基于GIS海南岛气象要素空间插值法比较分析

应用普通克里格插值法(OK)、反距离权重插值法(IDW)、样条插值法(Spline)以及混合插值法(MLR)对海南岛18个长期气象观测站1979～2008年年均气温、年降水量、年日照时数以及年积温进行空间栅格化,并进行结果对比分析。结果表明:通过交叉检验的MAE和RMSIE的误差分析表明,MLR插值精度最高,样条插值法插值精度最低,普通克里格与反距离权重插值法插值精度接近。总体来看,混合插值法(MLR)是海南岛气象要素最优空间插值法。     

浙西南山区月平均气温分布研究

[目的]为合理开发和利用浙西南山区气候生态资源提供数据基础。[方法]利用浙江省及周边地区70个气象台站常规历史资料和浙西南山区丽水16个气象哨资料,通过分布式模拟方法,实现了浙西南山区复杂地形下月平均气温的定量空间扩展。[结果]完成了浙西南山区100m×100m分辨率月平均气温空间分布制图,并初步分析了月平均气温的局地分布规律。[结论]浙西南山区月平均气温空间分布模型具有良好的空间扩展性能和时间外推性能,是浙西南山区生态气候多变要素外推的一种实际、可行的方法。模拟台站月平均气温误差均在0．5℃以内,野外考察资料的绝对误差在1．0℃以内,较客观地反映了浙西南山区月气温的宏观分布趋势和局地分布特征,能够满足实际业务的需要。     

基于GIS的关中—陕南地区降雨量空间插值分析

[目的]比较4种空间插值方法的插值效果,分析研究区域降水空间分布特征。[方法]以陕西省关中—陕南地区为例,采用该地区72个气象观测站点59年的降水量资料,结合GIS空间插值技术,以国际科学数据共享服务网站30 m×30 m网格DEM为基础,选取IDW、普通克里金插值法、协同克里金插值法和径向基函数插值法对关中—陕南地区72个观测站多年平均降水量进行空间插值,并分区域随机选取其中10个站点的降水量数据对4种插值方法的插值效果进行检验,以此确定最佳插值方案,分析研究区域的降水空间分布特征。[结果]顾及地形因素的协同克里金插值效果最佳,并能真实地反应研究区域的降水空间分布特征,普通克里金法次之,反距离加权法和径向基函数法较差。对插值结果的进一步分析显示,该研究区域降水呈现明显的纬度地带性分布特征,且降水受地形、地貌等因素影响较大。[结论]顾及地形因素的协同克里金插值法效果最优,适用于该区域。     

大熊猫分布区近半个世纪逐日气温空间插值分析

目的高时空分辨率的气温分布是准确模拟物种适宜分布区的基础。大熊猫分布区是全球35个生物多样性热点区之一，属于典型山地地形。方法为了有效消除海拔效应在气温空间插值中的误差，本研究基于线性递减率调整法(linear lapse rate adjustment, LLRA)对大熊猫分布区42个气象站点1960—2010年的日最高气温(daily maximum temperature，dT_max)、日最低气温(daily minimum temperature，dT_min)和日平均气温(daily mean temperature，dT_mean)进行了空间插值，评估了LLRA插值法的准确度，并分析了近半个世纪大熊猫分布区气候变暖的格局。结果结果表明，使用LLRA法校正误差的局域递减率插值，准确度明显高于全球平均递减率和初步局域递减率；大熊猫分布区将近90%的区域dT_max、dT_min和dT_mean同时显著上升，上升最快的地区主要集中在秦岭和岷山西北部；dT_max、dT_min和dT_mean显著上升的中位速度分别为每100年上升1.68、2.32和1.77 ℃，超过3/4的区域dT_min上升速度大于dT_max；在气象站点代表的低于3 500 m的海拔范围内，dT_min和dT_mean的变化速度随海拔上升表现出显著增加趋势，且dT_min的上升趋势大于dT_mean。结论本研究证明了LLRA法能有效消除海拔效应在气温空间插值时造成的误差，提高山地气温空间插值的准确度。研究发现，大熊猫分布区近半个世纪经历了显著变暖，由LLRA插值获得的逐日气温分布图可为进一步评估变暖对大熊猫分布区珍稀濒危物种的分布影响、制定相应的保护规划提供基础。      

