专业气候数据空间插值软件Anusplin简介.pdf

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1、力下拥[21ANUSPUN实例J专业气候数据空间插值软件Anusplin简介主要内容·一、基本原理·二、模块及流程·三、数据格式·四、模型选择·五、Anusplin应用示例一、基本原理1、插值方法:Anusplin基于普通薄盘和局部薄盘样条函数插值理论。除了可以引入自变量外，还允许引入监奎量。eg:温度和海拔的关系，降水和海岸线的关系等。一、基本原理2、局部薄盘光滑样条的理论统计模型公式:

2、TZi=f(Xi)+bYi+ei(i=1,...,N)zt:位于空间i点的因变量f(xj):是要估算关于川的未知光滑函数，Xi是独立交量.Yi:为p维独立协变量，b为民的p维系数e

3、i:随机误差上式中:函数f和系数b通过最小二乘估计来确定:主Izi-f州Jy2""iJ'-""'iJV"JiI+ρ'm{f).=Ilw.其中Jm(f)是函数f(xj)的粗糙度测度函数，定义为函数f的m阶偏导(称为样条次数，也叫粗糙次数)。p是正的光滑参数，在数据保真度与曲丽的粗糙度之间起平衡作用，在:Anusplin中通常用广义交叉验证GCV的最小化以及最大似然法GML的最小化来确定二、模块及流程•1.Anusplin模块:共8个，分别为:SPLlNAISPLINBSELNOTADDNOTGCVGMLDELNOTLAPPNTLAPGRD说明z1I适用于任意个独立变量或

4、多个协变量的SPLlNA

5、∞

6、薄盘样条函数，站点数小于2000，数据平滑度由GCV或GML决定SPLlNBI∞

7、与SPLlNA功能类似，站点数最多可达J110000个站点。SELNOT

8、∞

9、为SP川B选择初始节点。-

10、ADDNOTc:::::::>添加数据节点。说明zDELNOT

11、∞

12、删除数据节点GCVGML

13、白

14、对拟合表面计算GCV或GML误差，用于数据检查或定位。LAPPNT

15、∞

16、计算预测值或贝叶斯标准误差估计的点文件。LAPGRD

17、∞

18、生成拟合曲面或贝叶斯标准误差曲面。一模块及流程-、•2.Anusplin流程(1)执行SPLINA或SPLINB命令…

19、一~残差

20、文件

21、一→I(.res):记录估计与实值的误血咀、，)μ~I…烨蜘

22、-一寸[川(仰恻O唰阱

23、表衰面系数文;件

24、一→

25、川(.s创ur叶):记录拟合结果{的白系数1变量误差信剧一Q∞v)二、模块及流程•2.Anusplin流程(2)执行LAPGRD命令

26、表面系机

27、骂

28、插值班由第一步生成的

29、协变量误差信息标准误差表面--•.圄_..、Anusplin数据格式Anusplin需要将以固定形式存储的气象要素数据进行处理成程序要求的标准格式，生成文本文件。最后存储为.dat文件。(特别注意:如果文件格式不对，在程序执行过程中会产生错误。)包括:经度、纬度、高程、气象要素值。在此过

30、程中要对标准文件进行检查修正处理，剔除重复站点，缺侧值用插值法补齐。站号经度纬度高程气温50136867235.02425794066.889433-27.2502461028455.3195749172.353361.9-22.1503491011982.3275675564.152494.6-21.9503531173819.3075702855.903177.4-22.950425736407.77765482057.05581.4-26.350434841413.58655519359.418732.6-26.2504421016875.3155533094.

31、153371.7-20.1504681257617.6455555064.484166.4-20.250514543589.76225389642.673661.7-20.3以止经纬度数据为ALBERS投影，单位为米四、Anusplir、模型选择•Anusplin在日志文件中提供了一系列用于判断误差来源和插值质量的统计参数。包括:·有效数量估计Signal(信号自由度)、剩余自由度E旦旦、光滑参数RHO、GCV、期望真实均方误差MSE、最大似然法误差GML、均方残差M主旦、方差估计VÄR及其平方根。由这些来选择最佳模型。四、Anusplir、模型选择

32、Signal:m

33、示了拟合阔的复杂程度

34、RHO:平衡了拟合曲面的精确度与平滑度

35、RHO过小和Signal大于观测站点的一半或者RHO过大都预示着拟合过程找不到最优光滑参数，可能数据点过于稀疏或者拟合函数过于复杂，不适用插值。这在Anusplin中会以*符号标出。四、Anusplir、模型选择因此:最佳模型判断标准:.1(1)GCV或GML最小、.1(2)信噪比SNR(信号自由度与剩余自由度之比〉最小、.1(3)信号自由度小于站点的一半、~:;J(4)模型成功率判断中无*表示。五、Anusplir、应用示例•(1)数据准备:将数据准备成如下格式(本例中在spss中整理，