基于克里金插值的高分辨率降水量融合方法及质量评估

为了扩大浙江区域降水观测范围至海上区域,以浙江省研发的雷达定量估测降水(ZJ-QPE)为海上区域产品,以基于自动气象站观测的逐10分钟小时降水量作为地面观测产品,采用了克里金(Kriging)插值方法对二者进行融合试验,生成了浙江区域10分钟、0.01°×0.01°分辨率的高分辨率降水量融合产品。本文分别从产品误差的时空分布特征的融合效果以及对强降水过程监测能力等方面,对比评估了融合降水的产品质量。结果表明,该方案在陆地区域(存在站点)的地区能较好地保留地面观测信息,在海洋区域(雷达格点)则保留雷达反演的降水信息,最终形成了一套覆盖浙江及周边区域的高时空分辨率的降水格点场。

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

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。

基于监测及Kriging方法的京津冀地区大气污染物暴露分布研究

为了实现充分利用已有环境监测站点数据进行人群精细化暴露评估的目的,同时解决某些待测人群社区周边无监测站点时数据的选择问题,以保定市作为大气高污染研究城市,基于现场监测和Kriging(克里金插值)空间分析方法,明确了在研究大气污染物人群暴露时,某一个固定监测站污染物数据的代表性问题.研究表明:对于大气中φ(SO 2)、φ(NO 2)、颗粒物及其组分,空气质量监测点位的代表性一般为5~6 km;对于φ(CO)、φ(O 3)和φ(VOCs),它们在城市不同地区的空间分布更为均匀,空气质量监测点位的代表性范围更大.通过使用Radial Basis Functions(径向基函数,RBF)、Local Polynomial Interpolation(局部多项式插值,LPI)、Inverse Distance Weighting(反距离权重插值,IDW)、Kriging、Kernel Smoothing(内核平滑插值,KS)和Diffusion Kernel(内核扩散插值,DK)等6种空间分析方法对大气污染物浓度进行预测发现,Kriging方法对大气污染物浓度预测时可使预测值和实测值间的偏差小于10%,准确度最高.因此,在进行某城市某点位的污染物人群暴露浓度预测时,若该点位周边5 km以内有空气质量监测点位,则可用该点位的监测值代替;若5 km以内没有空气质量监测点位,则可基于最近监测点位的污染物浓度进行Kriging空间插值,从而获得该点位的污染物暴露水平.

黄土高原降水量的空间插值方法研究

在地统计学和地理信息系统支持下,采用多种插值方法对黄土高原降水量进行了空间插值研究, 并探讨了气象站点密度与布局对插值结果的影响。结果表明,地统计学方法优于传统的反距离加权插值、多项式插值和径向基函数插值方法;考虑高程影响的普通协克里金方法优于一般的克里金方法和简单协克里金方法。通过空间插值得到了黄土高原降水量分布图,由该降水量分布图可知,黄土高原降水量总体呈现西北低、东南高的态势,界限很明显;年均降水量在100-800 mm,主要集中在200-600 mm内,以半湿润-半干旱气候为主。

基于GIS的黄土高原气象要素空间插值方法

在地统计学和地理信息系统支持下,采用多种插值方法对黄土高原降雨量和年均温等气象要素进行空间插值研究。结果表明,对于降水量和年均温来说,地统计学方法优于传统的反距离加权插值、多项式插值和径向基函数插值方法;降水量插值以普通克里金方法最优,对于年均温来说,考虑高程影响的简单协克里金方法优于一般的克里金方法和普通协克里金方法。通过空间插值分别得到黄土高原降水量和年均温分布图,黄土高原年均温和降水量均总体分布呈现西北低、东南高的态势,界限明显;降水量117～721mm,年均温7.0～14.0℃,黄土高原气候以半湿润-半干旱气候为主,适宜农牧业发展。

降雨空间插值方法的比较与改进

对几种常用的降雨空间插值方法,如泰森多边形法、距离平方倒数法、克里金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,在协克里金方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克里金方法.将3种方法(距离平方倒数法、普通克里金方法、引入高程信息的协克里金方法)用于沿渡河流域降雨量的插值计算,结果表明,考虑高程信息的协克里金方法的插值效果明显优于其他2种方法.