近50年三江平原农业气象条件空间特征分析

[目的]研究近50年三江平原农业气象条件的空间分布特征。[方法]利用三江平原不同气象站点的气象观测资料,并使用这些数据计算各个站点的积温、潜在蒸散量等;采用克里金插值方法,生成了近50年三江平原多种气象要素的空间插值图,并对这些气象要素的空间分布特征进行了分析。[结果]三江平原年平均气温为2.5～4.5℃,气温随着纬度和海拔高度的增加而逐渐降低,且呈带状分布;降水空间分异明显,多年平均降水为500～600 mm,降水基本以西北-东南方向左右对称;多年平均风速为3.0～3.6 m/s,其空间分布与地形地貌的空间格局十分吻合;夏半年空气相对湿度较大,都在65%以上;;一年中该地区最大光照时数的分布与太阳赤纬的周年变化曲线类似,均呈正态分布,同时呈现出地理纬度差异性;日平均气温稳定通过10℃的持续日数为135～146 d,呈现明显的纬向分布趋势。[结论]该研究为三江平原农业生产的合组安排与气象灾害的有效防御提供了理论依据。     

吉林省气温与降水数据空间插值与分布研究

气象数据的插值对于农业生产、生态环境资源监测和气候资源开发利用等方面具有重要意义。气象数据的空间化是气象行业研究的热点之一,本文将对利用不同插值算法对研究区多年平均气温与降水数据空间插值方法进行研究。以吉林省为研究区,以获取的多年日平均气温和日降水量数据为基础数据,并对数据进行预处理操作,以保证插值数据的准确性。选择普通克里金法、反距离权重法、样条函数法、自然邻域法和趋势面法为此次研究的五种插值算法,利用"实际"验证法进行插值结果进行精度验证,以平均绝对误差MAE(Mean Absolute Error)、平方根误差RMSIE(Root Mean Squared Interpolation Error)和相对误差分布范围评价空间插值效果。最后,结合研究区数字高程模型(DEM,Digital Elevation Model)和遥感影像数据,对气温和降水量的空间分布规律进行了分析和讨论。     

基于GIS的贵州省绥阳县金银花气候适应性区划

[目的]为充分利用绥阳县气候资源,合理布局金银花种植区域。[方法]选取了年平均气温、年日照时数、日平均气温3℃天数、≥16℃天数和20~30℃天数以及5月平均气温作为绥阳县金银花气候适宜性区划指标,利用遵义市13个气象站1981~2010年的逐日气温和日照资料,基于绥阳县1∶25万的地理信息数据,采用梯度距离反比权重法对6个区划因子进行了空间插值;利用模糊数学方法,分别构建了各区划因子的隶属度函数和综合气候适宜度模型,按照适宜种植区、次适宜种植区和不适宜种植区3个等级完成了绥阳县金银花种植适宜性区划。[结果]绥阳县金银花种植的适宜区主要分布在海拔900 m以下的川道、坡塬,不适宜区主要分布在1 200 m以上的山区。[结论]冬季温度偏低、热量条件不足及日照偏少是制约全县进一步发展金银花种植的主要原因。     

基于地形分类的黄土丘陵区土壤有机质插值方法

黄土丘陵山区地形复杂,耕地细碎,采样点密度不足,因此研究适宜该区域的空间插值方法具有重要意义.以山西省偏关县为研究区,基于数字高程模型(digital elevation model,简称DEM)数据生成地形因子,依据地形因子将研究区划分为不同地形单元,利用Kriging插值法对各地形单元进行分层插值,通过叠加不同地形单元的插值结果,得到全区域的土壤有机质含量空间分布,并利用均方根误差和决定系数评价空间插值方法的预测精度.结果表明,采用划分地形单元分层克里金(Kriging)插值法得到的预测值与实测值的决定系数为0.3753,明显高于全局插值法;均方根误差精度高于全局插值法,预测值无偏性好.因此,基于地形单元的空间插值方法可以更精确有效地获取土壤有机质空间分布特征,为复杂山区低密度采样下的耕地质量调查与评价提供技术参考.     

