顾及时空因素的青藏高原地区加权平均温度模型

大气加权平均温度(T_m)在GNSS大气水汽反演过程中扮演着关键角色.本文针对现有的T_m模型在青藏高原地区的适用性较差等情况,利用2014—2017年青藏高原地区13个探空站观测数据建立了一种顾及地面温度、高度、纬度及季节变化的青藏高原地区T_m模型(TPT_m模型).以2018年的探空资料为参考值,对TPT_m模型进行精度检验,并与常用的Bevis模型、局域精化后的Bevis模型(Bevis-TP模型)和GPT2w模型进行比较分析,结果表明:TPT_m模型具有相对较好的精度,其年均偏差和均方根误差(RMS)分别为0.07 K和2.76 K,相比Bevis、Bevis-TP、GPT2w-5(5°分辨率)和GPT2w-1(1°分辨率)模型其精度(RMS值)分别提高54.5％、30.8％、36.3％和27.6％;此外,将TPT_m模型用于GNSS水汽计算,其导致的水汽计算理论RMS误差和相对误差分别为0.10 mm和1.02 ％.因此,TPT_m模型在青藏高原地区的GNSS水汽反演中具有重要应用.     

空间插值法在降水分布中的应用

空间降水信息需求日益增加,应用于空间降水的插值方法也日益完善,不同的插值方法因为所应用的地区不同会产生不同的结果.对于不同的地区,应采用不同的方法进行比较,才能得出最佳的插值方法.采用江苏省的南京市、无锡市等12个市自1999-2008年间的1月的降雨量为数据源,分别用普通克里格插值法(0K)和反距离加权法(IDW)对同时期江苏省扬州市的降雨量进行插值,通过分析发现:普通克里格插值法的结果整体上优于反距离加权平均法.     

粒子群优化协同克里金法在确定山地斜坡土层厚度中的应用

克里金法是广泛应用的空间插值方法,但仅考虑单一因素的普通克里金法在确定山地斜坡土层厚度中存在较大误差。针对普通克里金法中的不足之处,提出了一种确定土层厚度的基于粒子群优化的协同克里金法。该方法首先用粒子群优化算法拟合半变异函数,然后将该函数用于以高程值作为辅助变量的协同克里金法中,并根据均方根误差来评价土层厚度的不确定性。将该方法应用于重庆万盛某边坡土层厚度的确定,通过交叉验证,结果表明：与普通克里金插值法相比较,考虑高程的协同克里金法插值的均方根误差降低了39.32%;基于粒子群优化的普通克里金法和协同克里金法的均方根误差分别降低了28.79%和48.45%。基于粒子群优化的协同克里金插值法对提高土层厚度的插值精度有较大作用。     

基于DEM的江苏气温空间插值研究

以江苏省及周边39个常规气象站点1957—2001年的月平均气温数据和90 m空间分辨率的DEM数据为基础,采用基于DEM的多元线性回归插值方法,分析多年平均气温与海拔、坡度和坡向等地形因子的相关关系,建立适合该区域的多元回归空间插值模型.同时与反距离权重法(IDW)和克里格(Kriging)插值法等传统方法的计算结果进行对比,并用交叉验证方法比较5种插值方法的精度.结果表明:该研究区各月气温递减率在0.5~0.9℃/(100 m)左右;基于DEM的多元线性回归空间插值方法(MLR)无论从插值效果还是误差精度上,均优于其他传统插值方法.插值结果客观地表达了气温与各地形要素的相关性,反映了气温的空间变异性.     

区域大气水汽转换系数的一种新算法

为了提高大气可降水量反演的精度,通过分析广西4个探空站2015—2018年探空资料,建立了直接反映年周期、半年周期、高程改正和纬度改正的广西地区大气水汽转换系数的计算模型,并与广西高程模型、中国低纬度模型进行了比较.结果表明:新方法的内、外符合精度以及大气可降水量反演精度相对于其他两种模型有比较明显的提升,4个站点的内...     

基于雷达校正的雨量插值研究

自动站点雨量数据到格点化雨量数据的插值方法一直在气象业务中有着重要应用,但传统插值法一般只考虑距离对估测点的影响,不能够真实地反应降水的落区分布.利用多普勒雷达资料对雨量插值结果进行校正,可使得插值后的结果较好地反映雷达反射率分布特征,也可以较好地克服反距离加权插值法的尖点问题.经过业务测试检验,基于雷达校正的雨量插值方法效果较为稳定,可以在业务中进行应用.     

