山区县域尺度降水量空间插值方法比较

随着空间降水信息需求的日益增加,降水的空间插值已被广泛应用,而不同的插值方法因不同的地区和研究目的产生不同的效果。该文以浙江省淳安县为例,选取17个站点1959～2000年多年平均和月均降水资料,在地统计学和地理信息系统(GIS)支持下,结合一些地形地理因子,采用多种插值方法对研究区降水量进行了空间插值研究,分析不同插值方法对研究区的适用性和精度,并对模拟的空间降水量图像进行了比较。通过3个检验站点的插值误差的比较,混合插值法,即回归克里金插值法误差最小,效果最好。     

基于混合地理加权回归与克里格的区域降水量空间插值方法

基于四川省区域范围内144个气象站点的实测降水数据,在综合考虑空间位置、地形等影响因素的基础上,采用改进的回归克里格模型,即混合地理加权回归克里格模型（MGWRK）对四川省年降水量的空间分布进行空间插值,并与普通克里格（OK）、全局回归克里格（GRK）和地理加权回归克里格（GWRK）等模型的插值效果进行对比分析。结果表明：（1）应用逐步回归法筛选确定的用于回归分析的影响因子组合为经度、纬度和坡度,可有效消除解释变量间的多重共线性,为后续的空间插值奠定基础;（2）同一回归变量在地理加权回归（GWR）与全局回归（GR）两种回归模型中的AICc（修正的赤池信息量准则,Corrected Akaike Information Criterion）值之差（ΔAICc）可用于定量判定各回归变量的空间非平稳性类型,据此将变量坡度设为全局变量,经度和纬度设为局部变量进行处理。在此基础上,通过MGWRK模型对四川省年降水量进行空间插值;（3）MGWRK插值模型综合考虑了空间位置、地形等多个影响因素及其与降水相互关系的空间非平稳性特征,相对于传统的OK和GRK法具有更高的插值精度。     

基于GIS的大兴安岭中段东南坡降水量空间插值分析

采用大兴安岭中段东南坡即内蒙古兴安盟及其周边地区共计26个气象观测站资料,应用半经验半理论回归模拟方法,建立了内蒙古兴安盟地区18个降水量空间分布模型,模型全部通过0.05显著性检验。在此基础上,应用GIS技术和1∶25万地理信息数据,将兴安盟地区降水量插值到3″×3″的网格点上。结果表明:兴安盟地区年降水量自东南向西北逐渐递增,年降水量随经度的增加而递减,递减率为24.7mm/1°E;随纬度的增加而递增,递增率为37.6mm/1°N;随海拔高度的增加而递减,递减率为6.4mm/100m。研究结果为更好地满足当地农牧林业生产、工业基地布局等合理开发利用水资源提供科学依据。     

玉米生育期空间插值方法比较

采用合适的空间插值方法可以估计全国主产区玉米生育期的空间分布情况,从而指导不同地区的种植生产。该文通过比较反距离加权法、径向基函数法、克里格法等插值方法的异同,以调查县夏播玉米5个阶段的生育期为数据源,对黄淮海夏播玉米区生育期的数据进行空间插值处理,并使用交叉验证对表面精度进行分析。结果表明：播种期、出苗期和成熟期的最适合插值方法为径向基函数法,其均方根预测误差分别为5.077、5.320、5.243 d,拔节期和抽雄期的最佳插值方法为反距离加权法,其均方根预测误差分别为7.826、6.403 d;播种期和出苗期由西南至东北逐渐延后,其余阶段生育期以东南至西北为中轴线向两侧逐渐延后。     

喀斯特地区降水量空间插值方法对比——以贵州省为例

利用贵州省17个气象站1960—2018年降水资料,采用反距离权重法(IDW)、普通克里金法(OK)、样条函数插值法(Spline)、趋势面插值法(Trend)4种方法,按多年平均、月平均、最大3个月及最小3个月不同降水量指标进行分析,对贵州省降水量空间插值模拟结果进行了交叉检验.结果表明:4种方法的年均降水插值精度和...     

