基于机器学习的高精度高分辨率气象因子时空估计     

方颖  李连发 《地球信息科学学报》2019,21(6):799-813

气象变量常作为重要的影响因子出现在环境污染、疾病健康和农业等领域,而高分辨率的气象资料可作为众多研究的基础数据,对推进相关研究的发展意义重大。本文以中国大陆为研究区域,利用2015年824个气象站点的气温、相对湿度和风速3套数据,结合不同的解释变量组合,分别构建了各自的GAM和残差自编码器神经网络（简称残差网络）模型,以10倍交叉验证判断模型是否过拟合。研究结果表明：① GAM和残差网络方法都不存在过拟合问题,同GAM相比,残差网络显著提高了模型预测的精度（3个气象因素的交叉验证CV R²平均提高了0.21,CV RMSE平均降低了37%）,其中相对湿度模型的提升幅度最大（CV R²:0.85 vs. 0.52,CV RMSE:7.53% vs. 13.59%）;② 残差模型的结果较普通克里格插值结果和再分析资料更接近站点观测数据,表明残差网络可作为高分辨率气象数据研制的可靠方法。此外,研究还发现在相对湿度模型中加入臭氧浓度和气温、在风速模型中加入GLDAS风速再分析资料,可提升模型的性能。  相似文献   

南方亚热带季风区将乐县森林植被动态变化及其对气候变化的响应     

左冰洁  孙玉军 《地球信息科学学报》2019,21(6):958-968

在全球气候变化背景下,植被动态变化以及植被对气候变化的响应方式已经成为生态学和地理学领域的热点。本文对比分析了南方亚热带季风区将乐县不同类型森林植被对不同时间尺度的干旱响应的差别。基于2000-2017年MODIS-EVI数据及气象站点数据,用最大值合成法、趋势分析法以及相关分析法,分析了森林植被及气象因子的动态变化特征,并对比不同森林植被对气候变化响应的差别。研究表明：① 2000-2017年,研究区植被覆盖度、EVI和降水均显著增加,区域内湿度增加,森林长势渐趋良好;② EVI在生长季初期和末期与同期的降水、温度均显著正相关（P<0.1）,初期森林受降水因子的影响更大,末期受温度因子的影响大;③ 1-3月和周年的气候变化对森林的生长至关重要,长时间尺度的湿度增加对森林生长具有显著的促进作用,SPEI的时间尺度越长与EVI的相关性也越大;④ 针阔混交林与同期温度、降水的相关系数最高,并且与不同时间尺度的SPEI相关性均比较高,属于气候敏感型林型,在生产经营中要谨慎预防气候变化对该林型带来的伤害;⑤ 森林覆盖度变化与降水和SPEI_24的相关性极显著,长时间尺度的降水变化是影响森林植被覆盖率变化的重要因素之一。  相似文献   

Discharge‐sediment processes of the Zhadang glacier on the Tibetan Plateau measured with a high frequency data acquisition system          下载免费PDF全文

Fei Chen  Qiangguo Cai  Liying Sun  Tingwu Lei 《水文研究》2016,30(23):4330-4338

In high elevation cold regions of the Tibetan Plateau, suspended sediment transfer from glacier meltwater erosion is one of the important hydrological components. The Zhadang glacier is a typical valley‐type glacier in the Nyainqentanglha Mountains on the Tibetan Plateau. To make frequent and long period records of meltwater runoff and sediment processes in the very high elevation and isolated regions, an automatic system was installed near the glacier snout (5400 m a.s.l) in August 2013, to measure the transient discharge and sediment processes at 5‐min interval, which is shorter than the time span for the water flow to traverse the catchment from the farthest end to the watershed outlet. Diurnal variations of discharge, and suspended sediment concentration (SSC) were recorded at high frequency for the Zhadang glacier, before suspended sediment load (SSL) was computed. Hourly SSC varied from the range of 0.2 kg/m³ to 0.5 kg/m³ (at 8:00–9:00) to the range of 2.0 kg/m³ to 4.0 kg/m³ (at 17:00–18:00). The daily SSL was 32.24 t during the intense ablation period. Hourly SSC was linearly correlated with discharge (r = 0.885**, n = 18, p < 0.01). A digit‐eight hysteresis loop was observed for the sediment transport in the glacier area. Air temperature fluctuations influence discharge, and then result in the sediment variations. The results of this study provide insight into the responses of suspended sediment delivery processes with a high frequency data in the high elevation cold regions. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.  相似文献   

