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自动气象站布局密度优化的研究

范海娟  
【摘要】:自动气象站因其具有获取气象资料准确、时空分辨率高、业务成本低等特点,被应用于气象服务中。分布合理、密度适中的自动气象站网,可保证所观测的气象要素在所有地区的内插都具有足够的精度,且具有代表性。因此实际工作中,为了保证这些地区的内插值具有一定的精度,自动气象站网必须达到相应的密度。如自动气象站网过密就会造成人力、物力、财力的浪费,站网太稀又会导致气象数据分析失真、判断失误、预报不准等不良后果。因此,在保证足够信息量的同时如何以最小的站网密度来达到必要的内插精度成为本文研究的主要内容。 鉴于上述情况,针对气象观测领域遇到的自动气象站合理布站的问题,本文通过统计各地区各气象要素的结构函数,采用空间插值法及支持向量机算法对我国自动气象站网进行系统、全面的合理分布研究。 结合我国地势及人口分布的特点,选取我国三大平原地区(长江中下游平原、华北平原、东北平原)共计154个自动气象站2002—-2010年期间1,4,7,10月份的日平均气温、日平均相对湿度及1—-2月、5—6月、7—-8月、9—-10月的月平均降水量资料作为计算样本,从统计各气象要素的结构函数入手,推算出各月线性内插精度与台站间距的关系,估算出我国三大平原各气象要素的最大容许测站间距。并根据不同的布站精度要求(l=16km、 l=12km、l=8km)增设模拟气象站点。模拟站点的各气象要素值由三角剖分线性插值、三次曲线插值、双谐样条插值及克里金插值中效果最好的插值方法内插获得。 最后通过采用基于交叉验证的支持向量机算法对模拟站点的各气象要素数据进行预处理,优化气象站布局模型,实现站网密度的合理化。从而在保证信息量的同时,达到缩减开支的目的。


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