基于DEM的榆林市降水空间插值方法分析

【目的】比较4种空间插值方法的插值效果,为分析榆林市降水空间分布特征奠定基础。【方法】采用榆林市45个水文及雨量站点35年(1970-2004年)的降水量观测资料,结合GIS技术,以榆林市1km×1km网格DEM(Digital Elevation Model)数据为基础,建立35年各月平均、年平均降水量与站点坐标、高程之间的回归方程。选取反距离加权法、张力样条函数法、普通克里金法及协同克里金法等4种空间插值方法,对榆林市35个站点的多年平均降水量进行空间插值计算,采用10个站点的降水量数据对插值结果进行验证,并进行对比误差分析,根据插值结果,进一步分析榆林市降水空间分布特征。【结果】考虑了地形因素的协同克里金法插值效果最好,且较为真实地反映了榆林市降水空间分布特征,普通克里金法次之,反距离加权法和张力样条函数法较差。总体而言,4种插值方法均达到了较高的分析精度。插值结果表明,榆林市降水呈现明显的纬度地带性分布特征,且降水受地形、地貌以及季节因素影响较大。【结论】应用GIS空间插值技术,综合考虑地形因素,可以提高研究区域降水空间插值结果的精度,并可为分析该区域降水时空结构特征提供更为精细的数据。     

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。     

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.     

黄土高原降水量的空间插值方法研究

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水量进行了空间插值研究, 并探讨了气象站点密度与布局对插值结果的影响。结果表明,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;考虑高程影响的普通协克里金方法优于一般的克里金方法和简单协克里金方法。通过空间插值得到了黄土高原降水量分布图,由该降水量分布图可知,黄土高原降水量总体呈现西北低、东南高的态势,界限很明显;年均降水量在100-800 mm,主要集中在200-600 mm内,以半湿润-半干旱气候为主。     

哀牢山区降水时空变化及其阻隔效应研究

为了揭示滇中地区降水的时空分异特征,以哀牢山区7年(2008-2014年)来110个模拟气象站点逐日降水数据为基础,运用普通克里金插值、T检验等方法对哀牢山区降水的时空格局进行多尺度分析,并探讨了哀牢山降水阻隔效应.结果表明:①从降水站点尺度看,哀牢山西侧站点的降水量均高于东侧对应站点,哀牢山北端和中部两侧降水差异最小,南段两侧降水差异最大;②从等降水量线尺度看, 800 mm与1 200 mm等降水量线在不同降水类型年份走势存在差异,降水偏多年份等降水量线分布杂乱,降水偏少年份等降水量线与哀牢山走势相近;③从降水量插值面尺度看,哀牢山区降水的空间分异特征可划分为东部高原区、中西部三角岭谷区、以及南部水平丘陵区.总体上看,哀牢山北段较南段降水阻隔效应更明显,体现了较高的时空异质性.     

基于RBF神经网络耕地土壤全氮插值方法的研究

[目的]通过耕地土壤全氮的空间变异特性研究,可以更好地调整耕地管理措施、合理施用氮肥、减少资源浪费。[方法]利用RBF(Radial Basis Function,径向基函数)神经网络插值法对区域土壤全氮进行空间插值,同时与普通克里格法进行比较。[结果]RBF神经网络插值法在拟合能力和插值能力方面要明显优于普通克里格法。[结论]RBF神经网络法具有很好的应用前景。     

太行山地形影响下的新乡市夏季降水分布特征

为了揭示太行山复杂地形对新乡市夏季降水分布的影响,本研究借助ArcGIS10.0软件的克里金插值法、自然间断点分级法等,对新乡市近年来夏季平均降水量做了空间插值分析,并通过2016年7月19日的一次地形暴雨过程,具体阐述太行山地形对新乡市降水落区的影响。结果表明:新乡市夏季降水高值集中在西北部的太行山区,且降水量分布与地形变化呈现良好的对应关系。地形是2016年7月19日新乡市局地特大暴雨的重要触发机制,低层东南风在山脉东侧迎风坡被迫抬升,大量水汽及不稳定能量在新乡市上空堆积并伴随中尺度气旋持续生成,地形使降水增幅明显。本研究可以为提高新乡市地形暴雨的监测和预报服务水平提供参考依据。     