基于GIS的东北地区气象要素空间插值方法

[目的]研究东北地区气象要素的最佳空间插值方法。[方法]利用ArcInfo GIS软件的地统计分析工具,采用反距离加权插值、径向基函数法和克里格插值等多种空间插值方法,对东北地区年降雨量和月平均气温等气象要素进行空间插值研究,从而确定最适宜某个气象因子的插值方法。[结果]对于月平均气温,克里格方法的空间插值效果较好;对于年降水量,利用径向基函数法效果较好。[结论]东北地区月平均气温和年降水量存在明显地区差异,月平均气温南高北低,年降水量西北少、东南多。     

不同空间插值方法在昭通烤烟种植区气温与降水估算中的适用性评价

以昭通境内186个气象站点的多年气温和降水量数据为基础,运用Arcgis空间分析工具,选取较为常用的反距离权重法(IDW)、普通克里金法(OK)、样条插值法(Spline)、趋势面插值法(Trend Surface)对昭通烤烟种植区温度和降水量进行插值,并通过SPSS等统计分析软件将插值结果与实测数据进行对比分析。结果显示:气温和降水量的插值效果优劣排序均依次为反距离权重法、普通克里金法、趋势面插值法、样条插值法。反距离权重法为昭通烤烟种植区的最优插值方法,其余3种方法的插值效果并不理想,且海拔相对较低的东北地区插值效果优于海拔相对较高的西南地区。     

气候变化对海南岛香蕉品质影响的研究

[目的]研究气候变化对海南岛香蕉品质的可能影响。[方法]根据香蕉生理对环境的反映,从气候变化的角度,根据影响香蕉品质的主要气象因子近45年的变化,研究气候变化对海南岛香蕉品质的影响。[结果]结果表明,随着全球气候变暖,海南岛气温变暖也十分明显。而低温冷害对香蕉品质的威胁正在不断降低,高温的危害却在逐步增多;同时气温日较差、日照时数的降低将减少香蕉果实内糖分的积累,影响香蕉的风味;降水日趋集中、强度增大将对香蕉生产带来不利影响。[结论]该研究为评价香蕉的品质提供科学依据。     

气候变化对昌江芒果生产的影响分析

[目的]研究气候变化对昌江芒果生产的影响。[方法]根据芒果种植条件对气象要素的要求,从气候变化的角度,通过对影响芒果的主要气象因子近30年变化的分析,研究气候变化对昌江芒果产生的主要影响。[结果]结果表明,海南岛气温变暖十分明显。气温对昌江芒果的影响正在降低,而降水日趋集中、强度增大将对昌江芒果带来一定影响。[结论]该研究结果为促进芒果产业高效发展具有指导意义。     

海南岛东西部砖红壤中重金属元素含量空间分布特征及其相关性研究

[目的]对海南岛东西部砖红壤中重金属元素含量空间分布特征及其相关性进行研究。[方法]采用现场采样及室内分析测试的方法,在海南岛东、西部各取6个土壤剖面,共35个土壤样本,对砖红壤土壤剖面中7种重金属元素的含量特征进行分析,研究不同地区砖红壤剖面重金属元素含量的空间分布特征,并分析东、西部表层土壤各种重金属之间的相关性。[结果]土壤中重金属元素含量及其分布规律从很大程度上取决于土壤母质的特征;除镍元素外,大部分重金属元素在各层中的均值高于中国南方砖红壤平均值,有一部分重金属元素在淀积层积累;另外,人类活动对海南岛砖红壤剖面中的重金属元素可产生一定影响;海南东、西部表层土壤各种重金属之间的相关性分析结果表明,铅和铜,铬和镍,铬和锌之间显著相关,这些重金属来自同源的概率更大。[结论]该研究结果为海南岛砖红壤重金属污染风险评估奠定了基础。     