几种插值方法在构建南极冰盖DEM中的比较

在南极冰盖选取不同实验区域对常用的六种插值方法进行比较分析,采用均方根预测误差和源数据均方根等评价指标对不同插值方法进行评价,结果表明克里金插值方法更适用于构建南极冰盖DEM。

三种插值方法在中国海域海浪数据处理中的应用

插值方法是海洋学中常用的数据处理手段。由于气象观测站,海洋测站分布稀疏,数据获取周期长、代价大,插值处理成了应对海洋数据稀缺的重要手段。现行的插值方式多是基于Tyler展式和误差最小原理,这些方案保证了数据在插值处理后在原始网格点保持不变,可以保证在网格内光滑的性质。较为常见的插值方案包括牛顿内插法、拉格朗日插值法、局部多项式法、克里金插值法、线性插值三角网法等。文章基于WW3模式的海浪数据,采用局部多项式法、克里金插值法、线性插值三角网法等三种方法,对该海浪数据进行插值,并对比了三者的插值效果,结果表明线性插值三角网法对边界和岸界处理明显优于局部多项式法、克里金插值法。

三山岛金矿西岭矿区地质岩芯RQD三维可视化建模方法

采用地质岩芯RQD智能识别方法对三山岛金矿西岭矿区118条地质钻孔岩芯RQD进行识别,得到矿区范围内地质钻孔岩芯RQD数据库;对钻孔岩芯RQD块段长度分析并建立组合样品,统计所有钻孔RQD数据变异性。运用地质统计学方法对钻孔岩芯RQD分析并建立RQD数据半变异函数,得到块金值0.8、基台值0.58、变程80 m的球状模型。采用普通克里金插值法,设置搜索参数对块体模型赋值。块体模型内块体超310万,RQD最小估值为3.7,RQD最大估值99.0,均值45.1,标准差11.5,交叉验证显示原样RQD数值与克里金插值法估值结果相差很小,据此建立西岭矿区RQD块体模型,实现西岭矿区RQD岩体质量分布的三维可视化,用于矿山岩体质量评价,为分析采场及巷道围岩稳定性、合理选择采场及巷道的支护形式及其参数提供基础数据。

基于DEM的降雨空间插值方法研究

提出了一种基于DEM修正的Co-kriging(MCK)法,该方法在假设降雨和高程的数学期望满足一定比例的基础上,使得降雨同高程权重系数之和为1,从而提高了高程在降雨估值中的作用。滦河流域月降雨空间插值研究表明:MCK法得到的降雨插值精度最高。同时,当降雨高程相关系数大于0.71时,采用MCK法明显提高插值精度。

深埋长隧道纵剖面初始地应力插值计算方法及应用

为快捷高效地获得隧道轴线地应力,满足工程实际使用需求,构建一种基于地质统计克里金法的深埋长隧道初始地应力插值计算方法。首先,采用交叉验证迭代计算出各误差指标,在3种变异函数模型中选出最优函数模型用于地应力插值计算,获得隧道剖面的主应力量值及最大水平主应力方向;然后,考虑不同地层和断层的影响,对隧道洞轴线主应力结果进行修正,获得隧道洞轴线主应力量值及最大水平主应力方向。该方法以少量的地应力实测数据为基础,不受隧道勘察资料和工程线路方案调整等影响,可快捷高效地获得隧道轴线地应力量值及方向。通过工程应用表明:1)该方法的计算值与实测地应力值拟合精度较高,其中最大水平主应力拟合度约85%;2)通过插值计算获得了隧道洞轴线主应力量值及最大水平主应力方向,隧道最大水平主应力达52.50 MPa,隧道主应力方位以NW向为主,局部段为NE向。

不同空间插值方法对区域降水插值精度的影响

为对比不同空间插值方法对区域降水插值精度的影响,分别选用运用较为成熟的反距离加权评价和克里金插值方法,以辽宁中部某区域为研究实例,并结合区域降水站点实测降水数据,对比分析不同空间插值方法的降水插值精度。研究结果表明:反距离加权评价由于可考虑不同插值站点的权重值,在降水插值精度上明显好于克里金插值方法,其和实测降水值之间绝对误差小于40 mm,相关系数可达到0.7以上。研究成果对于无资料地区和设计区域面降水数据的插值提供方法参考。

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

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。

不同空间插值方法在辽西降水空间插值的精度对比分析

本文结合区域降水站点实测降水数据,对比分析了反距离加权插值和克里金插值方法在辽西降水空间插值的精度。研究结果表明:反距离加权插值法由于考虑插值点之间的权重,在辽宁西部降水空间插值的精度高于克里金插值方法,反距离加权插值方法下降水插值和实测降水之间年和月尺度的误差分别为6.2%和20.7%,年相关系数达到0.79,克里金插值方法下降水插值和实测降水之间年和月尺度误差分别为10.9%和24.6%,年相关系数为0.51,反距离插值方法更适用于辽西地区的降水空间插值计算。研究成果可为辽宁西部无资料地区降水空间插值计算提供方法参考。

