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...     

区域尺度下气候因子的插值优化及其与草地NPP的相关性

利用甘肃省及周边42个气象站点的气象数据和154个草地样地地上生物量（风干质量）实测数据,在AMMRR插值方法的基础上,加入坡度、坡向两个变量,对甘肃省1996－2005年的年均温和年降水量、不同季节温度和降水量进行空间模拟,并分析了甘肃省年均温和年降水量的空间分布格局,以及草地净初级生产力(NPP)对年均温、年降水量和不同季节温度、降水量的响应。结果表明,1）相对其他插值方法,引入了坡度、坡向等微观地理因子的AMMRR插值方法,可充分体现甘肃省的年均温、年降水量受地形影响的微观变化,更符合实际情况。2）除冬季外,草地NPP与不同时期的温度之间均呈显著负相关（P<0.01）,与不同时期的降水量均呈显著正相关（P<0.01）,而且与降水量的相关性明显高于温度。     

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。     

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。     

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。     

基于BP神经网络和支持向量机的降水量空间插值对比研究——以甘肃省为例

为探究降水数据产品的高精度空间插值方法及其应用差异,以BP神经网络和支持向量机模型为研究对象,选取甘肃省为研究区域,构建降水量空间插值模型,分别完成基于两种模型的甘肃省降水量空间插值结果,并划分西区、中区、东区3个建模分区,对比分析两种模型空间插值的精度和应用差异。结果表明:支持向量机模型的插值精度显著高于BP神经网络模型,且支持向量机模型在降水空间分布中能体现更多细节;西区平均相对误差最大,其中,BP神经网络模型32.32%,支持向量机模型仅23.74%;东区平均相对误差最小,BP神经网络为8.28%,支持向量机模型为6.15%;另外,分区建模的插值精度有所提高,但两种模型的提高幅度存在差异,BP神经网络的平均相对误差降低了5.08%,支持向量机模型仅降低0.66%,表明支持向量机模型更加稳定,对影响降水量的经纬度和高程等因子自身变异性的适应能力更强。此研究解决了常用的反距离权重、样条函数、克里金插值等方法在降水量插值过程中准确性差,精度低的问题,为提高降水量空间插值的精度提供了新方法和思路。     

基于GIS与草原综合顺序分类法对甘肃省草地类型的划分初探

基于改进的空间要素插值方法,使用DEM海拔高程数据作为修正,在要插值的空间数据与协同因子之间的相关性较高时,可以有效地提高插值结果的精度。对于年积温数据,其与DEM海拔高程之间的相关系数为0.769,相关性较高,故使用DEM的协克里格方法可以有效地提高插值精度,4种插值方法的ME值排序为IDW相似文献   

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。     

锡林河流域降水量时空动态及对NDVI的影响

以锡林河流域为研究对象,基于1960～2015年间锡林浩特气象站降水日值资料,运用Mann-Kendall非参数统计检验等方法,开展不同时间尺度降水量趋势分析和突变检验;利用2008～2015年锡林浩特气象站及流域内CMADS站点对锡林河流域年降水量进行空间插值,分析多年平均降水量空间变化规律;通过对比典型水文年各月份降水量与NDVI的变化关系,揭示NDVI空间异质性。结果表明:时间上,年均降水量和汛期平均降水量均呈不显著下降趋势,春、夏、秋三季降水变化均不显著,而冬季呈显著上升趋势(P0.05);空间上,年降水量呈现由东南向西北减小趋势,典型水文年月降水量与各月NDVI呈显著相关(R~2=0.733,P0.01),尤其丰水年内各月降水量与月NDVI的相关系数介于-0.76～0.99,二者呈现良好的一致性。     

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%.     

基于AMMRR插值法的草地综合顺序分类研究——以甘肃省为例

在草地综合顺序分类系统（IOCSG）的指导下,以甘肃省113个气象站点多年>0 ℃年积温（Σθ）和年降水量（r）以及DEM数据为主要数据源,采用“多元回归+残差分析法（AMMRR）”进行气象数据空间化,通过空间叠置分析完成甘肃省草地类的划分。研究结果表明,甘肃省共有28个IOCSG草地类,面积最广的有4个,分别是微温极干温带荒漠类（ⅢA3）、微温干旱温带半荒漠类（ⅢB10）、微温湿润落叶阔叶林类（ⅢE31）和寒冷潮湿高山草甸类（ⅠF36）,分别主要分布在北山山地、河西走廊、黄土高原和甘南高原;亚热带的几个类（ⅤB12、ⅤC19、ⅤD26和ⅤE33）分布面积较小,比例不足1%。研究结果符合甘肃省各区域的气候特点。AMMRR法充分考虑了地形因子（经度、纬度和海拔高度）对气象要素的影响,使Σθ和r插值结果更接近实际,得到的草地分类图也充分体现出了植被的地带性规律,模拟效果较好。     

