基于GIS的气象要素空间插值方法研究

基于地理信息系统软件ArcMap的统计分析模块,对我国及周边地区2 114个气象站点1961-1990年的年均温度、年降水量以及年积温等数据,分别使用反距离权重法、样条函数法和普通克里格法,选取不同的气象站点进行了空间插值,并利用交叉检验方法对插值精度进行了评估,结果表明：对于同一种插值方法,参与插值的气象站点数目不同,插值结果也不同。对3种气象要素的插值结果进行验证发现,普通克里格法均具有最好的插值精度。对年均温度和年降水量来说,样条函数法的插值精度优于反距离权重法,而对年积温,反距离权重法的插值精度优于样条函数法。通过对原始数据进行一定的处理,可以有效提高最终插值结果的精度。研究表明,我国水热的空间分布呈现明显的东西、南北分界,与胡焕庸线大致相一致,此线以东,水热条件充分,此线以西水热条件较差。     

降水量的空间插值方法研究——以甘肃省为例

利用反距离加权(IDW)、普通克里格(OK)、样条函数(Spline)、协同克里格(CK)、径向基函数法(RBF)、全局多项式法(GP)、局部多项式法(LP)和"多元回归+残差分析法"(AMMRR)以及改进的AMMRR法(I-AMMRR)9种插值方法,以甘肃省及邻近区域113个气象站点1961～2004的年降水量数据为基础,选取其中90个站点做插值站点,23个站点做检验站点,结果表明:9种插值法得到的空间分布图均能反映出甘肃省降水从东南向西北递减的空间分布特征。I-AMMRR相关系数最高,平均相对误差、平均绝对误差、均方根误差均最小,为最优插值方法。由I-AMMRR模拟的甘肃省降水的空间分布图可知,降水量高值区位于陇南地区东南部的徽县和康县,降水量在700mm以上,低值区位于敦煌市、安西县、肃北蒙古自治县,降水量小于50mm。     

基于人工神经网络的甘肃省年积温空间插值研究

中国西部地区气象站点空间分布不均匀,而且数量较少,导致气象要素空间插值的误差较大。以甘肃省为研究区,将其划分为东、中、西3个插值区域,利用人工神经网络方法,对1960~2009年气象站点地面观测的≥0℃年积温值进行拟合,将202个气象站点数据扩展到586个,插值结果表明:3个区域年积温平均绝对误差(MAE)为246.53℃、平均相对误差(MRE)为8.37%;东中西3个区域精度与原有气象站点数据量有明显关系。研究方法和结果可为进行甘肃省生态环境变化研究提供方法和数据参考,为进一步进行区域空间插值提供数据基础。     

新疆地区降水分布的空间插值方法比较

利用新疆及周边地区的154个气象站点资料,采用反距离权重法(IDW)、普通克里金法(Kriging)、协同克里格法(Cokriging)、贝叶斯法(EBK)和ANUSPLIN软件5种方法,对新疆地区1995-2004年10年间的月降水量空间插值模拟结果进行了交叉检验。结果表明,在新疆地区,5种方法的插值精度表现为ANUSPLIN>Cokriging>EBK>Kriging>IDW,并随月份有所变化,平均绝对误差(MAE)和均方根误差(RMSE)表现为秋冬两季误差低于春夏两季,平均相对误差(MRE)的值在春季和秋季较高。与已建立的新疆的降水量分布格局进行比较发现,ANUSPLIN兼顾了插值曲面的准确度与平滑度,它较为准确地反映了新疆地区降水空间分布的特征,EBK法在4月和7月插值结果与实际偏差较大,而1月和10月插值效果较好,Cokriging法插值结果均质性较差,并不能反映新疆实际降水的空间分布。Kriging法在10月插值效果较好外,在其他3个月的插值效果不好,IDW法的最大值或者最小值主要分布在台站周围,与实际情况相差较远。     

基于地形因子的草地遥感分类方法的研究

研究表明,ETM影像的3、5、7波段综合反映草地植被信息,可用于草地植被类型的划分。草地类型的分布具有一定的生态序列性,跟坡度、坡向、高程等地形因子具有一定的联系,利用数字高程模型可以提取一系列的原生或次生地形属性,协助研究草地类型的梯度分布规律。辅助地形因子进行草地遥感的分类有其独特优势,可将易混淆草地型区分出来,提高草地遥感分类的精度,为解决同物异谱、异物同物现象提出了一个有效的解决方法。     

基于GIS模块的气象数据空间插值方法新改进——以甘肃省为例

以甘肃省113个气象站点1961-2004年的〉0℃年积温（∑θ）、年降水量（r）、经纬度和DEM数据为主要数据源,选用反距离权重法（IDW）、普通克里金法（OK）、协同克里格法（CK）和“多元回归＋残差分析法”（AMMRR）4种空间插值方法,进行气象数据空间插值试验,并进行精度验证和插值效果比较。研究结果表明：IDW...     

