基于混合并行的Kriging插值算法研究

普通Kriging方法是进行空间降水插值的一种有效方法。然而一方面由于海量数据插值计算量大,另一方面该算法的时间复杂度大,为减少空间降水插值的计算时间,采用OpenMP和MPI混合并行技术,实现Kriging并行算法。在Windows操作系统上搭建并行计算环境,实验数据表明,该并行算法能有效地节省计算时间。     

基于Kriging法的森林土壤养分空间插值

利用ArcGIS 9.3软件,采用Kriging法完成土壤养分有机质和全钾养分的空间插值.结果表明,福建省顺昌县森林土壤的有机质和全钾含量空间上存在中等程度相关.采用Kriging法的Stable和Spherical半变异函数模型表征有机质和全钾含量的空间变异特征效果最好.交叉验证表明:有机质和全钾的插值结果平均误差分别为-0.09和0.00,均方根误差(RMS)分别为16.42和2.68.     

基于ANUSPLIN 的降水空间插值方法研究

【目的】对黄淮海平原点状降水数据进行空间插值,筛选最优模型,分析插值精度,为该区域水分供给状况分析、农业干旱研究等提供科学依据与技术支撑。【方法】采用基于样条函数插值理论的专业气象插值软件ANUSPLIN,根据黄淮海平原内457个气象站点1981—2010年连续30年的降水数据,分别以分辨率为90 m、1 km的高程数据作为第三变量,对降水数据进行空间插值,根据误差统计选出最优插值模型,分析不同分辨率的数字高程模型与插值精度的关系;为比较ANUSPLIN插值结果,随机选取29个点的降水数据作为验证集,同时将其与克里金插值方法进行比较。【结果】(1)对所选气象站点数据进行交叉验证发现,相比较克里金插值,ANUSPLIN得到的结果精度更高。冬季降水量较少时的插值精度比降水集中的6—8月份的插值精度高,利用ANUSPLIN对冬季的降水数据插值的均方根误差为0.38 mm,夏季为4.19 mm,克里金方法对冬季降水数据插值后对应的RMSE为0.45 mm、夏季为4.31 mm;(2)DEM分辨率越高,对应的插值精度会有所提升,对夏季降水插值较明显,利用90 m分辨率的DEM对夏季降水插值,RMSE为4.19 mm,1 km分辨率的DEM插值后对应的RMSE为4.24 mm。【结论】通过ANUSPLIN对黄淮海平原的降水插值方法研究,探讨插值精度与DEM分辨率的关系,发现提高协变量数据DEM的分辨率可以获得更高精度的降水栅格数据,相比较克里金方法,AUNSPLIN获得的结果更加细致地描绘出地形因素对降雨空间分布的影响,为黄淮海平原干旱分析、指导当地农作物灌溉生产提供重要的决策支持信息。     

基于 Kriging 法的凉州区耕地土壤微量元素的空间插值研究

对研究区的土壤微量元素铜、锌、铁、锰的有效态含量进行了测定分析。选择Arcgis地理信息系统软件,采用Geostatistics Analyst地统计分析模块中的Kriging插值方法,对微量元素的空间变异性进行研究。结果表明,有效态锌平均含量0.50 mg/kg,在甘肃省养分分级标准中占Ⅳ级;有效锰含量平均11.01 mg/kg,有效铜含量1.01 mg/kg、有效铁14.60 mg/kg,在甘肃省养分分级标准中均占Ⅱ级。有效铁是黄羊区最高,张义区最低;有效锰丰乐区最高,清源区最低;有效铜黄羊区最高,张义区最低;有效锌永昌区最高,张义区最低。     

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。     

对外贸易发展对产业结构升级的影响 ——基于安徽省17个市的面板数据实证分析

改革开放以来,安徽省经济开放度不断提高,对外贸易规模不断扩大,产业结构日趋合理,研究对外贸易发展对产业结构升级的影响具有重要的现实意义。本文选取安徽省17个市2001—2010年的面板数据,运用面板单位根检验、协整检验、截面加权估计,得出二者之间存在长期稳定均衡关系,对外贸易的发展对安徽省三次产业的贡献度不同,对第二产业的贡献度大于第三产业,对第三产业的贡献度大于第一产业。与进口贸易相比,出口贸易对安徽省三次产业的拉动作用更大。     

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   

基于空间Panel data分位数回归的粮食产量分析

在对空间面板数据和分位数回归基本原理进行全面分析说明的基础上,选用全国31个省市2000²012年的面板数据,对其进行了平稳性检验,考察了粮食生产的空间相关性,利用分位数回归方法对影响我国粮食产量的各影响因素进行了实证分析,根据估计结果定量分析了我国粮食产量的主要影响因素及其影响程度。研究结果表明:各省粮食生产存在空间相关性,而且粮食播种面积、农用化肥使用量和农业劳动力对粮食产量有重要影响,农用机械动力和受灾面积对粮食产量影响在不同分位点处表现不一,受灾面积则是粮食产量的抑制因素。     

基于空间Panel data分位数回归的粮食产量分析

在对空间面板数据和分位数回归基本原理进行全面分析说明的基础上,选用全国31个省市2000~2012年的面板数据,对其进行了平稳性检验,考察了粮食生产的空间相关性,利用分位数回归方法对影响我国粮食产量的各影响因素进行了实证分析,根据估计结果定量分析了我国粮食产量的主要影响因素及其影响程度。研究结果表明:各省粮食生产存在空间相关性,而且粮食播种面积、农用化肥使用量和农业劳动力对粮食产量有重要影响,农用机械动力和受灾面积对粮食产量影响在不同分位点处表现不一,受灾面积则是粮食产量的抑制因素。     