金昌市新引进湖羊巴氏杆菌病的诊治

金昌市位于甘肃省的中部,是甘肃省下辖的一个地级市,属大陆性温带干旱气候,光照充足,降水超少,干燥多风,蒸发量大,年平均气温4．8～9．2℃,年降水量140～350mm,多集中在5—9月,     

基于GIS的降水多元回归模型在黑河干流山区的应用

结合GIS和统计学方法,利用21个站点气象数据和DEM（基于5个因子：高程、坡度、坡向、经度和纬度）在黑河干流山区构建一种多元非线性回归模型,用以模拟研究区降水量空间分布,并分析了全年、湿季和干季3种情景及3种不同空间分辨率数据相互耦合下的雨量变化。结果表明,该模型可解释研究区74.5%的年降水空间变异,对湿季降水量解释效果要好于全年和干季两种情景;100 m分辨率下的3种降水模型效果均为最好;降水量空间分布不均匀,100 m分辨率下,由西北部不足200 mm增加至东南部700 mm左右,降水量分界线呈西北-东南走向;500 m分辨率的降水量分界呈带状,有一定程度上移;1 000 m分辨率的降水量分布误差大。本研究采用的建模方法有较强移植性,可在其他山区开发类似模型,利用其模拟结果进行更深入的研究,今后在建模中加入空间化的风速变量有可能进一步提高模型精度。     

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。     

新疆2000-2012年NDVI、降水和RUE的时空特征

本研究分析了新疆2000-2012年每年的6-9月归一化植被指数(NDVI)、降水量和植被降水利用率(RUE)空间分布特征和年际变化趋势。结果显示,1)月平均降水量和月平均NDVI空间分布均呈西北向东南递减的特征,13年间年降水量和年NDVI均呈现北疆递减、南疆递增的特征,但年降水量年际变化范围更明显;2)月平均降水量和月平均RUE空间分布对比不明显,年RUE与年降水量的年际变化呈相反趋势;3)不同土地类型中降水量和NDVI呈显著正相关(r0.3,P0.05),降水条件对植被空间分布影响明显,不同土地类型中降水和RUE呈显著负相关(r-0.22,P0.05),夏季过量降水对植被光合作用的抑制作用是其主要影响因素。     

三江源地区人工增雨量对牧草产量贡献率的评估方法探讨

运用区域历史回归分析的方法,选用1989~2005年6~9月期间三江源地区4个监测站点的牧草产量资料和降水资料,分析了牧草产量和降水量之间的相关关系。结果表明:降水量与牧草产量的相关系数显著性水平<0.05,并在此基础上建立了评估人工增雨量对牧草产量贡献的回归方程。计算表明:在三江源地区夏季(6~9月)通过人工影响,区域内每增加平均降水量10mm,即可在三江源地区增加区域平均牧草产量315kg/hm2。     

辽西荆条减产原因浅析

正荆条泌蜜,除受自身因素制约外,与自然因素有很大关系。土壤、气温、光照、湿度、雨量、地理位置等都是影响泌蜜的因素。从葫芦岛地区2017年和2018年产量情况看,笔者通过降水情况分析2018年荆条歉收的原因。一、葫芦岛地区降水趋势分析对1981～2017年葫芦岛市降水数据进行分析,全市年平均降水量为573.9mm,其中各县市(区)平均降水量、最大降水量和最小降水量见表1;年降水量变化趋势基本一致,呈波动性变化,如图1。     

内蒙古荒漠草原不同等级降水时空变化特征

根据内蒙古荒漠草原11个气象观测站1961~2010年逐日降水资料,采用线性倾向估计、趋势分析、反距离权重(IDW)差值法,分析内蒙古荒漠草原50 a不同等级降水贡献率及降水日数的时空变化特征。结果表明:(1)内蒙古荒漠草原以日降水量≤5mm的降水事件为主。各级降水对总降水量的贡献率大小依次为中雨>小雨>小到中雨>大雨>微雨>暴雨>大暴雨;(2)近50年微雨、小雨的贡献率波动中减少,中雨的贡献率增加;(3)微雨、小雨、小到中雨日数均呈弱减少的趋势,仅中雨日数呈增加趋势,但不显著,主要分布在荒漠草原中南部和北部;(4)空间上,微雨、小雨、小到中雨的降水日数呈现由南向北逐渐减少的分布特征;中雨日数最多分布在草原区西南部。小降水事件(≤5mm降水)对荒漠草原生态系统具有显著的生态作用,研究结果可为当地畜牧业生产提供科学参考。