不同插值方法对降水量空间不确定性的影响
降雨量空间插值方法比较研究

降雨量空间插值方法比较研究作者:李巍范文义毛学刚王兰霞来源:《安徽农业科学》2014年第12期摘要对反距离加权法、样条函数法、普通克里格法及协同克里格法等几种常用的降雨空间插值方法的优缺点进行了分析和比较,考虑到高程对降雨量影响较大,在协同克里格法的基础上将高程作为第2类影响因素引入降雨量的空间插值方法中,并提出了引入高程信息的协同克里格法。
将4种方法(反距离加权法、样条函数法、普通克里格法及协同克里格法)用于大兴安岭地区降雨量的插值计算,结果表明,考虑高程信息的协同克里格法的插值效果明显优于其他3种方法。
关键词降雨量;空间插值方法;协同克里格法;高程信息中图分类号S161.6文献标识码A文章编号0517-6611(2014)12-03667-03基金项目“十二五”国家科技支撑项目(2011BAD08B01);黑龙江省青年基金(QC2012C102);黑龙江省普通高校重点实验室项目(KJKF1203);黑龙江省教育厅科学技术研究项目(12511490,12531599)。
作者简介李巍(1982- ),女,黑龙江哈尔滨人,讲师,在读博士,从事3S技术研究及3S在土壤侵蚀、土地规划方面研究。
*通讯作者,教授,博士后,博士生导师,从事3S技术研究及应用。
气象资料是进行地学研究的一个基本而重要的参数,气象资料可以反映出区域的森林植被分布、土壤侵蚀分布、水文生态的规律[1]。
由于经济条件和技术手段的制约,大部分区域内设置的气象站点观测密度均不高,这就使得研究者们无法在研究区内得到连续有序的气象空间数据分布。
因此利用现有的气象观测站的数据通过空间插值对观测数据进行补充就尤为重要。
笔者利用大兴安岭地区2000~2010年降雨量资料,采用4种常用的降雨空间插值方法对降雨量插值进行比较分析。
1资料与方法选取大兴安岭地区2000~2010年的多年平均降雨量资料,采用反距离加权法、样条函数法、普通克里格法及协同克里格法4种方法对大兴安岭地区降雨量进行插值分析,并对插值结果进行检验,找出最优插值方法。
雨量数据空间探索与插值方法探讨

甘肃科技Gansu Science and Technology第35卷第16期2019年8月Vol.35 No.16Aug.2019雨量数据空间探索与插值方法探讨刘潘(西安科技大学测绘科学与技术学院,陕西 西安710054)摘 要:对降雨量资料中的样本数据用直方图和正态QQ 分布图进行了空间分布规律的探究以及自相关性的趋势分析,并结合空间分辨率为30m 的高程数据以及陕西省流域图离群值的合理性进行分析;对处理后的数据进行了空间插值分析,插值方法有确定性插值(全局多项式法、反距离权重法、样条函数法)以及克里金插值法(简单克里金法、普 通克里金法)两大类;通过交叉验证和一般验证来获取不同插值方法的精度,进行比较得出精度值最高的插值方法,并 通过精度值选择最合适的模型来分析陕西省的降雨量空间分布规律。
主要得出以下结论:(1)通过热点分析,研究区域的高程值与雨量值呈现负相关;(2'地形地貌和河流对研究区域的降雨量有很大影响* (3)在确定性插值方法中,样条函数法的研究区整体精度高于全局多项式法和反距离权重法;(4)在克里金插值方法中,普通克里金法的研究区整体 精度高于简单克里金法;(5)普通克里金法的研究区整体精度高于样条函数法*关键词:地统计分析;自相关;确定性插值;克里金插值法 中图分类号:P221概述在我国时常出现干旱与洪水并存的现象,社会自 了 」来,我国几乎年年发生南涝北旱,方会,而研究降雨量的空间分布以及插值方法,以为 据*因此对降雨量的空间插值 有了高 ,本:文究某一区域通插值方法得到高精度的降雨趋势图*探索性分析是一种无先验假设的条件下,而且规避了一般统计方法时,提出先验条件的 I 影响,之后对样本数据的分布特性进行了研究分 析,并以此来全的 数据内在关系,如数据的特点、分布以及模式,从很客观、有依据的 给数据分析者的方法叫在19世纪80年代,Marquinez 等人将地形因子 作为影响降雨量的子考虑,分析了降水和一系列地形变量的关系叫Sergio 等人对西班牙东北 部埃布罗河谷中部地区的降雨量,通过全局法,克里金法进行了精度对比,发现使用地统计方法和由4个地理变量和地形变量形成的回归模型获得了最佳结果;使用基于回归的方法获得温映射的最佳结果叫士凯等人将内蒙古作为研究区域,通过确定;性插值(反距离插值、样条函数插值)以及克里金插值,对究区域的牧草生育期平均气温的空间分布进行推算,再运用内蒙古高程数据进行对比分析,最 终得出适宜天然牧草生育期的平均气温;经过对比,克里金插值方法的插值结果 