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甘肃不同区域水热要素较高分辨率空间化模型

李军龙  
【摘要】:生态学研究表明,气象要素不仅决定了草地资源类型的空间分布。而且是生态学、地学、农学和全球变化等各学科研究的基础数据,特别在区域尺度和全球尺度生态系统变化(Ecosystem changing)的模拟和生态系统管理的研究中起着极其重要的作用。任继周院士的草原综合顺序分类法,根据水热及其组合将世界的草地类型划分为48类,是世界上七大草原分类法中唯一定量化的分类系统。但是,由于气象数据在空间分布上是离散的、不连续的,这就制约了草原综合顺序法在草地资源经营管理中的广泛应用。为了弥补这种不足,必须对离散的气象数据进行空间化的研究。 为此,本文采用地理信息系统(GIS)、遥感(RS)、数理统计方法和Kriging空间插值技术,结合2003~2004年气象观测数据、数字高程模型(DEM)、MODIS遥感影像的NDVI和EVI数据,通过相关性分析,找出不同时空条件下影响水热要素的主要因子,分析了水热要素与地理空间位置、海拔高度、日照时数和植被指数(NDVI,EVI)的相互关系,用多元统计逐步回归方法,建立了多元逐步回归模型。为提高空间化模型的精度,不仅将日照时数参与到水热要素的空间化建模中,同时,试图使用遥感数据中的植被指数对下垫面植被状况进行定量的表达,并且在局部地区将其引入到水热要素的空问化模型中。另外,使用二次误差和地形因子(坡度、坡向)对空间回归模型进行了校正。 利用以上方法,完成了甘肃省、甘南-祁连高原区、陇南山区、黄土高原区和河西走廊区的年降水、年均温度和大于零度年积温的空间回归模型。生成甘肃省500m×500m的年降水、年均温度、大于零度年积温和湿润度指数的GRID空间数据库。 通过以上研究结果表明: 1.在不同的时空特征下,影响水热要素的主要因子不同。在甘肃全省,影响降水的主要因子依次是经度、海拔高度;影响温度的主要因子是海拔高度,其次是经纬度和日照时数。在甘南一祁连高原区,影响降水的因子依次是,植被指数、纬度、海拔高度;影响年均温度的主要因子是海拔高度和经度。在陇南山地区,对降水的影响因子在相关性统计分析上不太明显;影响年均温度的主要因子是海拔高度和经度。在黄土高原区,影响降水因子依次是,植被指数、纬度和经度;影响年均温度的主要因子是海拔高度和经度。在河西走廊区,影响降水的因子是,纬度、海拔高度经度:影响年均温度的因子是海拔高度、日照时数和纬度。 2.日照时数与甘肃降水的相关性比较显著。 3.海拔高度是影响甘肃全省年均温度和大于零度年积温的主要因子。 4.通过二次误差分配,空间化的精度明显提高,降水、年均温度和大于零度年积温的实测值和预测值之间的R~2分别为:0.9999、0.9999、0.93,平均绝对误差分别为:1.197mm、0.443℃、203.791℃,最大误差分别为4.9mm、0.055℃、1109.682℃,平均误差分别为:-0.107mm、0.001℃、40.176℃,RMSE分别为:1.685mm、0.014


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