基于Arcgis的开采沉陷区水下地形空间插值方法分析

为探究无人船在复杂地形中测量数据最优空间插值方法,基于Arcgis软件的3D Analyst功能,采用不同的空间插值法建立水下三维地形模型,通过与实测数据进行精度分析,其中,反距离权重法的均方根误差为0.132 4m,平均误差为0.041 2m,绝对值最大误差为2.233 5m,精度结果优于克里金插值法、径向基函数法和自然邻域法,在沉陷区复杂地形环境下建立三维模型精度最高。通过进一步探究,实验结果显示参数P为3时反距离权重法精度最优。     

利用ERA5资料进行桂林地区GNSS水汽反演精度分析

由于桂林地区地基GNSS站并未配置气象传感器,致使大量GNSS观测数据无法在大气水汽(PWV)监测中发挥作用.针对这一情况,本文将欧洲中期天气预报中心(ECMWF)最新发布的ERA5再分析资料中测站处的气压和温度气象数据加入到GNSS水汽反演中,并将反演结果与利用地面气象站反演的GNSS水汽做对比,以此评估ERA5在桂...     

利用GAMIT软件反演连云港可降水量的实验研究

利用GPS信号穿过大气受到折射而产生的延迟来探测大气中的水汽含量,是具有良好前景的大气可降水量预测方法。探讨了利用GAMIT软件反演大气可降水量的原理、方法及数据处理过程,结合淮海工学院CORS基准站的连续观测资料和IGS站数据,对比分析了GAMIT软件反演与探空计算的大气可降水量。结果表明,利用GAMIT软件反演的连云港大气可降水量具有较高的精度。     

基于时空相关性的交通流故障数据修复方法

为及时对高速公路交通流故障数据进行有效修复,综合考虑交通流数据的时空特性,提出基于3D形函数的时空插值修复方法.以时间间隔、距离和时滞参数作为相关数据的提取依据,以高速公路实际数据对所提出方法进行验证;将实验结果与采用时间序列法、空间插值法、基于灰色残差GM模型以及基于统计相关分析的方法得到的结果进行对比.结果表明,该方法的修复结果优于时间序列法和空间插值法,并且修复误差低于其他方法.其中,与基于灰色残差GM模型和基于统计相关分析的方法相比,该方法的修复结果的均绝对误差分别降低了21.33%和43.54%,均方根误差分别降低了12.87%和35.08%.该方法的修复结果的平均绝对值误差率比基于统计相关分析的方法降低了40%.这表明研究中所提方法的修复精度更高,是一种有效的数据修复方法.     

CRA40在中国地区GNSS水汽反演中的适用性评估与分析

基于中国气象局发布的CRA40气象再分析资料,计算地基GNSS水汽反演中涉及气压、气温、大气水汽加权平均温度(Tm)、天顶对流层总延迟(ZTD)等关键参数,并分别以地面气象站(气压、气温)、无线电探空测站(Tm)以及地基GNSS测站(ZTD)为参考,对这些参数在中国地区的精度和可靠性开展了系统的评估.计算结果与欧洲中期...     

MODIS大气含水量产品地面资料订正方法研究

在MODIS大气含水量反演过程中误差不可避免,要使用MODIS大气含水量产品必须进行适当订正。以日MODIS大气含水量数字产品为实验样本,根据探空站观测资料,通过差值实现对MODIS大气含水量数字产品的订正。再利用地面水汽压和大气含水量良好的线性关系,通过线性拟合来验证MODIS大气含水量数字产品地面资料订正方法的有效性。结果表明：订正后,2002年1月15日、4月15日、7月15日和10月15日地面水汽压和MODIS大气含水量的相关系数分别提高了0．163,0．049,0．613,0．189;绝对误差分别下降了2．36,0．36,3．22,1．84;相对误差分别减少了64％,139／6,29％,51％。差值订正法能对MODIS大气含水量产品进行有效订正,并提高遥感反演大气含水量的精度,充分发挥卫星观测优势,为其他相关研究提供更为客观的参数。     

Interpolation Fitting Algorithm in Time-Space Domain of Differential Barometric Altimetry

In order to overcome the limitations of a unitary reference station in mobile communication positioning network differential barometric altimetry (DBA) and broaden the action scope of the reference station and improve positioning accuracy of elevation, an integrated interpolation algorithm model based on generalized extended approximation (GEA) algorithm and Kriging interpolation in time-space domain of reference station is proposed. In the time domain, barometric measured data is considered the maximum value estimated by bilateral extension to avoid wrong direction of estimation, which is approaching true value. In the spatial domain, barometric relevance among multiple reference stations is utilized, the weighted coefficients of multiple reference stations is calculated by the integrated algorithm model based on the GEA algorithm and Kriging interpolation. The impact of each reference station to the measured station is quantified, so that a virtual reference station is constructed, which can overcome the limitation of barometric correction by a unitary reference station. In addition, the measurement error due to irregular change in atmospheric pressure will be eliminated.     