最高的叫李娟丽等人对1990-1997年无定河流域67个雨量 站进行了插值分析,运用普通克里金方法,结果发现,用此方法得的插值结果非常符合降雨空间 分布特性叫李新等人通过对几种插值方法的对比,没有最好的插值方法,只有对个研究区域言,有最优的方法问*空间插值方法在自身模上,已很难发生突破*目前,对插值方法的研究,主通过对传统方法的参数进行优化,以提高插值精度*总之,选择合适的插值方法和参数需要考虑自己所研究的区域以及研究的目的*对于众多的空间插值方法而言,没有绝对最佳的方法,只有在特定的 条件下,对某个地区实施所对应的插值方法A7-8B *2研究区域概况陕西省的经度在105。
基于插值技术的四川省降水量空间分布特征研究

文章编号:2095-6835(2023)22-0081-04基于插值技术的四川省降水量空间分布特征研究张弛(平罗县气象局,宁夏石嘴山753400)摘要:利用1980—2012年四川省36个地面测站逐日降水资料,分别采用Kriging插值、气候倾向率、最小二乘等方法,研究分析区域性降水量空间分布非对称性特征。
研究表明,年降水量主要集中在中部区域,并向四周区域呈非对称变化趋势,且降水量与经纬度之间存在相关性关系;年降水量气候倾斜率从川东向中部区域递减,幅度逐渐增大;大雨、暴雨日数存在显著的空间分布差异性,在川南、中部、川东区域大雨事件较为集中,在川东北小区域暴雨事件较为集中。
研究所得结论对极端降水气候诊断、预警以及指导灾害应急处置、农业生产均具有一定的科学指导意义。
关键词:四川省;Kriging;空间分布;气候倾向率中图分类号:P458文献标志码:A DOI:10.15913/ki.kjycx.2023.22.022IPCC委员会所发布的最新的气候变化评估报告显示,若不考虑外部突变因素的干扰,至2040年全球气温将继续升高1.5℃,持续的升温现象,将使得极端气候事件发生的概率大大提升[1-2]。
因此,研究区域性大雨、暴雨日数等空间变化规律,对掌握极端气候的发生规律和精益化气候变化管控均具有重要意义。
目前对于极端降水气候的研究主要有:高洁等[3]利用四川省2002—2020年降雨及灾情分布数据,研究了降水趋势空间变化特征以及降水量变化与灾情发生频次之间的关系,指出降水量主要集中在南部区域,且大暴雨发生时往往伴随50%可能性的灾情事件。
甘露等[4]利用四川省1964—2016年降水资料,采用时间及周期变化分析方法,研究极端降水事件变化特征,指出极端降水事件发生频率与强度之间呈反比例关系,在空间上呈由东南区域向西北逐渐减少的趋势。
李昱锐等[5]利用四川省2010—2019年夏季短时强降水资料,研究了降水量、强度以及频次空间差异性,指出降水发生频次受微地形条件影响较大,且日变化呈现“V”形分布特征,降水量极大值频次具有单峰值日变化特征。
四川部分地区降雨量几种插值法比较

四川部分地区降雨量几种插值法比较谢智剑*,王继成,蒋狄微,胡龙喆,曾珂西南交通大学,四川成都,611756摘要:分析了降雨空间插值的主要方法,并在此基础上,运用地理信息系统软件ArcGIS 提供的空间插值方法:反距离加权法、普通克里金插值法、径向基函数插值法和协克里金插值法对四川省内12个降雨量观测站2000年到2009年每年的降雨量数据进行插值计算。
结果表明:协克里金方法,在考虑高程影响条件下,对降雨进行空间插值,其结果具有较好的精度。
关键字:降雨量;空间插值;四川;ArcGISComparison of Rainfall Spatial Interpolation MethodsBased on GISZhijianXie, Jicheng Wang, Diwei Jiang, Longzhe Hu, and KeZengSouthWestJiaotong University, Chengdu, 611756, P.R. ChinaAbstract:The main methods of rainfall spatial interpolation were analyzed, on the basis of which four spatial interpolation technique served by GIS were used to simulate the distributing of rainfall in this area based on the rainfall data of 12 Rainfall observatories in Sichuan Province during 2000 and 2009 