河南省安阳县三种土壤全氮含量空间插值方法的比较分析

采用反距离加权法(IDW),克里格法(Kriging),径向基函数法(Spline)对河南省安阳县385个土壤样点的全氮进行空间插值,通过交叉验证和样点检验对不同空间插值方法进行分析,结果表明,Spline优于IDW和Kriging,并且不同插值方法有不同的最优插值点数;基于不同样条函数的径向基函数法插值结果的平均相对误差MRE不同,其中平面样条函数表现最差,高次曲面函数,张力样条函数、规则样条函数和反高次曲面函数之间差异不显著。检验分析结果也显示,Spline优于IDW和Kriging,因此,相对于IDW和Kriging,Spline更适合用于全氮的空间插值。     

新疆地区年降水量的空间插值方法研究

为提高新疆地区年降水量的空间插值效果,通过增设模拟气象站点、补充实测站点数据空间变异性信息,采用确定性函数和地统计学的综合插值方法进行新疆地区年降水量的空间插值与比较验证分析。结果表明：（1）利用地统计方法分析多年平均降水量的最佳抽样间距,确定气象站点影响区,建立降水量与经纬度、高程、坡度、坡向、NDVI间的多元回归方程,增设模拟气象站点,可以有效增加降水量空间变异信息,显著提高降水量空间插值效果。（2）通过对比发现,反距离加权法（IDW）、复二次径向基函数法（MRBF）和普通克里格法（OK）3种空间插值方法中,MRBF的插值效果最好,是该地区降水空间分布的最适插值方法。（3）在新疆地区采用逐步综合的方法,即以多元回归方法增设模拟气象站点和MRBF进行年降水量空间插值,全面考虑影响因子与空间变异性,去除了多元回归带来的＂边界效应＂,弥补了实测降水量空间信息,得到了具有较高精度的年降水量数据集。     

2000年以来西秦岭地区植被覆盖变化特征——以陇南市为例

利用NDVI数据,以陇南市为案例区,研究了2000年以来西秦岭地区植被覆盖度变化的时空特征.采集2000-2010年6--10月NDVI数据,利用像元二分法设计了植被覆盖度(Vc)的计算方法,结果显示,2000 2010年陇南市植被覆盖度变化呈基本稳定态势,与同期温度和降雨的变化显著相关.利用一元线性回归和标准差方法,分析了Vc的时空变化特征,结果显示,土地面积将近90％的区域表现为稳定趋势,Vc的年际波动较小,空间分布与林地的分布区域基本吻合;将近1/10的区域表现为上升趋势,Vc的年际波动较大,主要分布在徽成盆地、西礼盆地、白龙江河谷阳面山坡等区域,与耕地、草地分布区域基本吻合,表明退耕还林工程对植被覆盖度增加的贡献显著.论文为20世纪末以来西秦岭地区生态建设的成效提供了证据,也为当地深化生态环境建设和可持续发展提供了借鉴.     

降水量空间插值方法在小样本区域的比较研究

针对降水量观测点数量少的小样本区域,寻求适合本区域的降水量空间插值方法,采用已知观测点降水量数据对待估点降水量进行预测,得到可信度较高的降水量预测结果,对指导当地生产生活具有十分重要的意义。在分析美国Upper Sangamon流域9个站点的72个月月降水量数据的基础上,比较了基于ArcGIS的普通克里金法、反距离权重法、样条函数法、趋势面法4种空间插值方法的插值结果与观测数据,分析了降水量空间插值方法对内插点和外推点的插值精度及应用不同插值方法时观测点数量对插值精度的影响。结果表明:反距离权重法较优于其他3种空间插值方法。空间插值精度随观测点数量变化而变化,对于按照距待估点距离由远及近减少观测点的选点方法,反距离权重法插值精度较高,受观测点数量影响较小,样条函数法与趋势面法受观测点数量影响较大,普通克里金法处于两者之间。     

不同空间插值方法在阜新地区降水插值的适用性探讨

针对传统面平均降水计算方法很难考虑区域地形对降水的影响,选用可考虑地形影响的两种空间插值方法,结合阜新地区实测雨量数据,探讨各插值方法在阜新地区降水插值的适用性.分析表明:反距离插值方法在阜新地区降雨插值的适用性明显好于克里金方法,适合于阜新山丘较多地区面平均降水及无资料地区降水插值计算.     