湖南省降水量时空分布特点及其动态趋势分析

利用湖南省97个气象台观测站点34 a(1980~2013年)的逐日降水量数据,结合克里金插值法分析湖南省降水量时空分布,并通过线性回归法计算气候倾向率研究湖南省降水量变化趋势的空间分布特征。结果表明:(1)年均降水量空间变化大致为东部、南部向西部、北部呈半环状递减,降水量丰富带呈"人"字形,始于雪峰山北端,沿幕阜山、九岭山、罗霄山、南岭伸展;(2)年内降水主要分布在春季和夏季,春季降水集中在湘东南,而夏季集中在湘东北。秋季和冬季降水量普遍较少;(3)湖南省年降水量总体上呈下降趋势,四季中除夏季以外降水量均为下降的趋势。春季湘西北地区和洞庭湖平原呈增加趋势,夏季湘东南以及湘中部分地区降水增加显著,其他地区为降水减少区。而秋季和冬季大部分地区均为下降趋势。     

基于GIS的宁夏降水量空间插值方法对比分析

以宁夏2013年有完整实测年降水量的171个水文站及雨量站数据为基础,依托ArcGIS数据处理平台,分别采用克里金、反距离权重、样条函数3种插值方法对降水量进行插值。结果表明:3种插值方法均反映出2013年宁夏区域年降水量总体由南向北递减的趋势特征,且总体均表现出宁夏北部、中部的插值效果明显好于南部山区。同时,3种插值方法插值结果与实测值的相关性均较明显,相关系数R2Krigin(0.996)R2IDW(0.994)R2Spline(0.967),建议宁夏降水量空间插值优先考虑采用克里金插值法。     

天山西部山区降雨量空间分布的研究

为合理确定作为水文预报精度的主要制约因素的降雨量的空间分布,结合地学统计方法,针对天山西部山区特殊的地理位置和地形复杂的实际情况,通过采用地理信息系统（GIS）常用的反距离加权法（IDW）、克里金方法（Kriging）等插值方法探讨了天山西部山区降雨量的空间分布。考虑到高程、坡度、坡向对降雨量影响较大,在协克里金方法（Co-kriging）方法的基础上将高程、坡度、坡向作为影响因素引入降水量插值方法中,改进了协克里金方法。通过以卡海流域内外共23水文及遥测站点2005年年降雨量插值计算分析发现,改进的协克里金方法插值结果较理想,在天山西部山区是可行的。     

罗江县农田土壤全氮协同克里格插值和采样数量优化研究

[目的]研究县域土壤全氮含量的空间分布和采样数量,为紫色土丘陵区采样提供参考。[方法]利用协同克里格法,以初始的1 777个土壤全氮含量数据为随机抽取的数据,分别随机抽取1 599、1 421和1 243个数据为目标变量,并以初始的1 777个土壤有机质数据为辅助变量,对四川省罗江县土壤全氮含量进行插值分析,从而利用协同克里格法对县域尺度下农田土壤全氮含量在不同样点数量下空间分布中的适用性进行评价。[结果]在相同取样数量下,全氮协同克里格法的均方根误差相对于普通克里格法降低0.019 6%～0.072 5%,预测值和实测值之间的相关系数提高0.69%～0.90%。利用协同克里格法,土壤全氮含量数据在缩减30%情况下,其估值精度高于1 777个样点下的普通克里格估值,且二者的分布图都具有较高的拟合度。[结论]协同克里格法是一种经济、精准的方法,可为县域土壤养分含量的空间分布提供基础信息。     

区域性夏季平均气温空间插值方法比较

使用ArcGIS软件,采用反距离权重法、普通克里格法和泛克里格法3种空间插值方法,以东北三省78个气象站点1999、2004年夏季平均气温数据为例进行了空间插值,并采用交叉检验的方法对插值结果进行了比较。结果表明,3种方法所得插值结果均能大致反映气温分布状况,但从精度分析上看,泛克里格法精度优于反距离权重法和普通克里格法。     

