地理科学 ›› 2014, Vol. 34 ›› Issue (9): 1125-1133.doi: 10.13249/j.cnki.sgs.2014.09.1125
收稿日期:
2013-06-05
修回日期:
2013-08-12
出版日期:
2014-09-10
发布日期:
2014-09-10
作者简介:
作者简介:陈锋锐(1982-),男,河南禹州人,讲师,博士,主要从事多元地统计、多源信息融合研究。E-mail:
基金资助:
Feng-rui CHEN1(), Yu LIU2, Xi LI3
Received:
2013-06-05
Revised:
2013-08-12
Online:
2014-09-10
Published:
2014-09-10
摘要:
针对气象记录缺失的普遍现象以及现实中对完整记录的迫切需求,提出一种新的融合时空特性的气温缺失记录重建方法,并与线性插值、基于DEM的普通克里金以及标准比率法等进行对比。实验结果表明:线性插值法和基于DEM的普通克里金法仅考虑气温的时间或空间特性,重建精度较差;标准比率法部分地考虑气温的时空分布特性,因此在部分月份具有较高的重建精度;然该方法稳健性较差,致使其整体重建精度较低。
中图分类号:
陈锋锐, 刘宇, 李熙. 一种融合时空特性的气温缺失记录重建方法[J]. 地理科学, 2014, 34(9): 1125-1133.
Feng-rui CHEN, Yu LIU, Xi LI. A Novel Imputation Method of Missing Air Temperature Records Based on Merging Spatio-temporal Characteristics[J]. SCIENTIA GEOGRAPHICA SINICA, 2014, 34(9): 1125-1133.
表1
2005年各月残差的描述性统计"
月份(月) | 最大值 (0.1℃) | 最小值 (0.1℃) | 平均值 (0.1℃) | 标准差 (0.1℃) | 变异系数 (%) | 偏度 | Moran's I |
---|---|---|---|---|---|---|---|
1 | 2.6 | -27.4 | -10.2 | 4.1 | - | -0.70 | 0.68** |
2 | -12.6 | -58.2 | -35.2 | 6.9 | - | -0.08 | 0.65** |
3 | 1.0 | -20.6 | -11.1 | 4.1 | - | 0.55 | 0.57** |
4 | 22.2 | -0.2 | 11.3 | 4.7 | 41.6 | -0.52 | 0.52** |
5 | 6.4 | -14.6 | -3.7 | 4.4 | - | -0.36 | 0.37** |
6 | 21.8 | -3.4 | 12.9 | 5.4 | 41.8 | 0.88 | 0.34** |
7 | 20.0 | -10.4 | 6.4 | 5.8 | 90.6 | 0.06 | 0.42** |
8 | 6.2 | -28.4 | -5.9 | 7.2 | - | -0.38 | 0.50** |
9 | 23.0 | -5.2 | 5.2 | 6.2 | 119.2 | 0.40 | 0.54** |
10 | 7.0 | -14.4 | -4.2 | 3.9 | - | 0.86 | 0.62** |
11 | 22.6 | -3.2 | 10.9 | 5.0 | 45.9 | -0.51 | 0.69** |
12 | 2.6 | -38.2 | -17.9 | 8.1 | - | 0.00 | 0.69** |
表2
2005年各月残差的变异模型参数"
月份(月) | 变异模型 | 块金(C0) | 基台(C0+C) | 变程(A) (km) | 结构方差/基台[C/(C0+C)] | R2 |
---|---|---|---|---|---|---|
1 | 指数模型 | 1.96 | 21.12 | 1013 | 0.91 | 0.94 |
2 | 指数模型 | 5.22 | 65.02 | 1450 | 0.92 | 0.96 |
3 | 球面模型 | 1.73 | 19.25 | 858 | 0.91 | 0.99 |
4 | 高斯模型 | 5.79 | 19.88 | 521 | 0.71 | 0.95 |
5 | 高斯模型 | 5.36 | 19.76 | 531 | 0.73 | 0.99 |
6 | 高斯模型 | 4.96 | 34.90 | 694 | 0.86 | 0.99 |
7 | 高斯模型 | 5.60 | 52.20 | 1039 | 0.89 | 0.99 |
8 | 高斯模型 | 6.90 | 84.80 | 1105 | 0.92 | 0.99 |
9 | 高斯模型 | 5.80 | 50.47 | 668 | 0.89 | 0.99 |
10 | 球面模型 | 1.10 | 18.89 | 913 | 0.94 | 0.98 |
11 | 高斯模型 | 11.63 | 29.80 | 678 | 0.61 | 0.91 |
12 | 高斯模型 | 10.71 | 82.42 | 868 | 0.87 | 0.98 |
表3
4种方法对月平均气温的重建精度(0.1℃)"
月份(月) | 线性插值 | OKD | NR | 提出方法 | ||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
MAE | RMSE | MAE | RMSE | MAE | RMSE | MAE | RMSE | |
1 | 10.2 | 10.9 | 7.5 | 10.3 | 15.4 | 17.9 | 2.3a | 3.2 b |
2 | 35.2 | 35.9 | 6.3 | 9.9 | 20 | 41 | 2.9 a | 4.1 b |
3 | 11.1 | 11.8 | 7.3 | 10.9 | 8.2 | 15.8 | 1.6 a | 2.1b |
4 | 11.2 | 12.2 | 8.1 | 11.2 | 2.0 | 2.6 | 1.9 a | 2.4 b |
5 | 4.5 | 5.7 | 7.0 | 10.0 | 2.0 | 2.6 | 1.8 a | 2.4 b |
6 | 13.1 | 13.9 | 7.4 | 10.5 | 2.2 | 2.9 | 1.8 a | 2.3 b |
7 | 7.1 | 8.7 | 6.4 | 9.3 | 1.9 a | 2.5 b | 1.9 a | 2.5 b |
8 | 7.1 | 9.3 | 5.6 | 8.1 | 2.1 | 2.7 | 1.9 a | 2.5 b |
9 | 6.4 | 8.1 | 6.0 | 8.5 | 2.1 | 2.8 | 1.8 a | 2.3 b |
10 | 5.1 | 5.7 | 6.7 | 8.4 | 1.8 | 2.4 | 1.6 a | 2.1 b |
11 | 10.9 | 11.9 | 7.5 | 9.4 | 4.4 | 7.5 | 2.5 a | 3.4 b |
12 | 17.9 | 19.6 | 7.2 | 9.2 | 41.7 | 81.9 | 2.6 a | 3.6b |
平均 | 11.6 | 12.8 | 6.9 | 9.6 | 8.7 | 15.4 | 2.1 a | 2.7 b |
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