基于空间插值数据支持下新疆伊犁地区草地类型判别与分类研究

在遥感和地理信息系统技术支持下,我国草地类型学研究有新的进展。本研究在伊犁地区草地群落高度、盖度、地上生物量、地下生物量、草地表层土壤容重、土壤全碳、土壤有机碳、土壤全氮、土壤全磷等空间分布数据的基础上,通过对不同草地类型不同指标的特征值分析,研究确定各草地类型不同指标的阀值范围,采用决策树分类法,实现新疆伊犁地区草地类型自动判别。研究结果表明,利用伊犁地区不同草地类型在群落高度、盖度、地上生物量、地下生物量、草地表层土壤容重、土壤全碳、土壤有机碳、土壤全氮、土壤全磷9个指标的特征值作为草地类型划分的依据,可以简单直观地反映各类草地的空间分布面积和分布范围,与20世纪80年代草地调查数据比较,分布趋势一致,结果可靠。同时,本研究为伊犁地区草地资源利用管理提供基础,为伊犁地区草地资源监测和信息管理平台建设提供依据,对于指导新疆伊犁地区草地畜牧业生产具有现实意义。     

家庭牧场尺度不同高程土壤养分空间分异特征研究

以野外地形、土壤实地调查资料为数据源,利用GIS软件建立DEM并进行高程分带和空间叠置分析等,研究了家庭牧场尺度上土壤空间分异与其理化性质相互关系,阐明了该牧场土壤不同海拔高度的肥力状况。结果表明:土壤理化性质的空间分异差异性较大,土壤全氮、全磷、速效氮、速效磷、有机质、细粉粒表现为在海拔最高处含量最高;土壤pH值、盐分与海拔高度没有明显关系。     

气象要素空间插值方法的比较分析

气象要素是草原综合顺序分类中重要的指标,对生态系统中物种的组成、生长、演替更新及干物质的积累有很大的影响.年均温度、年降水量、年积温空间分布的一般规律是随海拔高度和纬度的增加而减少,但不同插值方法所计算出的空间插值之间,却有明显的不同.用ArcMap 8.3地理信息系统软件,对全国及周边地区2 114个气象台(站),1961-1990年30年的年均温度、年积温和年降水量,分别采用样条函数法(Spline)、反距离加权平方法(IDS)和普通克里金法(OK)进行空间插值分析.交叉验证结果表明:当选择合适的站点数目时,3种方法的精度都很高.在克里金法中,除高斯模型精度较低外,球状模型、环状模型、指数模型对同一气象因素插值,其相对平均误差也不大.3种插值方法的比较是,年均温度插值时,OK法优于Spline法,Spline法优于IDS法,相对平均误差分别为7.65%、7.9%和7.95%;年降水量插值时,OK法优于Spline法和IDS法,相对平均误差分别为8.31%、8.76%和8.76%;年积温插值时,OK法优于IDS法,IDS法优于Spline法,相对平均误差分别为5.82%、6.11%和6.13%.     

降水空间插值方法应用研究——以甘肃省为例

气象要素是草原综合顺序分类中重要的指标,对生态系统中物种的组成、生长、演替更新及干物质的积累有很大的影响.利用甘肃及其周边186个气象台站30年平均降水资料,分别采用了反距离加权法(Inverse distance weight tension)、样条函数法(Spline methods)和普通克里格法(Ordinary Kriging)等3种常见的空间内插方法较为系统的分析比较了这3种内插方法插值结果,结果表明:3种方法的结果都基本上反映了甘肃降水大体空间分布规律,而普通克里格法的插值效果最好,样条函数法次之,反距离加权法较差.     

基于3D TPS空间插值的中国降水量空间分布

常用的空间插值模型通常仅考虑地理位置坐标而忽略高程值,针对这一不足,本研究以中国年均降水量空间分布为例,将高程值作为重要的自变量因子用于三维薄板样条(3D TPS)模型的空间插值,旨在减少因高程值变化较大造成的影响,提高空间数据插值精度。基于Visual Basic.Net和ArcGIS Engine二次开发工具,通过提取中国数字高程模型(DEM)图中的高程值以及中国气象站分布图中气象站的地理坐标和年均降水量,再以DEM图中的格网为模板,用3D TPS模型进行空间插值,得到中国年均降水量空间分布图。最后,与其他不同模型进行对比分析,证明3D TPS的插值精度最高,标准误差为113.95,尤其在高程值变化较大的区域优势明显。     