北碚区气温时空分布及变化趋势分析

[目的]分析北碚区气温时空分布及变化趋势。[方法]利用北碚地区6个地面气象观测站1951～2010年气温观测资料,运用EOF、线性趋势等分析方法对北碚区近60年来气温的时空分布及变化的主要特征进行分析,揭示该地区气候特征。[结果]近60年北碚区气温总体呈上升趋势,平均增温速率为0.045℃/10a,其中秋季增温最为明显,而夏季呈减温趋势;1～7月平均温度呈逐渐升高趋势,8～12月呈逐渐降低趋势;从空间分布来看,全区气候呈现西部地区温度较高、中部较低的分布状况;全区平均温度异常空间分布主要有全区一致偏高(低)型、南北反向型和东西反向型。[结论]该研究为有效防灾减灾提供理论依据。     

海南岛砖红壤中Pb元素含量特征及环境质量评价(英文)

[目的]对海南岛砖红壤中Pb元素含量特征进行研究并对其环境质量进行评价。[方法]采用现场采样及室内分析侧试的方法,在海南岛不同地貌单元各取3个土壤剖面,共27个土壤样本,对砖红壤土壤剖面中Pb元素的含量特征进行分析,研究不同地区砖红壤剖面该元素含量的空间分布特征,并利用地累积指数法对海南岛砖红壤中Pb元素进行了评价。[结果]海南岛砖红壤中Pb元素含量总体较高;在水平空间分布上,海南岛东部砖红壤中Pb元素的总量平均值要比西部低;在垂直空间分布上,砖红壤中Pb元素的含量平均值在低山丘陵区最高,中部山地次之,周边台地平原最低;海南岛砖红壤Pb元素污染评价结果表明,海南岛砖红壤基本上没有受到Pb元素污染,只有中、南部砖红壤中Pb元素含量相对较高。[结论]该研究结果为海南国家热带现代农业基地建设以及Pb污染防治提供了科学依据。     

海南岛砖红壤中Pb元素含量特征及环境质量评价

[目的]对海南岛砖红壤中Pb元素含量特征进行研究并对其环境质量进行评价。[方法]采用现场采样及室内分析测试的方法,在海南岛不同地貌单元各取3个土壤剖面,共27个土壤样本,对砖红壤土壤剖面中Pb元素的含量特征进行分析,研究不同地区砖红壤剖面该元素含量的空间分布特征,并利用地累积指数法对海南岛砖红壤中Pb元素进行了评价。[结果]海南岛砖红壤中Pb元素含量总体较高;在水平空间分布上,海南岛东部砖红壤中Pb元素的总量平均值要比西部低;在垂直空间分布上,砖红壤中Pb元素的含量平均值在低山丘陵区最高,中部山地次之,周边台地平原最低;海南岛砖红壤Pb元素污染评价结果表明,海南岛砖红壤基本上没有受到Pb元素污染,只有中、南部砖红壤中Pb元素含量相对较高。[结论]该研究结果为海南国家热带现代农业基地建设以及Pb污染防治提供了科学依据。     

横断山区温度及降雨气候资料空间信息化研究

[目的]研究横断山区温度及降雨气候资料的空间信息化。[方法]结合GIS的空间内插及数理统计学理论,对横断山脉我国区域109个稀疏气象站点10年间平均气温及降雨离散观测数据进行空间预测;在对横断山脉地理位置进行空间范围确定的基础上,以1：100万DEM为数据源,采用趋势面模拟及残差普通Kriging内插订正法得出研究区域的年均温及降水空间连续表面。[结果]利用少数分布不均匀的稀疏气候观测站点值。采用趋势面模拟与残差内插结合方法得到的气候连续空间结果较为科学合理。这种方法能将气温及降雨空间分布情况精确到栅格点,不仅考虑各观测数据间空间关联的宏观地理因子,同时还从生态学的角度考虑了各气侯因子与影响其空间分布的微地形因子,并进一步考虑了一些随机因素带来的气候观测值的误差项;通过对随机误差项采用最为常用的地统计普通Kriging内插,将这种随机误差进行较科学的空间分配,从而提高气候连续表面空间预测的精度;模拟结果基本符合客观规律,可用于该地区气候资料的空间信息化模拟。[结论]该研究为进一步进行横断山区生态及植被研究提供科学的空间基础数据：