副高边缘暴雨过程中的GPS可降水量和假相当位温分布特征

利用2010年8月石家庄地基GPS反演的可降水量、地面加密自动站和常规天气资料,对由副高进退引起的河北省中南部一次强降水天气过程中GPS可降水量和地面假相当位温的演变趋势进行了详细分析.结果表明:1)此次暴雨过程是由副高边缘暖湿气流与切变线共同作用造成的,强降水区主要出现在500hPa的584～588 dagpm线、700～850 hPa切变线之间;2)降水出现时GPS可降水量基本对应于高值阶段,强降水出现时可降水量位于峰值前后;降水出现时GPS可降水量偏离系数为正值,而强降水一般出现在偏离系数超过1时;3)对同一测站而言,GPS可降水量越大对应的实际降水越强.当测站不同时,GPS可降水量高并不一定代表更强的降水,这与测站的地理位置和海拔高度有关.4)降水出现前热力和水汽条件配置好,能量不断积累,假相当位温逐渐升至极大值.随着降水出现与能量的释放,假相当位温回落到谷值阶段,此谷值越低、持续时间越长,对应的降水也越强.     

复杂环境下结合EMD的GPS-IR水位反演方法

利用法国布雷斯特(Brest)港BRST测站和英国塞文大桥监测系统GNSS双频观测数据,分别在静态和高动态环境下进行GPS-IR水位反演,探究传统GNSS监测系统进行水位反演的可行性与精度.结果表明:L1波段反演精度高于L2波段;在静态场景下,GPS-IR水位反演结果与验潮站数据相关系数大于0.98,在高动态场景下,桥梁GPS-IR水位反演精度稍低.利用经验模态分解(EMD)方法对算法进行改进,提高了在桥梁复杂环境下GPS-IR水位反演结果的精度,均方根误差(RMSE)相比经典方法降低约50%.本文方法提高了GPS-IR技术在不同水域环境下的适用性,在水位监测中具有很好的应用前景.     

基于空间插值的洪水淹没空间分布快速获取

结合空间数据和水文站点监测数据,以Kriging方法为理论基础,研究了一种洪水空间分布实时监测方法.运用空间统计学中的Kriging插值方法将一维水力学模型计算的断面数据内插成水面高程数据,对水面高程数据和研究区域地形数据进行分析,获得洪水淹没信息的空间分布.该方法可以弥补一维模型在空间分布分析上的弱势,并提高分析速度.本研究选取长江上游特定河段为实验区,验证和分析该研究方法的有效性.实验结果表明该方法能够有效实时监测洪水淹没信息的空间分布,其直观的淹没范围显示可快速为决策者提供预警信息,具有较好的应用价值.     

北京市水汽反演初步应用研究GPS

介绍了地基GPS反演水汽原理,针对北京市GPS连续跟踪网数据和气象数据,获得了各测站的可降水量值,进行了水汽分布的比较,根据水汽统计数据,获得水汽值较大和较小站点.     

基于地基GPS与MODIS遥感影像的映射函数与大气可降水汽分析

为了提高短期和中小尺度灾害性天气可降水汽预报的准确性和实时性,利用西安地基GPS数据和MODIS遥感影像,采用NMF、GMF和VMF1映射函数设计了4种获取天顶干延迟初始值的方案,探讨了映射函数对计算天顶总延迟的影响。结果表明:在卫星高度角为10°时,VMF1映射函数反演效果和精度最佳,GMF映射函数次之,NMF映射函数最弱,而在卫星高度角为15°时,上述3种映射函数效果相当。最后,结合综合水汽含量与可降水汽的关系,通过计算地基GPS和MODIS遥感影像综合水汽含量,得到了地基GPS和MODIS遥感影像可降水汽(P_<sub>PWV-GPS,P_<sub>PWV-MODIS),并拟合了二者之间的线性关系,结果为P_PWV-MODIS=1.4217P_PWV-GPS-2.143,相关系数为0.9521。     

典型盐沼植被区数字地形模型的构建

以连云港北太平庄闸与临洪河口淤泥质海岸带的典型盐沼植被区为研究对象,运用反距离加权法、径向基函数插值法、基于TIN的线性内插法和普通克里格插值法构建研究区数字地形模型,并选用误差平均值、均方根预测误差（RMSE）以及误差可视化模型等指标由点到面地分析构建数字地形模型的精度。结果表明,应用基于TIN的线性内插算法得到的研究区数字地形模型精度最高,平均误差为-0.010,均方根预测误差为0.097。该研究为进一步探讨盐沼植被区盐土植被的类型、群落结构的分布特征与数字地形模型的关系提供了数据支撑和理论基础。