人口分布空间插值及其在农牧交错带中的应用

以2000年人口普查数据等为基础,分别比较了几种常用插值方法在研究区(巴彦淖尔市)人口分布空间化中的应用,研究表明:5种面插值方法得出的研究区人口总数与研究区统计数据均相差不到0.1%,但是存在相邻两地区在行政区划边界线内外数值非线性巨变的缺点;行政中心点控制下的点插值方法虽然能够克服前述缺点,但是得出的研究区人口总数是统计人口总数的4倍多,此结果显然不能作为人口分布结果;多点控制下的点插值方法得到的人口总数是统计人口总数的3/4,虽然控制点已经足够多,但是仍不能克服前述缺点,也不能作为人口分布的结果;研究区外围调节点控制下的点插值方法得出的人口总数占统计人口总数的98.22%,同时能够克服前述缺点。以这种方法对全国人口数据进行人口分布空间化插值,再将全国人口密度和农牧交错带进行栅格赋值比较,得出人口密度同农牧交错带的一致性为0.6413。因此,人口分布能够作为一个重要的因素应用于农牧交错带的研究中。     

基于3D TPS空间插值的中国降水量空间分布响

常用的空间插值模型通常仅考虑地理位置坐标而忽略高程值,针对这一不足,本研究以中国年均降水量空间分布为例,将高程值作为重要的自变量因子用于三维薄板样条(3DTPS)模型的空间插值,旨在减少因高程值变化较大造成的影响,提高空间数据插值精度。基于Visual Basic.Net和ArcGIS Engine二次开发工具,通过提取中国数字高程模型(DEM)图中的高程值以及中国气象站分布图中气象站的地理坐标和年均降水量,再以DEM图中的格网为模板,用3DTPS模型进行空间插值,得到中国年均降水量空间分布图。最后,与其他不同模型进行对比分析,证明3DTPS的插值精度最高,标准误差为113.95,尤其在高程值变化较大的区域优势明显。     

基于多路并行插值的高频信号产生方法研究

为满足无线通信过程中产生高频、高精度通信信号源需求,深入研究了基于多路并行插值的高频信号产生机理,在ISE软件环境下采用verilog硬件描述语言对高频信号发生器进行了设计,基于XILINX V6XC6VLX240T-2ff1156 FPGA进行了实现。测试结果表明,该信号发生器能输出稳定的高频、高精度通信信号。     

基于Kriging插值的矿区周边土壤重金属空间分布规律研究

土壤重金属污染已成为全球性污染问题,本文基于地统计学和GIS技术,研究了湖南省郴州市苏仙区As、Cd、Pb三种土壤重金属的空间分布规律。结论:(1)重金属含量Pb>As>Cd,Pb和As呈对数正态分布,Cd呈正态分布,As和Pb显著正相关。(2)重金属含量南北低、中间高,东西向上,自西向东平稳上升。(3)具有中等空间变异性和相似的各向异性。(4)空间格局类似,以主要矿区为浓度高值中心,向四周辐射递减。(5)空间自相关格局相似。高-高区域集中在中部,低-高分布在柿竹园周边。本文可为矿区周边土壤重金属空间规律的研究提供参考。     

全站仪三角高程测量应用研究

全站仪三角高程测量通常会被人们称作EMI测高，这种测量方法对测量的垂直角和距离进行计算，最终算出两点间高差的方法这种方法和其他的测量方法相比有着很多的优势，在测量时它能够以更快的速度完成工作，而且在操作方法上也十分的简便，同时在工作时可以适应各种地形，尤其适合在地势相对比较复杂，而且测量展开工作相对较难的地区。本文主要研究了全站仪三角高程测量应用，以供相关人员参考和借鉴。     

不同气象插值方法在新疆草地NPP估算中的可靠性评价

气象因子对研究草地生产力、植被长势、灾害评估等都有着重要的意义,本研究采用不同空间插值方法(协同克里格法Cokriging、反距离加权法IDW和ANUSPLIN法)对新疆地区90个气象站点2000-2011年多年的7月平均降水和气温数据进行空间插值分析,使用均方根误差法(RMSE)以及平均绝对误差法(MAE)对插值的结果进行评价,讨论不同方法对该地区降水和气温插值结果的影响。利用不同插值方法,基于CASA模型进行新疆草地NPP的估算,结合实测生物量数据,对3种插值方法下的估算结果进行评估,结果表明,1)降水和气温数据都是基于ANUSPLIN法的插值结果最优(MAE_(降水)=6.45,RMSE_(降水)=8.77,MAE_(气温)=2.11,RMSE_(气温)=3.52)。2)基于不同插值方法得到的气象要素估算的新疆草地NPP精度不同,将实测数据与同时期CASA模型模拟值相关性进行分析,基于ANUSPLIN法插值的气象要素估算NPP的精度最高(R~2=0.794 7),NPP实测值与模拟值有良好的线性关系,比基于Cokriging插值的气象要素估算精度提高了13.23%,比IDW提高了20.13%。说明提高气象要素的插值精度有利于新疆草地NPP的估算研究。     

两种GPS高程拟合方法的对比与探讨

GPS技术已日趋成熟,而GPS高程拟合对传统高程拟合方法提出了挑战。不同的GPS高程拟合方法对于提高城市控制网精度也有所不同,本文着重通过对多项式曲线拟合与样条曲线拟合这两种方法的对比来阐释GPS高程拟合相对于传统测量的必要性。