yearly. The four techniques include Inverse Distance Weighted method, Ordinary Kriging method, Radial Basis Functions method and CoKriging method. The study shows that CoKriging method is superior to the other three methords.Key words: rainfall data; spatial interpolation; Sichuan Province; ArcGIS1.引言在水文预报中降雨量是影响预报精度的主要因素,但是降雨存在间断性和空间不连续的特点,而且由于人力财力等各种原因的限制, 水文站点的布设往往是有限的, 而有限的站点在空间上的布局又不尽合理[1],很多需要的降雨数据无法获得。
不同降雨插值方法在新疆阿克苏地区降雨插值精度对比中的分析

2020年3月第42卷第2期地下水Ground waterMar . ,2020Vol . 42 NO . 2DOI :10. 19807/j . cnki . DXS . 2020 -02 -061不同降雨插值方法在新疆阿克苏地区降雨插值精度对比中的分析佘春容(新疆阿克苏水文勘测局,新疆阿克苏843000)[摘要]选取常用两种降雨差值方法对比其在新疆阿克苏地区的降雨插值精度,对比实测降雨数据分析表明:反距离加权插值方法更适用于新疆阿克苏地区降雨插值,其在年尺度和月尺度降雨插值误差明显好于克里金插 值方法。
研究成果对于新疆阿克苏地区面降水推求,特别是无资料地区降雨计算分析具有参考价值。
[关键词]反距离加权插值方法;克里金插值方法;降水插值精度对比;新疆阿克苏[中图分类号]P 332.1[文献标识码]A[文章编号]1004 -1184(2020)02 -0167 -03一直以来,流域面平均降雨主要采用两种方法,一种是 算术平均方法[1],另一种是面积加权方法[2]。
算术平均方法优点在于简便,但是对降雨站点密度较高,适用于降雨站点 较多的流域,而面积加权方法应用较多的为采用泰森多边性 进行单元划分,推求各划分单元面积,在进行面积加权,来推 求流域面平均雨量[3],其优点在于对站点密度要求不高,但 是不能考虑流域地形对降雨的影响。
近些年来,可考虑流域 地形对降雨影响的插值方法逐步应用到区域降雨插值计算 中[4_8],基于流域数字高程数据,将流域划分成不同单元网 格,结合实测降雨站点数据,将实测降雨站点数据,插值到每 个单元网格,在结合各单元网格降雨数据,应用面积加权推 求流域面平均雨量。
但这类降雨空间插值方法在不同地域 其插值精度影响不同[9_"],因此在不同区域插值适用性各 异。
为探讨两种常用降水空间差值方法在新疆阿克苏地区 的适用性,结合区域某流域实测降雨站点数据,对比两种方 法的插值精度,研究结果对于新疆阿克苏地区面降水推求, 特别是无资料地区降雨计算具有重要的参考价值。
降水空间插值技术的研究进展

降水空间插值技术的研究进展一、本文概述随着地理信息系统(GIS)和遥感技术的快速发展,降水空间插值技术在气象学、水文学、生态学等领域的应用越来越广泛。
降水空间插值技术旨在通过已知的气象观测站点数据,预测和推断未知区域的降水量,以实现对降水空间分布的准确描述。
本文将对降水空间插值技术的研究进展进行综述,重点分析不同插值方法的优缺点、适用条件以及在实际应用中的效果评估。
通过对相关文献的梳理和评价,本文旨在为读者提供一个全面、系统的降水空间插值技术知识框架,以期为该领域的深入研究和实践应用提供参考和借鉴。
二、降水空间插值技术概述降水空间插值技术是一种地理信息系统(GIS)和遥感技术的关键应用,其核心目标是根据已知的气象站点降水数据,通过数学和统计方法,预测和推算出未知区域的降水情况。
这种技术广泛应用于气候研究、洪水预警、水资源管理、农业规划等多个领域。
降水空间插值技术的核心在于构建一个能够准确反映降水空间分布的数学模型。
这个模型需要充分考虑到地理、气候、地形等多种因素的影响。
目前,常用的降水空间插值方法主要包括反距离权重法(IDW)、克里格插值法(Kriging)、样条函数法(Spline)以及基于机器学习的插值方法等。
反距离权重法(IDW)是一种基于距离的插值方法,其基本思想是离已知点越近的位置,其值越接近已知点的值。
克里格插值法(Kriging)则是一种基于统计学的插值方法,它考虑到了数据的空间自相关性,因此能够得到更精确的插值结果。
