中国1961—2000年月平均气温空间插值方法及空间分布

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1、Author:http://www.5dw.org青州seo中国1961—2000年月平均气温空间插值方法与空间分布123李军，游松财，黄敬峰1.浙江大学环境与资源学院，浙江杭州310029；2.中国科学院地理科学与资源研究所，北京100101；3.浙江大学农业遥感与信息技术研究所，浙江杭州310029摘要：利用地理信息系统软件ARC/INFO，在考虑海拔高度对气温影响和没有考虑海拔高度对气温影响的两种情况下，分别运用样条插值法、普通克立格法和逆距离权重法对中国623个气象站1961—2000年40a的逐月平均气温进行了空间插值，并利用交叉检验方法对插值精度进行了评估

2、，结果表明：考虑了海拔高度影响的3种插值方法的精度都有比较明显的提高，对于普通克立格法，平均绝对误差（MAE）从1.44℃降到0.82℃，均方根误差（RMSE）从2.31℃降到1.28℃；对于逆距离权重法，MAE从1.52℃降到0.88℃，RMSE从2.38℃降到1.34℃；对于样条插值法，MAE从1.54℃降到0.87℃，RMSE从2.49℃降到1.35℃。在6种插值方法中，考虑了海拔高度影响的普通克立格法是最优空间插值方法。关键词：气温；GIS；空间插值；样条插值法；普通克立格法；逆距离权重法中图分类号：P208;S181文献标识码：A文章编号：1672-2175

3、（2006）01-0109-06气象站点是有限的，而且只能代表一定区域内响的普通克立格法；③不考虑海拔高度影响的逆距气象要素的分布情况，对于广大非气象站点所在区离权重插值法；④考虑海拔高度影响的样条插值域内气象要素的分布情况，只能通过推算求得。现法；⑤考虑海拔高度影响的普通克立格法；⑥考虑代生态学和全球变化科学的发展，迫切需要高时空海拔高度影响的逆距离权重法。分辨率、空间栅格化的气象要素数据。近年来，基1资料与方法于地理信息系统（GIS）技术利用地面观测的气象1.1资料资料研究气象要素栅格化方法，已成为国内外的生气温资料为中国623个气象站1961-2000年40态学

4、、地学研究的重要任务之一[1－2]。a的逐月平均气温，以及各气象站的经度、纬度和20世纪80年代，以傅抱璞、翁笃鸣、卢其尧海拔高度数据。其中，623个气象站的空间分布见等为代表的学者通过数值统计模拟方法（例如：分图1。离综合法，统计模拟法，回归余项法，小地形温差DEM数据为全球30秒数字高程模型估算法等[3－5]）获得非气象站点所在区域内气象要（GTOPO30）（来源于USGS①）中获得的中国DEM素的空间分布情况。20世纪90年代以来，随着GIS数据，其空间分辨率为30″（约1km）。技术在国内的迅速发展，在GIS软件中提供了许多空间插值方法，为研究气象要素的空间分

5、布提供了解决途径[6－9]。常用于气象要素空间插值的方法有逆距离权重法（InverseDistanceWeighing）、多项式插值法（InterpolatingPolynomials）、克立格法（Kriging）、样条插值法（Spline）等[10－13]。影响气温空间分布的因素很多，其中以海拔高度和地形条件的影响最显著。一般情况下，随着海拔高度的增加，气温下降，但其变化速率因山地性质和气候条件而不同[3,4]。在对气温要素进行空间插值时，由于海拔高度的影响非常显著，海拔高度的误差产生的对气温空间插值精度的影响不能忽略[14]。为了对比和分析海拔高度对中国气温空间分

6、布图1中国气象站点空间分布Fig.1SpatialdistributionofmeteorologicalstationsinChina的影响，本文利用6种方法对中国623个气象站点的气温进行了空间插值，并利用交叉检验法对结果的精度进行了评估。这6种方法分别为：①不考虑1.2空间插值方法海拔高度影响的样条插值法；②不考虑海拔高度影①http://edcdaac.usgs.gov/gtopo30/gtopo30.aspAuthor:http://www.5dw.org寿光seo110生态环境第15卷第1期（2006年1月）一方面，在没有考虑海拔高度的影响下，分别普通克立

7、格法是利用区域化变量的原始数据运用3种插值方法（样条插值法，普通克立格法和和变异函数的结构特点，对未采样点的区域化变量逆距离权重法）直接对各气象站的月平均气温进行的取值进行线性无偏最优估计的一种方法。使用公空间插值，得到月平均气温的空间分布。式表示为[17]：n另一方面，在考虑了海拔高度的影响下，首先，ZiZ(xi)（3）根据各月的气温垂直递减率和各气象站的海拔高i1度将各气象站的月平均气温订正到虚拟海平面上，其中，Z为待估计的气温栅格值，为赋予气i再运用3种插值方法（样条插值法，普通克立格法象站点月平均气温的一组权重系数，n为用于气温和逆