三种插值方法在降水等值线绘制中的对比分析

为对比不同插值方法在宁夏回族自治区的适用性,基于宁夏及其周边地区77个气象台站1956—2016年平均降水量数据,运用泰森多边形法、距离平均反比法、克里金插值法对降雨量数据进行空间插值和交叉验证,从插值方法的稳健性和准确度出发进行对比分析,得出适用于宁夏回族自治区的插值方法。研究表明:(1)从准确度来看,克里金插值法与观测值走向、位置较为相似;从稳健性来看,克里金插值法MAE平均值为4.43 mm、RMSE平均值为10.36 mm,显著小于泰森多边形法和距离平均反比法。(2)整体来看,克里金插值法更为理想,可以用于宁夏回族自治区降水量空间插值分析。

乌梁素海流域近60年气候变化特征研究

为了解乌梁素海流域气候变化特征和趋势,采用气候倾向率法、Mann-Kendall检验法、Morlet小波分析法、经验正交函数(EOF)分析法,对1960—2019年乌梁素海流域16个气象站的平均气温、降水量资料进行了分析研究。结果表明:该流域年平均气温由南向北逐渐降低,在20世纪60年代呈波动下降,之后稳定上升,存在准60 a长期振荡和准32 a中期振荡,主要空间分布为流域一致型;年平均降水量自东向西逐渐减少,年际变化略微上升,降水日数缓慢下降,存在准60 a长期振荡、准32 a中期振荡和10~15 a的短期振荡,主要空间分布为流域一致型,随时间变化表现出正负交叉。

加入地形因素的流域面雨量研究

利用嘉陵江流域的降雨资料,以数字高程模型为出发点,研究影响降水的因素,用DEM数据和有限的降水资料推求无资料地区的降水状况,由此计算流域面雨量。并与算术平均法、泰森多边形法、等雨量线法的计算结果进行对比分析,以此研究基于地形因子相关插补法的面雨量计算方法在嘉陵江流域的适应性,结果表明加入地形因素的流域面雨量计算方法适合此流域的面雨量估算。

泰森多边形与传统四株树法的天然红树林空间结构比较研究

【目的】以漳江口红树林为研究对象,利用泰森多边形和四株树法划分天然红树林林木平面空间分布结构,确定对象木的最邻近竞争木,计算林分空间结构指数,对比分析两种方法的异同,探讨泰森多边形法应用红树林林分空间结构量化的适用性。【方法】设置20 m×20 m样地,每木调查时用钢尺测量横纵坐标,在坐标纸上标记调查木的位置和编号,同时在调查表上记录树种、树高、胸径等林分因子。利用ArcGIS软件,将外业调查的坐标纸上的样木位置图矢量化形成样木点图层,将林分因子调查表导入样木属性表,并由调查木的点位置生成泰森多边形。用VBA编程来计算林分空间结构指数:混交度、大小比数、角尺度。【结果】在福建漳江口红树林国家自然保护区选择样地进行试验,对比分析基于泰森多边形法与传统的四株树法的计算结果,结果表明:1)基于泰森多边形法确定的林分空间结构单元由1株对象木和3~12株竞争木构成,平均值为6株。2)两种方法计算的混交度的相关系数为0.828,大小比数的相关系数为0.881,角尺度的相关系数为0.225。这两种方法计算的混交度和大小比数具有较高的相关性和一致性,而角尺度,两者差异较大。3)基于泰森多边形法与四株树法的不同树种的混交度和大小比数平均值非常接近,混交度最大差0.05,大小比数最大差0.02;角尺度差异较大,最大差值达0.11;泰森多边形法计算的混交度比四株树法的略大一些,而大小比数和角尺度则略小一些。【结论】无论从单株还是从整个调查林分上看,基于泰森多边形法计算的混交度和大小比数与传统四株树法的计算结果差异小,两种方法有较高的相关性和一致性,但其中泰森多边形法与四株树法相比,混交度略大,大小比数略小;而对于角尺度,两种方法的计算结果有较大的差异,并且泰森多边形法的计算结果值小于四株树法。这种差异的根源在于泰森多边形法确定的竞争木数量波动。泰森多边形法通过最邻近原则将平面空间进行划分,不重不漏,对于量化表达林木在空间上的竞争关系具有合理性和有效性,同时外业调查时不需要判断对象木的最邻近竞争木以及距离量算和角度测量,大幅减轻外业调查工作量,适用于天然红树林林分空间结构研究。