样条函数法(Spline)则是一种数学方法,通过构建一个平滑的曲线或曲面来拟合已知数据点,从而推算出未知区域的降水情况。
近年来,随着机器学习技术的发展,基于机器学习的插值方法也开始在降水空间插值领域得到应用。
这些方法,如神经网络、支持向量机、随机森林等,能够通过学习大量的已知数据,自动提取出其中的复杂规律和模式,从而实现对未知区域的准确预测。
然而,降水空间插值技术也面临着一些挑战。
地理信息系统中不同空间插值方法的比较研究

地理信息系统中不同空间插值方法的比较研究修思玉,吕泓辰,康世伦,周晓晴,吕名昊,王维芳*( 东北林业大学 林学院,哈尔滨 150040)摘 要: 对黑龙江省 2010 年 32 个气象站点的年降雨量数据分别利用距离倒数插值、样条插值和克里格插值等方法进 行插值,得到不同方法下黑龙江省范围内的降雨量空间分布数据。
对不同方法得到的插值结果进行对比分析,采用平均误 差、平均绝对误差、平均相对误差、平均绝对相对误差、系统误差等指标进行优度检验,比较各个插值方法的优劣性。
结 果表明,样条插值所得到降雨量的最大值与最小值与原始降雨量数据最为接近,反距离插值所得到的降雨量的最大值与最 小值与原始降雨量数据相差最大。
各种插值结果没有显著的差异,样条插值相对于其他两种插值方法误差较小,并且简单 易行。
关键词: 距离倒数插值; 样条插值; 克里格插值; 降雨量 中图分类号: S 771文献标识码: A文章编号: 1001 - 005X (2014) 05 - 0110 - 04C o mp a r a t i v e Study onD i ff e r e n t S p a t i a l I n t e r p o l a t i o n M e t h o d s in G I SXiu Siyu ,Lv H o n g ch e n ,K an g Sh il un ,Zh o u X i a oq i n g ,L v M i n g ha o ,Wan g W e i fan g *( Sch o o l of F o restry ,N o rtheast F o rest ry U niv ers ity ,H arbin 150040)Ab s tr ac t : I n th i s paper ,t he annua l rainfall d ata of 32 mete o r o l og i ca l s i tes of the H e il o n g ji an g pr o v i nce in 2010 were i nterp o l ated by us i n g d i fferent methods suc h as i nverse d i stance i nterp o l at i o n ,sp li ne i nterp o l at i o n ,and K r i g i n g i nterp o l at i o n m ethod ,and the spa - t ial d i st r i but i o n of rainfall w as o bta i ned . The i nterp o l at i o n res u l ts by d i ff erent methods were compared in terms of the average err o r , m ean abs o l ute error ,m ean re l at i ve error ,m ean abs o l ute re l at i ve error ,and s ystemat i c err o r . The adv antages and d i s adv anta g es o f these i nterp o l at i o n m ethods were o bta i ned . The res u l ts showed that the max i m um and m i n i m um va l ues of rainfall o bta i ned by the spline i nterp o l at i o n method were the c l o s est to the o r i g i na l rainfall data ; however the d i fferenc es of the rainfall's m ax i mum and m i n i mum v a l - ues to the o r i g i na l va l ues by