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1、第33卷4期安徽师范大学学报(自然科学版)Vol.33No.42010年7月JournalofAnhuiNormalUniversity(NaturalScience)Jul.2010天津降水数据的空间插值分析陈晶晶,胡蓓蓓,王军,陈振楼,许世远,叶明武(华东师范大学资源与环境科学学院,地理信息科学教育部重点实验室,上海200062)摘要:采用反距离加权法(IDW)、梯度距离平方反比法(GIDW)、普通克里格法(OK)、协同克里格法(COKRING)插值方法,对天津市及周边地区四种频率年平均最大一日暴雨量数据的空间插值精度进行对比研究.交叉验证表明
2、:四种频率降水量的插值平均绝对误差(MAE)为:15.77mm、18.42mm、11.71mm、11.72mm;平均均方根误差(RMISE)为:22.02mm、33.29mm、19.43mm、19.71mm;插值精度排序为OK>COKING>IDW>GIDW;OK与COKRING差别并不明显,GIDW精度远低于IDW;降水频率的高低影响插值的误差,二者呈显著负相关关系.天津一日最大暴雨量的空间分布特征为:由北部山地和东南部沿海向中部地区逐渐减少.关键词:降水;频率;空间插值;天津中图分类号:P468文献标识码:A文章编号:1001-2443(2010)04-0
3、382-06降水数据的空间分析研究对区域水文、水资源分析与管理、旱涝灾害分析与预报具有重要意义.降水的形成和分布是一个复杂的过程,影响降水的因素很多,单个观测站点的降水数据难以准确反映区域尺度的降水特点,只有对区域内有限的观测站点的降水数据进行空间插值,才能把握整个区域的降水特征.根据已知[1-3][4]气象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.Daly等认为对于山区或者降水站点不是很密集的地区,反距离加权法(IDW)有助于提高预测数据的精度;而针对IDW没有考虑到地[5]形等因素的缺点,David采用梯度距离平方反比法(GIDW)进行区域
4、降水、气温等空间插值.经过多年发展,克里金插值法已经发展出多种类型,如普通克里金法(OK)、泛克里金法(UK)、协同克里金法(COKRING)等,这些方法在降水数据分析中均发挥了重要作用.如何根据数据和区域特征选择研究区域最优的空间插值方法,[2]一直是地学研究的一个难题.本文选取IDW、GIDW、OK、COKRING四种插值方法对天津不同频率的多年平均一日暴雨量进行空间插值分析,经过交叉验证选择出最适合该区域的降水数据空间插值方法,并揭示天津年最大一日暴雨量空间分布规律.1资料和方法1.1数据来源天津市平原地区农田排涝绝大部分为机排,单站控2制面积不超过30
5、0km,根据水利动能设计手册治涝分2册,在我国华北平原面积为100-500km的排水区,洪图1天津市及其周边水系地形及水文观测站分布图峰流量主要由一日暴雨形成!.本文根据1919-1999年Fig.1ThedistributionmapoftopographyandprimaryofTianjinanditssurrounding80年中有记录的最大一日暴雨量均值,分别计算50年一收稿日期:2009-11-09基金项目:国家自然科学基金项目(40730526,70703010).作者简介:陈晶晶(1983-),女,陕西西安人,硕士研究生;通讯作者:王军,副教授.
6、Email:jwang@ge.ecnu.edu.cn!王书凤、张欣、郑庆月.天津市中心城区及新四区排涝规划.天津市水利勘察设计院.2004.33卷第3期陈晶晶,胡蓓蓓,王军,等:天津市降水数据的空间插值分析383遇(2%)、100年一遇(1%)、500年一遇(0.2%)、1000年一遇(0.1%)四种频率降雨量,来研究天津市不同频率暴雨空间插值问题.本次研究共选取天津市及其周边水文观测站66个(图1和表1).表1水文观测站信息Tab.1Thepropertyofhydrologymonitoringstation序号站名东经北纬高程(m)序
7、号站名东经北纬高程(m)1蔡家堡117∀50#39∀11#3.334南山岭117∀27#39∀09#32苏庄116∀45#40∀04#2835金钟河闸117∀32#39∀11#3.13黑狼口117∀24#39∀28#336别古庄116∀40#39∀19#154北里自沽117∀28#39∀29#2.637北昌116∀39#39∀31#155表口117∀33#39∀20#2.638黄花店116∀54#39∀22#10.16宁车沽117∀40#39∀10#2.939通县116∀39#39∀56#207大口屯117∀14#39∀36#5.640榆林庄116∀