FDI对江苏农产品加工业的技术溢出效应研究

基于2002~2012年江苏省农产品加工业12个子行业的面板数据,建立面板数据模型,实证检验FDI对江苏农产品加工业的技术溢出效应。实证结果表明,资本和劳动都是促进农产品加工业产出增长的重要因素,FDI对农产品加工业内资企业产生了显著的正向技术溢出效应。     

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。     

基于克里格插值与序贯高斯协同模拟的森林碳密度空间估计

以浙江省仙居县为例,利用普通克里格插值法和序贯高斯协同模拟法对森林碳储量（地上部分）的空间分布进行估计,利用交叉检验方法对其结果进行对比分析。结果表明,仙居县的森林碳密度分布差异较大,大部分地区森林碳密度较低;普通克里格法未能体现森林碳密度的空间差异,具有明显的“平滑”效应,序贯高斯协同模拟在减少平滑影响方面优于前者,序贯高斯协同模拟法的预测结果较克里格插值法高。     

基于克里格插值的兰州市土壤全氮和有机质空间变异研究

用普通克里格法对兰州市土壤全氮和有机质的空间变异趋势及分布规律进行了分析.结果表明,土壤表层全氮和有机质的含量分布具有较高的空间变异性,且变异趋势较为一致.土壤全氮和有机质高值区主要分布在中偏南部分地区,且存在高度相关性.     

基于对数比转换的成分数据空间插值研究

【目的】以新疆玛纳斯河绿洲表层土壤质地数据为例,研究对数比转换方法在成分数据空间插值中的应用。【方法】采用加法、中心化和等角3种不同对数比转换方法,对土壤颗粒含量数据进行转换,针对数据中的零值不能进行对数比转换问题引入了零值替换方法,空间插值采用普通克里格法。【结果】零值替换后土壤颗粒之和仍为100%。基于对数比转换的插值结果满足土壤质地颗粒组成定和100%的要求,而对土壤颗粒单独插值不满足定和100%的要求。插值结果精度评价表明基于等角对数比转换方法的插值结果最优,但3种方法的结果差别甚小。【结论】零值替换方法的引入在不改变成分数据定和的前提下避免了零值不能进行对数比转换。基于对数比转换的普通克里格法满足成分数据空间插值的非负、定和、误差最小和无偏估计4个要求。     

三江源地区温度和降水量空间插值方法比较

以获取三江源地区1971～2000年的各月降水及平均气温的栅格数据为目的,选取青海省及其周边共58个基准气象站点的气候数据,结合100 m×100 m分辨率的数字高程模型（DEM）数据,采用协同克里格（Co-Kriging,COK）和薄盘光滑样条函数（Thin plate smoothing splines,TPS）2种方法进行气温及降水的空间插值。用广义交叉验证（General cross validation,GCV）的最小统计误差筛选最佳模型,用均方根预测误差（RMSE）和平均绝对误差（MAE）比较2种方法的精度。结果表明,①不论是COK还是TPS,引入协变量后模型插值结果的精度更优;②TPS的插值效果显著优于COK：对月均温模型,TPS的RMSE值比COK提高了69.48%,MAE验证指标提高了70.56%;而对于月降水模型,TPS的RMSE值比COK提高了28.07%,MAE值提高了29.06%。     

基于面板数据的漳州市卷烟消费结构研究

利用漳州市2002～2006年各地区的各类卷烟比例和人均可支配收入数据,使用面板数据分析方法,研究了漳州市卷烟消费结构现状.结果表明:随着漳州市人均可支配收入的增长,一、二类卷烟消费比例增长速度较快,五类卷烟正逐步退出市场,三、四类卷烟成为主要的卷烟消费类型.     

Spatial Interpolation of Soil Texture Using Compositional Kriging and Regression Kriging with Consideration of the Characteristics of Compositional Data and Environment Variables

The spatial interpolation for soil texture does not necessarily satisfy the constant sum and nonnegativity constraints. Meanwhile, although numeric and categorical variables have been used as auxiliary variables to improve prediction accuracy of soil attributes such as soil organic matter, they (especially the categorical variables) are rarely used in spatial prediction of soil texture. The objective of our study was to comparing the performance of the methods for spatial prediction of soil texture with consideration of the characteristics of compositional data and auxiliary variables. These methods include the ordinary kriging with the symmetry logratio transform, regression kriging with the symmetry logratio transform, and compositional kriging (CK) approaches. The root mean squared error (RMSE), the relative improvement value of RMSE and Aitchison’s distance (D_A) were all utilized to assess the accuracy of prediction and the mean squared deviation ratio was used to evaluate the goodness of fit of the theoretical estimate of error. The results showed that the prediction methods utilized in this paper could enable interpolation results of soil texture to satisfy the constant sum and nonnegativity constraints. Prediction accuracy and model fitting effect of the CK approach were better, suggesting that the CK method was more appropriate for predicting soil texture. The CK method is directly interpolated on soil texture, which ensures that it is optimal unbiased estimator. If the environment variables are appropriately selected as auxiliary variables, spatial variability of soil texture can be predicted reasonably and accordingly the predicted results will be satisfied.     

基于MPI的地下水数值模拟并行算法研究

地下水数值模拟是研究分析各种地下水问题的重要手段。针对传统地下水数值模拟串行算法在处理海量数据模型时计算时间长、运行效率低的特点,在分布式存储系统上利用消息传递标准MPI,设计了一种采用Cholesky预条件子,粗粒度、低通信开销的PCG并行算法。通过在具有4个处理核心的Linux集群环境中的测试可知,该程序运行所获得的加速比会随着处理核心数的增加而不断增大,并在4个处理核心数的时候获得最大加速比2.21,说明所设计的PCG并行算法具有较好的加速效果和可扩展性。