空间核密度的城市域雨量监测计选址方法_靖常峰

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1、第４０卷第６期测绘科学Ｖｏｌ．４０Ｎｏ．６２０１５年６月ＳｃｉｅｎｃｅｏｆＳｕｒｖｅｙｉｎｇａｎｄＭａｐｐｉｎｇＪｕｎ．空间核密度的城市域雨量监测计选址方法靖常峰１，２，魏海洋１，戴培培１，杜明义１，２（１．北京建筑大学测绘与城市空间信息学院，北京１０００４４；２．现代城市测绘国家测绘地理信息局重点实验室，北京１０００４４）摘要：针对雨量监测计传统选址方法未顾及城市域复杂环境的问题，该文探索了城市域雨量监测计的选址条件，提出了基于空间核密度分析的雨量监测计选址模型。以空间核密度分析方法实现雨量计选址较好地平衡了城市域选址的地理环境约束；以雨量计设备信号传输等属性信息辅助并结合Ｇ

2、ＩＳ缓冲区分析实现了雨量计选址的优选；利用３次实测降雨数据结合交叉验证方法验证了雨量计选址的合理性。实验结果表明，所制定选址条件及选址方法在城市域中具有较好适用性，对水文设备（积水计等）的选址分析具有较好的借鉴意义。关键词：核密度分析；雨量监测计；选址方法；交叉验证【中图分类号】Ｐ２０８；Ｐ４１４．９５【文献标识码】Ａ【文章编号】１００９－２３０７（２０１５）０６－０１０６－０５ＤＯＩ：１０．１６２５１／ｊ．ｃｎｋｉ．１００９－２３０７．２０１５．０６．００２２湾中部的石门水库雨量监测计选址优化进行了研０引言［５］究；Ｋａｒｉｍｉ等基于人工智能算法提出了遗传算随着城市化进程和气

3、候变化的加快，城市降法和信息熵结合的优化选址分析，对伊朗中部面雨量监测及城市内涝现象成为日益关注的重积为４１５００ｋｍ２的沼泽地降雨监测计选址进行了研点［１］。城市降雨量对水资源管理、旱涝灾害管理［６］。现有的雨量监测站选址研究，但算法效率较低的时空特性分析具有重要参考价值。地面自动雨究主要面向大区域范围或者流域等，针对城市小量监测计、气象雷达是降雨量获取的主要方式，范围的雨量监测计选址研究较少；另外，以地形、但地面自动雨量监测计（简称雨量计）具有高精历史雨量数据反演优化较多，较少考虑降雨监测［２－３］度、实时性等优点，得到了更加广泛的应用。区域内地面附着物（如居民地、信号传输

4、影响设施降雨量的准确性与雨量计密度及位置具有紧密相等）的空间分析。［４］关性，但受限于资源及财力，难以布设高密度针对以上问题，本文试图从城市环境、城区降雨监测网，因此雨量计选址分析成为研究的热地形条件等方面分析探索城市域小范围雨量计部［５，９］点。Ｍｉｓｈｒａ将研究方法分为６类：统计方法、署的选址条件，并以ＧＩＳ核密度空间分析为基础，信息论方法、用户调查方法、混合方法、地学－水综合城市域选址条件，建立城市域雨量监测计选［７］文学方法、采样分析方法，其中统计学和信息址模型，探索城市域中复杂地理环境下的城市精［７－８］论方法是比较常用的方法；Ｓｈａｇｈａｇｈｉａｎ等考细化雨量监测网

5、络设计。虑雨量计部署条件，组合地统计和多变量分析技术，对面积为２５０００ｋｍ２的平原区域雨量计优化１选址条件分析［４］部署进行了研究；Ｓｕ等基于信息熵理论，对台城市化进程的快速发展、土地利用变化和人口膨胀对城市域降雨的时空变化有着显著影响。一方面，城市化改变了城市水文循环特性，作者简介：靖常峰（１９７９—），男，山东济南人，博士，讲师，主要研究方从而使得城市雨洪特性改变，易引起短历时暴向为城市ＧＩＳ与摄影测量、城市管理雨积水形成内涝；另一方面，受城市热岛效应与规划、城市物联网。的影响，城市域降雨量呈上升趋势。由此可见，Ｅ－ｍａｉｌ：ｊｉｎｇｃｆ＠ｂｕｃｅａ．ｅｄｕ．ｃｎ［１０］

6、城市域降雨影响因素不同于广域范围，城市域中雨量监测计的选址受到城市空间要素（建收稿日期：２０１４－１０－２３筑、道路、部件设施等）约束。因此，针对城市基金项目：国家十二五科技支撑计划项目（２０１２ＢＡＪ１４Ｂ０３）内涝的监测和预警，探索城市域雨量计选址条引用格式：靖常峰，魏海洋，戴培培，等．空间核密度的城市域雨量监测计选址方法［Ｊ］．测第６期绘科学，２０１５，４０（６）：１０６－１０９．１０７件及选址模型既是智慧城市精细化管理的发展“Ｒ３：排序后的候选点集”，为雨量计选址提供合需要，也是气象学科与城市规划、城市管理学理性排序的选址结果。科交叉发展的需求。本文针对小范围城市区域确

7、定的选址条件如下：１）考虑到降雨的遮挡问题，位置尽量选在较高且开阔区域。２）考虑到城市运行监测业务需求，雨量计部署应满足“重点监测、均匀分布”的原则，例如居民密集区、景点区等重点监测，但各街道符合均匀性分布原则。３）考虑到信息传输以ＧＰＲＳ为主，选址位置移动信号较强，能确保通讯畅通。４）考虑到电磁辐射干扰，选址位置避开变电站、高压电线等电磁干扰较强的区域。图１基于核密度的雨量计选址方法流程２基于核密度的雨量计选址方法Ｆｉｇ．１ＴｈｅＰｒｏｃｅｓｓｏｆＲａｉｎＧａｕｇｅＳｉｔｅＳｅｌｅｃｔｉｏ