the i nv ers e d i stance i nterp o l at i o n were the b i g g est in t he rainf all data . T here were no s i g n i f i c ant differences among var i o us i nterp o l at i o n res u l t s . Com pared w i th other two methods of i nterp o l at i o n ,the error of the spline i nterp o l at i o n was sm a l - ler ,eas y ,and feas i b l e .K e yw o r d s : i nv ers e d i stance i nterp o l at i o n ; s pline i nterp o l at i o n ;K r i g i n g i nterp o l at i o n ,prec i p i tat i o n降雨量是水资源的重要组成部分,研究降雨量 的空间分布特征和规律,对于发展高效农业、特色农业和农牧业产业结构调整有很好的指导作用[1], 但因气象站点稀少,难以得到区域的整体数据。
基于协同克里金模型的区域降水空间插值方法与应用研究

基于协同克里金模型的区域降水空间插值方法与应用研究杨永利;陈月
【期刊名称】《水利技术监督》
【年(卷),期】2016(024)004
【摘要】协同克里金模型法可综合考虑多要素对降水空间插值的影响,改变传统插值方法仅考虑单一要素的片面性.文章引入协同克里金模型,对辽宁东部某流域降水进行空间插值,并结合降水监测点实测降水数据,对比不同降水空间插值方法对区域降水空间插值精度的影响.研究结果表明:相比于传统插值方法,在年尺度和月尺度内,协同克里金模型在降水量相对误差上分别减少12.7%和10.9%,绝对误差分别减少64.6mm和5.07mm,降水空间插值结果和实际情况较为一致,研究成果对于区域水资源量的评估提供技术参考.
【总页数】4页(P104-107)
【作者】杨永利;陈月
【作者单位】辽宁省丹东水文局,辽宁丹东118000;辽宁省丹东水文局,辽宁丹东118000
【正文语种】中文
【中图分类】TV21
【相关文献】
1.中国区域温度和降水不同空间插值方法精度对比 [J], 王江;乐章燕;廖荣伟;张培;贾丽红;张冬斌
2.不同空间插值方法对区域降水插值精度的影响 [J], 赵福明
3.基于混合地理加权回归与克里格的区域降水量空间插值方法 [J], 李豪;刘涛;徐精文
4.基于GIS的四川省区域性暴雨降水分布的空间插值方法与面积估测 [J], 耿蔚; 张亮; 杨进
5.降水量空间插值方法在小样本区域的比较研究 [J], 解恒燕;张深远;侯善策;郑鑫因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
第26卷第4期2012年10月济南大学学报(自然科学版)JOURNAL OF UNIVERSITY OF JINAN(Sci.and Tech.)Vol.26No.4Oct.2012文章编号:1671-3559(2012)04-0428-05不同插值方法对降水量空间不确定性的影响胡刚1,2a,赵刚2a,宋慧2b(1.山东省地下水数值模拟与污染控制工程技术研究中心,山东济南250022;2.济南大学a.资源与环境学院;b.信息科学与工程学院,山东济南250022)摘要:鉴于点状数据的降水插值方法在时间和空间两个方面具有不确定性,从空间角度出发,以山东省多年平均降水量为例,采用交叉验证方法,对反比距离权重法、克里金方法、径向基函数法、全局多项式法和局部多项式法5种常用插值方法的整体插值精度和分区后各分区的插值精度分别进行分析验证。
研究认为:山东省整体插值的最优方法为反比距离权重法;分区插值的最优方法中,平原地区为克里金方法、丘陵地区为全局多项式法、鲁中山地为反比距离权重法。
并在此基础上,对整体插值精度和分区插值精度作了比较。
研究结果可为区域降水插值模型的选取提供指导,同时分区插值的思路可为后续相关研究提供借鉴。
