气象空间插值技术的研究进展.pptx
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1、气象空间插值技术的研究进展气象空间插值技术的研究进展王勇南京信息工程大学 遥感学院E-mail:气象空间插值技术的研究进展1、引言2、气象空间插值技术的研究进展3、基于插值方法的气候资料重建 引言随着现代社会需求与农业生态学、气候学等学科的发展,也迫切需要高时空分辨、空间栅格化的气象要素数据。利用已知气象站点的观测数据对未知点进行插值预测是20 世纪以来地理科学研究的一个热点。我国常规气象站点分布图我国常规气象站点分布图气象站点定位观测获取的只是局部、离散、有限的空间点数据,要想得到区域尺度上的有关气象数据,通常利用空间插值的方法,以期来获得连续有序的空间数据。空间插值通过填补样本点之间的数据
2、空白,将空间上离散的测量数据转换为连续的曲面数据,以获取区域上任何一点变量的属性值。已知数据函数关系式未知数据气象空间插值技术的研究进展传统的空间插值方法有反距离加权法、泰森多边形法、多反距离加权法、泰森多边形法、多项式回归法、克里金法项式回归法、克里金法等这些插值方法均是建立在存在空间自相关或在空间上平滑连续的假设之上,并未考虑相关因素的影响,插值精度不高,插值模型的物理意义也不明确。气象空间插值技术的研究进展最近邻点法又叫泰森多边形方法。它采用一种极端的边界内插方法只用最近的单个点进行区域插值(区域赋值)。反距离加权法Power=2,search=230Power=2,search=600
3、Power=4,search=600Power=2,search=150权重系数和搜索半径的权重系数和搜索半径的影响影响反距离加权法反距离加权法最早由 Shepard 提出(1982)提出的,并逐步得到发展。每个采样对插值结果的影响随距离增加而减弱,亦即距目标点近的样点有较大的权重。多项式回归多项式趋势面随着N值的不同,其形态也不同。一般地讲,N值越大,拟合精度越高。拟合精度C以下式表示,通常C为6070时,该多项式就能够揭示空间趋势。一次多项式二次多项式三次多项式通常把实际的地理曲面分解为趋势面和剩余面两部分,前者反应地理要素的宏观分布规律,属于确定性因素作用的结果;而后者则对应于微观区域,
4、被认为是随机因素影响的结果。克里金插值(Kriging)克里金插值由南非采矿工程师D.G.克里格(D.G.Krige)于1951年首次提出,故命名为“克里金”法,后经法国著名地理数学学家G.Matheron发展深化。气象空间插值技术的研究进展近年来出现了大量的插值模型和改进算法,从发近年来出现了大量的插值模型和改进算法,从发展方向上看,大致可以分为三类:展方向上看,大致可以分为三类:一、数据上的改进,通过增加这些辅助信息以提高插值模型的精度。二、数学模型上的改进,即在同样的数据源上,改进新的数学算法,以获取更优的插值模型,以提高插值精度。三、根据特定区域的地形地貌特征而提出一种新的更适合该研究
5、区域的插值方法。气象空间插值技术的研究进展增加相关的辅助地理信息增加相关的辅助地理信息早在1984 年,Eleanor 等人运用多元回归法对气温和降水的空间分布进行插值时,就考虑到了地形变量对气温和降水的影响。Marquinez 等人则利用多元回归方法和GIS 技术,分析了降水和一系列地形变量的关系,并指出最好的插值模型是将五个影响降水的地形变量(高程、坡度、坡向、离海岸线的距离和离相对西边的距离)作为影响因子来考虑。将更多的可能会影响到插值分析结果的因素考虑进去,是插值方法发展的一个主要趋势和突破点。案例:基于案例:基于DEM的气温空间分布的气温空间分布采用的方法:三维二次趋势面+样条插值法
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