一种求解区域平均值的权重面积设计及其应用

提要:针对求解物理量在一定区域内的平均值问题,设计了一种权重面积方法。并以求解西北区域年平均降水量、1月份和7月份的平均空中水汽含量为例,将该方法与算术平均法、泰森多边形法、网格插值法进行了对比试验。结果发现该方法在站点较多、但不均匀的大范围区域内计算气象场的平均分布是可行的,其优点是计算量小、受缺测站点影响较小。

顾及POI与土地利用数据的城市功能区划分

城市功能区划分是落实智慧城市用地政策和用地开发管控的重要前提和基础,科学探测其分类及分布,对于支撑智慧城市空间规划具有重要作用。针对现有方法在功能区划分时受限于格网或者路网的束缚,易出现POI权重设置不科学及划分不精确的问题,提出一种基于聚类分析确定主体功能单元下的功能区划分方法。首先,基于POI数据,综合利用KD-Tree聚类算法、泰森多边形等算法,实现主体功能地块的划分;然后,基于核密度算法、像元阈值法等方法,实现精准功能区划分;最后,利用研究区真实数据,对城市功能区划分进行精度验证。实验结果表明,利用此方法进行功能区划分精度的Kappa值达到了0.763,具有良好的可行性。

1956—2016年豫东平原干旱分析

为了掌握豫东平原干旱特征及其规律,采用降水Z指数、小波分析、距平分析等方法对其干旱进行分析。结果表明,该区域干旱年际发生频率为29.5%,其中1956—1967年、1978—1986年、1996—2004年序列年际变化明显;干旱演变在10年周期尺度下震荡性最强,是主周期;干旱发生频率在24.7%~34.2%,干旱高发区大致集中在2个带状区域;干旱面积平均占比为30.03%,呈缓慢增加趋势。由此可知,该区域需强化水资源管理,发展高效节水农业、循环农业,确保粮食安全。

基于多时间尺度气候降雨因素对鄱阳湖高水位的影响

鄱阳湖作为中国最大的淡水湖泊,自建国至今已发生20多次洪灾。继1998年特大洪涝灾害,2020年鄱阳湖又出现新高水位事件,并对社会经济和人民生命财产造成巨大损失。为进一步探究鄱阳湖近代最高水位事件发生的原因,本次研究开展以下2个方面的分析:(1)选择鄱阳湖流域1998-2020年23个气象站的逐日降雨量数据和鄱阳湖星子水文站水位数据,利用泰森多边形法计算了鄱阳湖近20年以来极端降雨指标,并从极端降雨角度对鄱阳湖2020年新高水位事件进行了初步分析。(2)基于古文献记载和ArcGIS软件,模拟反演了初唐时期鄱阳湖水域范围,并与现今鄱阳湖水域范围进行对比。通过相关分析,取得以下认识:(1)通过对比分析1998年和2020年汛期极端性降雨的特征,发现2020年汛期降雨量的极端性指标明显高于1998年,即单日最大降雨量指标和极端降雨量指标分别比1998年高~23%和~4%;2020年汛期降雨时间的极端性指标比1998年低,即强降雨日数指标、极端降雨日数指标和持续降雨日数指标分别比1998年低~10%、~18%和~9%。(2)基于鄱阳湖流域近20年以来极端降雨指标变化,发现仅从极端降雨因素不足以解释鄱阳湖2020年出现新高洪水位事件。(3)基于ArcGIS模拟反演和近2000年以来的气候降雨趋势分析,仅从气候降雨因素不足以解释初唐时期鄱阳湖的水文状态。虽然前人多基于近代短时间尺度的水位过程分析,探讨气候降雨因素与鄱阳湖近代洪水位事件的因果关系。但是本次研究基于年和千年多时间尺度对比分析,发现单从气候降雨因素不足以解释鄱阳湖在此期间的水文变化过程。因此,今后除了气候降雨,还需要在其它方面开展相关研究(如新构造运动等),以期正确认识鄱阳湖近代和历史时期水位的变化过程。

基于泰森多边形原理的H市中心城区移动通信基站站址规划研究

为了解决H市移动通信基站选址难、建设难及被逼迁的困境,通过综合考虑通信技术发展、城市总体规划、运营商网络拓扑和业务需求等诸多方面的关系,以泰森多边形原理为依据,采用QGIS平台对H市中心城区的移动通信基站进行控制性详细规划,并通过网络覆盖法来验证规划的合理性。结果表明,理论与实际规划误差不到5%,本规划方法具有较高的精准度。