关键词:不确定性;整体插值;分区插值中图分类号:P467文献标志码:AInfluence of Different InterpolationMethods on Spatial Uncertainty of RainfallHU Gang1,2a,ZHAO Gang2a,SONG Hui2b(1.Engineering Technology Research Center for Groundwater Numerical Simulation and Pollution Control,Shandong Province,Jinan250022,China;2a.School of Resources and Environment;2b.School of Information Science and Engineering,University of Jinan,Jinan250002,China)Abstract:The uncertainty of precipitation using different forms of interpolation comes from two aspects:time and space.We,taking Shandong’s annual average precipitation as an example,make a comparation of the five common methods,that is,inverse distance weighting,kriging,radical basis function,global polynomial and local polynomial,in integral interpolator and zonal interpolator.By using cross-validation,the methods’precision was given.The conclusion is that the best integral interpolator is the inverse distance weighting method,and the zonal methods are kriging in plain,global polynomial in hilly ground,inverse distance weighting in mountain area.Then the exactness of integral interpolator and zonal interpolator was analyzed and the precipitation distribution of Shandong was given.The research on integral interpolation and zonal interpolation can be a guide for the choice of spatial interpolation,meanwhile,the mentality of zonal interpolator can be used as a reference for following researches.Key words:uncertainty;integral interpolator;zonal interpolator降水数据作为一项重要的气象环境参数,是进行水文模型构建、地质灾害评估、环境资源管理、土壤侵蚀评价和旅游资源分析等重要的参考指标。
现有的区域降水数据都是利用已知观测站点的降水数据,构建一定的数学模型,通过降水数据的空间插值得到。
利用空间插值方法进行气象数据预测,一直收稿日期:2011-09-06网络出版时间:2012-04-1722:09基金项目:中国博士后科学基金(20070410482);中国科学院水利部黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室基金(10501-237);济南大学自然科学基金(XKY1038)作者简介:胡刚(1976-),男,山东滨州人,博士。
网络出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/37.1378.N.20120417.2209.030.html是近年来地理学研究的一个热点[1-3]。
在同一个区域内部,降水量在时间尺度和空间尺度上存在明显的不同,即降水的空间变异性[4]。
在同一种模型下,降水插值的不确定性也主要表现在时间尺度和空间尺度两个方面[5]。
在时间尺度上,前人已有较多的研究[6-8],而在空间尺度上,已有的研究都是基于某一个特定区域,探讨区域最优插值方法的选择上[9-11]。
然而,往往由于区域的复杂性,影响区域降水插值的因素在区域内部也会发生变化。