Kriging Kalman滤波在变形监测中的应用

在变形监测中,经常会出现有些目标点无法进行观测,或者测站观测值丢失的问题,常用的数据处理方法没有考虑观测点之间的空间相关性,以致得到的处理结果不能满足高精度的要求.结合变形监测的特点对KrigingKalman滤波进行研究,模拟实验显示,文中方法不仅可以对未知点进行准确预报,而且对已知时间序列的滤波精度比纯时间域标准Kalman滤波精度提高21％～46％.最后将Kriging Kalman滤波应用于五强溪大坝的变形监测数据处理.

基于不同空间插值的DEM土方量计算比较

从空间立体模型角度出发,根据土地开发整理项目实际情况,使用项目申报必备的实测地形信息和规划信息,利用地理信息系统(GIS)的空间分析技术,采用反距离加权插值法(IDW)、克里金插值法(Kriging)、样条函数插值法(Spline)在不同栅格大小的情况下建立数字高程模型(DEM)计算土方量。并以山西省大同县倍加造镇土地开发整理项目为例,选用项目土方量成果为参考值与三种插值方法计算得出的土方量进行对比,得出结论:采用Kriging空间插值生成的DEM计算土方量比较准确;在计算土方量时应选取2.0 m栅格较为准确。应用GIS技术计算土方量,可以为今后的土方量计算提供参考。

基于Filtersim的多源降水数据融合方法研究

降雨是影响车辆越野机动的重要因素,高精度的降雨数据是定量评估战场越野通行能力,合理制定行动方案的前提。针对传统插值方法的不足,论文采用flitersim多点统计法来提高降水数据的融合精度。将降雨量分解为局部均值与局部残差之和,以卫星降水数据的局部残差作为"训练数据",以气象站点的局部残差数据作为"硬数据",以卫星降水的局部残差数据和气象站点的局部残差数据的插值数据作为"软数据"进行flitersim多点地统计模拟,最终得到1km分辨率的降水数据。通过比较数据的平均绝对值误差、均方根误差和相关系数,表明flitersim明显优于协同克里金插值,能有效提高降水数据的精度。

基于网格梯度算子的开采沉陷全盆地主变形预计方法研究

地下开采引起地表建筑物损害程度、土地破坏等级等的判定依据是所处位置最大变形值,目前多是绘制沿主断面方向的变形值图,再对走向、倾斜主断面图叠加处理分析.以地表任意点下沉值为数据基础,利用矿区地表变形的特征,以网格梯度算子为算法,提出了沿主变形方向(非主断面方向)倾斜、曲率、水平移动、水平变形等参数最大变形值的计算方法,并以林南仓矿西一采区为例,绘制出主变形等值线图,在图上可直接判定建筑物损害程度和范围,对"三下"采煤设计工作具有重要的现实意义和应用价值.

无单元伽辽金法在船体开孔板格弹性屈曲分析中的应用

针对船体开孔板格弹性屈曲问题,评估了无单元伽辽金法(EFG)的适用性。编程计算分别基于MLS近似和移动Kriging插值两种形函数构造方式进行,以ABAQUS有限元解为基准确定了两种算法最佳内置参数,对比分析了计算耗时和相对误差。结果表明:MLS-EFG算法在不同的板格尺寸、开孔位置、载荷条件下的结果都比较准确,具有较好的适用性;而MK-EFG算法的计算速度更优,但在纯剪切屈曲分析时计算结果存在一定程度的正偏差。本研究可为无网格法在船体结构设计中的推广应用提供参考。

中国大陆地区深度1000m以内地温基础数据库的建立

通过对已发布的中国大陆地区共1451个地温测点实测数据的整理分析,基于ArcGIS平台建立了地温测点信息数据库,可输入任意地理坐标,查询该坐标点指定范围内的测点信息。在ArcGIS平台利用已有测点数据,应用普通克里金(Kriging)插值法在整个中国大陆地区进行空间插值,得到100m空间分辨率的大地热流预测值与深度1000m以内的地温梯度预测值,并将预测值补充到数据库中,形成了完整的地温基础数据库,可用于查询任意地点的热流值与深度1000m以内的地温梯度值。探讨了影响地温分布的主要因素,为修正地温基础数据提供参考。该数据库可为地热利用系统及地下工程热湿环境控制系统设计提供基础数据支撑。