度上对地下水埋深空间分布趋势的模拟基本一致,南部沙漠地区整体较高,在空间分布上表现为明显的地理规律性。同化后的数据进行协同克里金插值的结果改善最显著,平均误差、均方根误差、平均标准误差均优于未同化插值结果,其中平均误差仅为0.270 5 m。与普通克里金插值方法相比,协同克里金插值考虑蒸散发与NDVI的协同作用,精度明显提高,平均误差减小0.409 7 m,均方根误差减小0.078 4 m,平均标准误差减小1.016 7 m。     

雨量站网布设对子流域降雨量计算结果的影响

雨量及降雨强度时空间分布的获得,需要高质量的雨量站网。以流域内雨量站构成第一个雨量站网,流域外边界附近和流域内的雨量站共同构成第二个雨量站网,对比分析两个站网的流域面雨量和子流域雨量的插值结果。结果表明,降雨量空间分布不均匀程度越高,两个站网插值出的流域面雨量和各子流域的雨量差异越大,尤其是边界附近的小流域;两个站网得到的流域面雨量相同,但子流域的降雨量可能差异很明显。通过研究得出结论:在雨量站网规划和优化时,除了依据流域面雨量外,应考虑流域内子流域的雨量插值结果;应在流域边界附近布设一定数量的雨量站点。     

基于地形要素的三维薄板样条插值方法研究——以广东省降水量空间分布为例

将海拔高程引入到薄板样条函数中,建立三维薄板样条模型(3DTPS),并借助地理信息系统对广东省降水量进行空间插值。以广东省气象站分布图、90m×90m数字高程模型(DEM)为实验数据,以Visual Basic.Net为平台,ArcGIS Engine为二次开发工具,提取DEM的海拔高程值以及广东省气象站点的经纬度坐标和年均降水量,用3DTPS进行空间插值,最后生成等间距的广东省年均降水量分布图。通过交叉实验,与普通TPS、反距离加权法、克里金插值进行对比分析,用均方误差作为评价指标,得出3DTPS插值精度最高。     

塔里木河下游地下水位空间变异性研究

塔里木河下游干旱缺水,地下水资源是生态健康的基本保障.本文采用线性回归法对塔里木河下游地下水位进行回归分析,并采用地统计学方法对当地地下水位的空间变异规律进行分析.结果表明:塔里木河下游各月地下水位与其测点空间坐标呈线性关系,具有很强的空间相关性;对于局部变化剧烈的地下水位,采用克里金平滑效应修正法可明显减小克里金插值所带来的平滑效应,但整体插值精度略低于普通克里金与泛克里金法.     

基于协同克里金的饮用水硝酸盐浓度预测研究

为了研究贵阳某机场机场附近居民饮用水源中硝酸盐浓度的空间分布情况,对24个居民饮用水点分别进行普通克里金和协同克里金插值,并对插值结果进行比较分析。结果表明:通过距离模型判断出镁离子同硝酸盐的相关性最高,相关系数达到0.726,但无法提供显著性P值;偏相关分析对两者相关性进行检验,相关系数为0.787,P=0.001表明两者相关性极强,可以将镁离子的浓度作为协变量进行协同克里金的插值;运用克里金插值时发现,协同克里金模型的标准平均值和标准均方根预测误差均优于普通克里金插值,表明将镁离子的浓度作为协变量,可以弥补主变量硝酸盐样本点少,变异函数欠稳定的缺点;通过协同克里金插值进而可以得到研究区内的硝酸盐浓度预测分布图,期待能给当地的水污染治理提供一定的指导价值。     

基于GIS空间插值的降水分布模拟方法比较研究

为了获取区域最优插值方案,模拟降水空间分布信息,基于1960-2015年湖南省87个气象站点资料,利用ArcGIS 10.2软件平台,采用克里金法、反距离权重法、样条函数法和趋势面法对研究区近56 a年均降水量进行空间插值,通过比较各插值方法的插值精度获得适合区域的插值方法,并分析了研究区降水空间分布特征。结果表明:湖南省降水空间插值受多因素影响,具有不确定性。交叉验证显示幂值为4的反距离权重法插值精度较高,基于TENSION模型的样条函数法次之,基于三角函数模型的克里金法精度略差,阶为2的趋势面法插值精度最差,然而4种插值方法一定程度上均能反映湖南省年降水量的空间分布特征。此外,不同插值方法插值结果存在差异性,其中,普通克里金法插值面较为粗糙,反距离权重法和样条函数法插值面较为光滑,趋势面法插值结果较为单调。     

泰森多边形降雨插值方法在流溪河模型洪水预报中的应用

提出了基于泰森多边形法法估算流溪河模型单元网格面雨量的方法,针对田头水流域建立了流溪河模型,采用PSO算法优选了模型参数,模拟了六场实测洪水过程,取得了较好的模拟效果,说明泰森多边形法适用于流溪河模型洪水预报降雨估算的需要。分析了站网密度对面雨量估算、流溪河模型参数优选及洪水模拟的影响,发现存在临界雨量站网密度。雨量站网密度达到临界值后,利用流溪河模型模拟洪水的变化不大。