基于马尔可夫链的太湖流域典型地区年降水量分析与预测

[目的]为了探讨如何预测太湖流域的年降水量,发现年降水量的规律。[方法]对太湖流域1960—2010年年降水量进行了分析,运用加权马尔可夫链方法建立了该区年降水量预测模型。[结果]太湖流域20世纪60,70和80年代研究区的年平均降水量均低于多年平均降水量;该降水序列满足马尔可夫链的要求。建立了加权马尔可夫链模型,并预测了2011年和2012年的年降水量,预测值与实测值的相对误差分别为6.59%和-10.74%;平水年、偏枯年、偏丰年、枯水年和丰水年出现的概率分别为0.268 5,0.206 7,0.184 5,0.166 1和0.174 2。[结论]马尔科夫链预测平水年的年降水量相对误差较小,偏枯年和丰水年年降水量的相对误差较大;平水年、偏枯年和偏丰年出现的概率较大。     

基于DEM数据的地貌分类研究——以西秦岭为例

传统的地貌学分类不仅费时费力,而且很难做到全面、准确、系统、定量。而基于DEM数据的地貌分类省时省力,可以做到标准一致、系统统一、定量准确。但是如何利用DEM数据进行地貌类型的划分,还需要进行一些尝试和探索。西秦岭地区地势起伏较大,地貌类型多样,具有典型代表性,以该区进行地貌类型划分的尝试,可以为今后地貌类型的定量、快速、系统划分提供依据和方法。以90 m×90 m的SRTM3-DEM数据为基础,运用均值变点法求得西秦岭地区地势起伏度的最佳统计分析窗口面积为2.34 km2,并结合实际地貌形态,采用高程和地势起伏度2个指标对该地区地貌形态进行了划分,共划分出14种地貌形态,可以大致与传统的地貌类型相对应,但是其系统性、定量化以及效率却比传统方法大大提高,从而为基于DEM的地貌类型的快速定量系统划分提供了经验与方法。     

区域水土流失研究中降雨量空间插值方法选取

在区域水土流失模型研究中,空间插值可提供每个计算栅格的气象要素资料。考虑到研究区域降雨与高程相关性很弱,不宜采用梯度距离反比法（GIDS）,故采用距离反比法（IDW）和普通克里格法（Kriging）,对延安示范区及其周围共50个站点2000-2003年的5—10月逐月降雨量进行插值。交叉验证结果表明：对2种插值方法,二者经过对数变换后平均相对误差（MRE）为8．30％和7．67％,分别比原始数据插值后的MRE下降了23．17％和23．50％,说明插值精度得到了提升,对研究区域某一年逐月降水的插值Kriging方法比IDW方法更加精确。     

江西多年平均降水量空间插值模型的选取与比较

为了探究江西省多年平均降水量的空间分布格局,本文选取81个时间序列完整的气象站30 a(1976-2005年)降水数据,运用泛克里格中不同半变异模型对降水数据进行拟合.分别采用65个建模站点交叉验证和16个验证站点的检验,证实了该研究区域多年平均降水量存在较强的空间相关性.通过不同半变异函数模型的对比发现,球面和指数模型在建模站点交叉验证结果中的标准均方根预测误差分别为1.024和1.023,较为接近1,表明其误差较小;其在验证站点检验结果中的标准均方根预测误差分别为1.105和1.104,表明这两种模型的拟合效果较优,能较为真实地反映江西省多年平均降水量的空间分布情况,其中以指数模型拟合效果最优.     