基于GIS平均气温空间分布推算模型研究——以海南岛为例

[目的]研究基于GIS平均气温空间分布推算模型。[方法]以多年平均气温为研究对象,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年逐月气温资料进行了空间栅格化,通过不同插值方法的对比分析,选择针对海南岛多年平均气温相对最优的插值方法。[结果]通过对海南岛近30年的平均气温4种插值方法的误差分析,发现插值法精度顺序为MLRIDWOKSPLINE。基于海南岛DEM影像的"多元线性回归+残差插值"的小网格插值法即混合插值法(MLR)在海南岛平均气温空间插值效果最好;海南岛平均气温空间分布特征除具有明显的南高北低的纬度地带性以及随海拔升高逐渐降低的垂直地带性外,沿岸地区气温呈略高于内陆地区趋势;海南岛各月气温递减率在0.38～0.85℃/100m,年均气温递减率约为0.74℃/100m,在不同区域不同时间条件下,气温对于海拔高度的递减率不同。[结论]该研究为海南岛农业气象要素连续分布状况获取和建立精确空间分布推断模型提供依据。     

南方丘陵耕地土壤有机质空间插值精度比较——以衢江区为例

以浙江省衢江区的耕地地力调查有机质数据为基础,比较分析普通克里格（OK）和反距离加权插值法（IDW）的有机质插值精度。研究结果表明,在同样的数据处理条件下,反距离加权插值优于普通克里格;在同一插值方法下,对按地形地貌分类、按耕地利用方式分类与整体不分类型3种情况比较,按耕地利用进行分类处理略优于按地形地貌分类处理,而按耕地利用分类和按地形地貌分类后插值精度均明显优于整体不分类型处理。     

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。     

县域农田土壤铜含量的协同克里格插值及采样数量优化

 【目的】研究县域农田土壤铜含量的空间分布和采样数量,为农田土壤环境质量调查提供帮助。【方法】采用协同克里格方法,以初始的623个土壤铜含量数据及在此基础上随机抽取的560、498和432个数据为目标变量,并以初始的623个土壤有机质含量数据为辅助变量,对四川省双流县农田土壤铜含量进行插值分析,并对不同样点数量下协同克里格法在县域尺度农田土壤铜含量空间分布研究中的适用性进行评价。【结果】相同取样数量下,协同克里格法的均方根误差相对于普通克里格法可降低0.9%～7.77%,预测值和实测值之间的相关系数可提高1.76%至9.76%。利用协同克里格法,在土壤铜含量数据量缩减10%的情况下,其估值精度仍高于初始的623个土壤铜含量数据的普通克里格估值,且二者的分布图具有高度相似性。【结论】协同克里格作为一种更为精确和经济的方法,可为县域尺度农田土壤重金属含量的空间分布研究提供更多的信息和帮助。     

云南省年均降雨量空间插值模拟方法比较

用反距离权重法、普通克里金法、基于样条函数法和回归模型计算法对云南省内134个气象站1993—2007年年均降雨量进行空间插值,将插值预测结果与检测点数据作对比分析,结果表明：4种插值法均能反映云南省内年均降雨量的空间分布特征,反距离权重法插值误差最小,精度最高,回归模型模拟插值误差较大,但能直观地反映年均降雨量随地理位置及海拔高度立体变化而变化的特征。     

Study on the spatial pattern of rainfall erosivity based on geostatistics in Hebei Province, China

The objective of this article was to study the spatial distribution pattern of rainfall erosivity. The precipitation data at each climatological station in Hebei Province, China were collected and analyzed and modeled with SPSS and ArcGIS. A simple model of estimating rainfall erosivity was developed based on the weather station data. Also, the annual average rainfall erosivity was calculated with this model. The predicted errors, statistical feature values and prediction maps obtained by using different interpolation methods were compared. The result indicated that second-order ordinary Kriging method performed better than both zero and first-order ordinary Kriging methods. Within the method of secondorder trend, Gaussian semi-variogram model performed better than other interpolation methods with the spherical or exponential models. Applying geostatistics to study rainfall erosivity spatial pattern will help to accurately and quantitatively evaluate soil erosion risk. Our research also provides digital maps that can assist in policy making in the regional soil and water conservation planning and management strategies. __________ Translated from Scientia Agricultura Sinica, 2006, 39(11): 2270–2277 [译自: 中国农业科学]     

基于GIS的山西永定河流域降水空间插值方法分析

以山西省永定河流域20个国家基本气象站点43年平均降水数据为基础,运用ArcGIS软件地统计学模块进行空间降水插值试验,分别采用了反距离加权法(IDW)、径向基函数法(RBF)和克里格法(KRIG-ING)3种常见的空间内插方法,探讨了山西永定河降水的空间分布。分析发现,3种插值方法在分析区域降水空间分布方面各有优缺点,其均方根预测误差(RMS)的排列顺序为KRIGING相似文献