在前人研究的基础上,以山东省为例(地形包括平原、丘陵和山地等),对山东省多年平均降水的数据进行插值,主要讨论不同的空间地形因素主导下,区域插值方法对山东省降水不确定性的影响,并提出各分区的最优插值方法。
1资料与方法利用5种常用插值方法,即反比距离权重(In-verse Distance Weighting,IDW)法、克里格方(Krig-ing)法、径向基函数(Radial Basis Function,RBF)法、全局多项式(Global Polynomial,GP)法和局部多项式(Local Polynomial,LP)法,对山东省多年的年均降水量进行整体插值,通过误差指标[11]平均绝对误差(MAE)、平均相对误差(MRE)和均方根误差(MRSE)的比较分析,得到山东省的整体最优插值方法。
再利用此方法对山东省的年均降水量进行整体插值,利用Suffer绘制得到山东省的多年平均降水分布图,并据此分析山东省多年平均降水的分布特征。
结合前人有关地形对降水影响的研究结果,将山东省全省分为3个研究区(分区尽可能使每一个研究区内的地形因子单一),利用5种常用插值方法对各个分区进行插值,研究各个分区的最优插值方法。
对山东省的整体插值方法和各个分区的最优插值方法的插值精度进行比较,并分析其精度差异的可能原因。
1.1数据说明相关研究表明,同一插值方法在不同的时间尺度下,随着时间尺度的减小,插值结果的不确定性增大,即用同一种插值方法进行插值时,年降水量的插值精度比月降水量和日降水量的插值精度要高[5],这是由于降水量的时空不连续性所致。
为了减小时间尺度的不确定性带来的影响,收集了山东省境内分布较为均匀的60个雨量站点多年平均年降水资料,所收集的降水量数据均为山东各个县级行政区的多年平均观测值,其中站点的经纬度和高程信息均从谷歌地球查得。
鉴于数据均来自专业站网的观测,故其精度均有一定的保障。
1.2插值方法的实现选用美国GOLDEN SOFT公司的Suffer软件来实现插值计算。
Suffer是一套运行于Windows平台下的二位和三维图形绘制软件工具,可用来绘制等值线图、3D立体图、阴影地貌图和矢量图等。
并提供了常用的多达12种空间插值方法,且每种方法具有多个可选参数,可以满足不同目的的空间插值需求。
2整体插值精度评价2.1数据分组情况说明利用5种插值方法对山东省全省范围内的降水量进行内插。
将60个雨量站点平均分为6组,每组10个,每一种方法的插值均分为6次进行,每一次假设等于该次数组的数据未知,取其余5组数据进行插值(例如,在第4次插值时,假设第4组数据未知,只取1、2、3、5、6五组数据进行插值。
),这样在每次插值后将有一组数据获得计算值,6次插值结束后,每一个雨量站点都将获得一个计算值。
依次用5种方法按上面的方法进行插值计算。
最后进行误差统计。
2.2误差统计与分析用5种插值方法进行整体插值时,LDW法、Kriging法、RBF法和LP法的搜索圆半径均取值为1.5。
LDW法的权值为2,Kriging法的变量图模型选为球形模型,kBF法的基函数取为多重二次曲面,LP法和GP法均采用二次多项式来拟合。
本文中采用交叉验证的方法对5种不同方法的插值精度进行了比较。
通过MAE、MRE和RMSE 3个误差指标来对5种不同插值方法的插值误差进行描述。
表1列出了5种插值方法在对山东全省的降水量插值时的交叉验证结果,其中RBF法,Kriging法,GP法,IDW法的MAE,MRE,RMSE差值均不大,MAE在42.2781 46.18之间,MRE在0.0602 0.0636之间,RMSE在58.7237 67.9115之间。
数据显示LP法插值得到的结果与其它插值结果相比存在较大误差,其MAE为78.054,MRE为0.1156,RMSE为179.23,插值误差最大。
而IDW法误差在MAE,MRE,RMSE上的表现均比其它插值方法小。
924第4期胡刚,等:不同插值方法对降水量空间不确定性的影响从MAE的排序为IDW<GP<Kriging<RBF<LP,MRE的排序为IDW<GP<Kriging<RBF<LP,RMSE的排序为IDW<GP<Kriging<RBF<LP可知,GP法、Kriging法和RBF法的插值误差依次增大。
表15种插值方法的整体插值误差指标方法MAE MRE RMSERBF法46.180.063667.91Kriging法44.330.061963.87GP法43.410.061759.38LP法78.050.1156179.23IDW法42.280.060258.72分析认为,在山东省境内进行年降水量的空间插值时最优插值方法为IDW法,GP法、Kriging法、RBF法和LP法的精度依次降低。