陕西秦岭地区生态干扰风险空间分异规律研究

[目的]揭示不同自然生态状况、资源环境禀赋以及人类干扰强度条件下秦岭地区的生态风险空间分布规律,对秦岭生态保护具有重要理论意义。[方法]以秦岭地区(陕西段)为研究区域,选取坡度、植被覆盖度、土地利用类型、生态空间类型等14个指标,基于层次分析权重赋值法和地理信息系统空间分析技术,构建生态干扰风险评估指标体系和评估模型,开展了秦岭地区(陕西段)生态干扰风险空间分异规律研究。[结果]秦岭地区(陕西段)生态干扰风险整体呈现“北高—中低—南中”的空间异质性分布格局,生态干扰较高和高风险区分布在秦岭北麓一带以及汉滨区、汉台区、城固县部分区域。低风险、较低风险、中风险、较高风险和高风险区分别占比26.46%,42.44%,19.92%,8.62%和2.56%。秦岭地区(陕西段)人类活动分布较为集中,占研究区面积11.18%的生态干扰较高和高风险区域集中了研究区内36.26%的人类活动面积,并提出了县域单元生态干扰风险预警机制。[结论]陕西秦岭地区生态干扰风险存在显著的空间分异特征,整体生态干扰风险程度较低,研究结果对于秦岭地区人类干扰活动监管策略优化和生态环境保护工作具有重要参考价值。     

不同空间插值方法对区域降水插值精度的影响

为对比不同空间插值方法对区域降水插值精度的影响,分别选用运用较为成熟的反距离加权评价和克里金插值方法,以辽宁中部某区域为研究实例,并结合区域降水站点实测降水数据,对比分析不同空间插值方法的降水插值精度。研究结果表明:反距离加权评价由于可考虑不同插值站点的权重值,在降水插值精度上明显好于克里金插值方法,其和实测降水值之间绝对误差小于40 mm,相关系数可达到0.7以上。研究成果对于无资料地区和设计区域面降水数据的插值提供方法参考。     

基于GIS的黄土高原气象要素空间插值方法

在地统计学和地理信息系统支持下,采用多种插值方法对黄土高原降雨量和年均温等气象要素进行空间插值研究。结果表明,对于降水量和年均温来说,地统计学方法优于传统的反距离加权插值、多项式插值和径向基函数插值方法;降水量插值以普通克里金方法最优,对于年均温来说,考虑高程影响的简单协克里金方法优于一般的克里金方法和普通协克里金方法。通过空间插值分别得到黄土高原降水量和年均温分布图,黄土高原年均温和降水量均总体分布呈现西北低、东南高的态势,界限明显;降水量117～721mm,年均温7.0～14.0℃,黄土高原气候以半湿润-半干旱气候为主,适宜农牧业发展。     

不同插值方法模拟四川省逐月降水量的对比分析

我国西部地区气象观测点较少,致使一些地区的降水信息无法直接获取,采用空间插值方法来推测相邻地区的降水量是重要手段之一。针对四川地区观测点少的现状,结合空间分辨率为90m×90m的数字高程数据(DEM),分别采用常规反距离加权插值(IDW)、考虑各点高程的反距离加权插值(IDW)、局部多项式(LPI)、普通克里金(OK)、协同克里金(CK)对每个月降水量和1年平均每月降水量进行插值,并采用交叉检验法来验证插值结果,将平均误差(MAE)和均方根误差(RMS)作为评估插值效果的标准。结果表明:考虑高程的IDW插值误差小于常规IDW,可明显提高插值精度,克里金方法平均误差和均方根误差较小,优于反距离加权和局部多项式插值,在两种克里金方法中,与数字高程模型结合的CK方法的插值效果更好,更加适合四川省山区地形降水量数据的插值。     

基于ArcGIS空间插值的河套灌区土壤水盐运移规律与地下水动态研究

为探明河套灌区盐渍化半封闭小型灌域作物生育期土壤盐分和地下水变异规律,选取巴彦淖尔市五原县盐渍化土壤典型区域作为研究区.采用区域土壤—地下水信息定点监测法,选取149个采样点,30口地下水观测井,获得各项指标数据,并结合经典统计学、空间插值、相关性回归分析等方法,研究了土壤盐分及地下水动态空间变异性、不同深度土壤空间变...     

基于GIS的新疆降水空间插值方法分析

随着空间降水信息需求的日益增加,降水的空间插值已被广泛应用,而不同的插值方法因不同的地区和研究目的产生不同的效果。采用新疆18个国家基本站点1957-2000年的日平均降水数据,应用地信软件ArcGIS中的地统计学模块进行空间降水插值实验,分别采用反距离加权法和克里格方法探讨了新疆降水的空间分布,分析发现:两种插值方法在分析区域降水空间分布方面各有优缺点,在整体分析上,克里格插值法要优于反距离加权法,但在局部地区的分析上,反距离加权法插值结果较为理想。