基于站点观测数据的气温空间化方法评述

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1、第33卷第8期地理科学进展Vol.33,No.82014年8月ProgressinGeographyAug.2014基于站点观测数据的气温空间化方法评述1，2，342，3，5李月臣，何志明，刘春霞(1.重庆师范大学职教师资学院，重庆400047；2.重庆师范大学三峡生态环境遥感研究所，重庆400047；3.GIS应用研究重庆市高校重点实验室，重庆400047；4.重庆市地理信息中心，重庆401121；5.重庆师范大学地理与旅游学院，重庆400047)摘要：基于统计学的插值方法是地理学、生态学领域研究气温空间化的主要方法之一，对获取精细化气温数据进行生态模拟具有重要意

2、义。结合国内外气温空间插值的主要研究成果，对常用气温空间化方法进行了归纳、对比，探讨各种方法的适用性和不足之处，从而为涉及气温空间化的具体研究提供一定的参考，并探讨了各类方法优化的方向。不同方法的对比分析结果表明：各种气温空间化方法各有所长，在具体的应用中都取得过较好的效果，但并不存在普适性的方法，在实际应用时必须针对研究区域具体的地理特征进行方法适用性验证或对各类方法中的具体参数进行改进，才能实现区域气温的空间最优化模拟。根据气温场的物理分布特征，结合GIS技术，考虑地形等更多的相关因子以提高气温分布微观细节的模拟精度是未来重要的发展趋势。关键词：气温空间化；DE

3、M；插值方法；ANUSPLIN；PRISMdoi:10.11820/dlkxjz.2014.08.002中图分类号：S161.2+3文献标识码：A1引言值法、趋势面法等，另外还有形式多样的多元线性回归方法，这些方法均可归结为传统气温插值方法。气温是气象要素的主要组成部分，有着重要的20世纪90年代以来，气温精细空间化研究在国外得地理学和生态学意义，不仅是自然地域系统界线划到空前发展。PRISM、ANUSPLIN专用空间插值软分的关键指标，还是陆面环境过程模拟的重要参数件等新方法形成了一系列较为权威的气温空间化数(Regniere,1996;Hock,2003)。气温

4、数据主要是通据集，为全球变化研究提供了依据。2000年以来，过气象观测站的长期连续观测获得，但观测站的气国内也形成了一批精度较高的气温数据集，一些方温观测值只能代表其所在位置的气温状况，广大无法在应用中也不断改进(潘耀忠等,2004;曾燕等,站区域的气温只能通过间接推求得出，推求方法包2009)。针对这些气温空间化方法，国内外一些学者括气象客观分析法、资料同化法、遥感卫星反演、空进行了总结与分析。VicenteSerrano等(2003)将各间统计插值等。前两者侧重于数值天气预报应用；种气象要素空间化方法分为4大类，进行了分析与遥感反演是一种新技术(柯灵红等,201

5、1;张丽文比较；Stahl等(2006)比较了最近邻近法、多元线性回等,2014)，但往往受卫星运行周期、像幅、空间分辨归法、梯度距离平方反比法、权重平均法4大类12种率的制约。随着GIS技术的发展，各类生态模型越方法；李军等(2004)对山区气温空间分布推算方法来越注重精细化空间模拟以及图形成果输出，多尺进行了评述，把各种方法归纳为分解综合法、函数相度、多分辨率的精细化空间气温作为模型输入参关法两大类4种方法；李新等(2000)也对比了不同的数，更多依赖于空间内插。国内外在气温空间插值气温空间差值方法。这些学者的研究对深入认识不研究方面形成了一系列成熟的方法，主要

6、基于统计同气温空间化方法具有重要意义，但同时也存在以学原理，如距离平方反比法、样条函数法、克里金插下一些不足：①对部分实际应用效果较好的方法缺收稿日期：2014-03；修订日期：2014-06。基金项目：重庆市博士后特别资助基金项目(渝xm201102001)；重庆市气象局开放基金项目(Kfjj-201103)。作者简介：李月臣(1974-)，男，山东德州人，博士，教授，主要从事资源环境遥感与GIS研究，E-mail:liyuechen2008@qq.com。通讯作者：刘春霞(1975-)，女，山东淄博人，硕士，副教授，主要从事资源环境与生态经济研究，E-mail:

7、liuchunxia_2004@163.com。1019-1028页1020地理科学进展第33卷乏针对性的深入论述；②侧重于各类方法应用原理IDW、GIDS、Spline、ANUSPLIN、O-kriging、Cokrig-的比较，未能从地理学特有的区域性角度进行分析，ing、多元线性回归+残差内插较为常见。对于不同尺度、不同区域的实际应用，在一定程度上缺乏具体的指导意义；③大多数学者侧重于有限的3气温空间化方法分析几种方法在某一研究区应用中的精度比较，仅能说明各自研究区气温插值的最优方法，对方法的归纳3.1全局插值法总结不够全面。基于此，本文尝试从地理学角度对