| 标题 | 基于GIS的气象要素插值方法比较研究 |
| 范文 | 摘 要：本文利用1982年的年均气温资料，分别应用反距离权重法和普通克里格插值法对全国年平均气温进行插值比较研究，并进行了验证。研究结果表明，考虑空间自相关性的普通克里格法的插值精度最高，反距离权重法较低；中国年均气温呈现由南向北逐渐降低的趋势，西部地区年均温低于东部地区。 关键词：GIS；气温插值；IDW；Ordinary Kriging 1 绪论 地表气温是地球检测中一个十分重要的指标，它是表征地球系统热量的状态，在全球气候变化的研究中有着重要的地位，同时也是气象研究中一个不可或缺的要素。温度是描述气候系统状态的最常用变量之一，也是研究人类活动对环境的影响的重要指标[1，2]。而且大面积、长时序的温度可以用来研究气候现象，然而要获取大面积及准确的温度仅靠有限的气象站点数据是不能够得到的。目前GIS的发展突飞猛进，利用GIS的平台来获取大面积准确的温度是可以实现的。近年来，已有许多学者利用插值方法来估算温度。[37] 2 实验数据及其处理 本研究采用的气象研究数据是由中国气象局提供，全国683个气象站点数据。本文选取占所有站点85%的582个气象站点数据用于气温插值，剩下的15%的101个站点数据用于检验并评价这两种插值结果的精度。 3 空间插值与精度验证方法 （1）反距离权重插值（IDW）。反距离权重插值法是以插值点与样本点之间的距离为权重的插值方法，它以插值点与样本点之间的距离为权重进行加权平均，插值点越近的样本点赋予的权重越大，表示为： 式中，Zs0为s0处的预测值；N为预测计算过程中要使用的预测点周围样点的数量；λi是预测计算过程中使用的各样点的权重，该值随着样点与预测点之间距离的增加而减少；Zsi是在si处获得的测量值。 （2）普通克里格插值法（OK）。普通克里格插值方法，是需先计算样本变异函数，再根据样本变异函数的类型选择合适的变异函数理论模型进行模拟，最后根据模拟的变异函数对待估计点进行线性估计并给出估计方差作为不确定性的度量指标。如果用νe表示待估计点的值，则有 式中，νj（j=1，2…n）为待估计值点周围的点（xj，yj）处的变量值；rj是其对应点的权重系数，该系数是通过对样本变异函数计算值进行模拟得到的。 4 结果与分析 对1982年全国年均气温分别采用IDW和OK2种方法进行插值，反距离权重法对年均温度适宜空间插值的气象站点数为20个，普通克里格法对年均温度适宜空间插值的气象站点数为30个，对IDW、OK插值时分别设置插值站点为20、30。 利用交叉验证法对比不同插值方法的精度，精度检验指标采用平均绝对误差（MAE）和均方根误差（RMSE）进行比较，结果见右表。表中显示，两种插值方法的误差均较小，其中，普通克里格插值精度最高，反距离权重插值法较低。 5 结论与讨论 结果表明： （1）普通克里格插值方法的误差最小，反距离权重插值法较低。普通克里格是考虑了空间自相关性方法，此方法比其他没有考虑自相关性的方法具有更高的精度。 （2）从年均气温插值的结果可以看出，中国年均气温呈现由南向北逐渐降低的趋势，且西部年均气温低于东部。 参考文献： [1]任国玉.地表气温变化研究的现状和问题[J].气象，2003.29（8）：36. [2]许军强，邢立新，陈庆华，等.定量遥感技术在城市热岛效应研究及其治理中的应用[J].环境科学与管理，2006，31（6）：3538. [3]方书敏，秦将为，李永飞，等.基GI的甘肃省气温空间分布模式研究[J].兰州大学学报，2005，41（2）：69. [4]廖顺宝，李泽辉.气温数据栅格化中的几个具体问题[J].气象科技，2004，32（5）：352356. [5]李新，陈国栋，卢玲.青藏高原气温分布的空间插值方法比较[J].高原气象，2003，22（6）：565573. [6]Hancock PA，Hutchinson MF，Spatial interpolation of large climate data sets using bivariate thin plate smoothing splines[J].Environmental Modelling &Software，2005，l（11）：111. [7]Arundel，Samantha T.Using spatial models to establish climatic limiters of plant species distributions[J].Ecological Modelling.2005，182（2）：159181. 作者简介：潘雪萍（1992），女，羌族，四川绵陽人，长安大学在读硕士，专业：地图学与地理信息系统。 |
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