A comparative study of extensive machine learning models for predicting long-term monthly rainfall with an ensemble of climatic and meteorological predictors     

Zhengzheng Zhou  Jie Ren  Xiaogang He  Shuguang Liu 《水文研究》2021,35(11):e14424

Rainfall prediction is of vital importance in water resources management. Accurate long-term rainfall prediction remains an open and challenging problem. Machine learning techniques, as an increasingly popular approach, provide an attractive alternative to traditional methods. The main objective of this study was to improve the prediction accuracy of machine learning-based methods for monthly rainfall, and to improve the understanding of the role of large-scale climatic variables and local meteorological variables in rainfall prediction. One regression model autoregressive integrated moving average model (ARIMA) and five state-of-the-art machine learning algorithms, including artificial neural networks, support vector machine, random forest (RF), gradient boosting regression, and dual-stage attention-based recurrent neural network, were implemented for monthly rainfall prediction over 25 stations in the East China region. The results showed that the ML models outperformed ARIMA model, and RF relatively outperformed other models. Local meteorological variables, humidity, and sunshine duration, were the most important predictors in improving prediction accuracy. 4-month lagged Western North Pacific Monsoon had higher importance than other large-scale climatic variables. The overall output of rainfall prediction was scalable and could be readily generalized to other regions.  相似文献   

历史极端雨涝事件研究——1823年我国东部大范围雨涝   总被引：2，自引：0，他引：2       下载免费PDF全文

张德二  陆龙骅 《第四纪研究》2011,31(1):29-35

1823年(清道光三年)我国发生大范围、多流域的严重雨涝,这是在小冰期寒冷气候背景下的重大气象灾害和极端气候事件.文章依据历史文献记载复原了1823年的气候实况并绘图显示,指出该年我国华北夏季雨期长、多大雨,北京6～8月雨日53天、降水量663mm超过现代(1971～2000年)平均值5成;长江中下游全年多雨,梅雨期长...  相似文献   

地理国情水系要素的自动提取     

张瑞  王圣尧  刘善磊  石善球  周佳 《测绘与空间地理信息》2015,(6):59-61

在地表覆盖水系图斑采集的基础上,利用Rosenfeld细化算法实现地理国情水系要素中心线的自动提取。首先兼顾提取质量确定图像由矢量转换为栅格的最佳像素值,然后根据内存访问效率和图像块大小的关系选择图像分块处理技术。此外,采用图像形态学的膨胀与腐蚀算法、线段长度条件约束和曲线节点抽稀等技术确保中心线提取质量。试验结果表明,本文提出的方法准确、高效,在生产实践中具有一定的应用价值。  相似文献   

国情普查项目控制点测量方法研究     

王宝山  吕嘉欣  杨凤  王照祥 《测绘与空间地理信息》2015,(9):112-114

遥感影像数据作为第一次全国地理国情普查项目的首要基础资料,如何快速生产出满足精度要求的遥感影像成果,对国情普查项目有着不言而喻的作用,在西部经济欠发达地区,基础控制点数据库尚未全覆盖,需要在短时间内采集大范围的控制点信息,本文通过生产实践,对几种控制点采集方法进行综合比对,认为StarFire全球双频GPS星链差分系统测量的方法较适合我国西部荒漠、戈壁地区的国情影像像控点采集任务。  相似文献   

地理国情普查基本统计实践与经验探讨     

凌子燕  黄妤 《测绘与空间地理信息》2015,(12):189-191

基于地理国情普查基本统计软件,利用地理国情普查数据,开展了基本统计试验,通过试验出现的问题,总结了基本统计工作中需要注意的事项包括统计分析前数据检查、数据预处理、坡度带分层及融合和成果质量检查等,避免出现统计错误,并提出了基本统计成果应与其他行业专题资料进行对比分析的建议,为地理国情普查基本统计工作提供了参考。  相似文献   

基于GEOWAY CIPS,PCI GXL在数字正射影像生产中的应用     

李芹 《测绘与空间地理信息》2015,(12)

随着地理国情普查项目的逐步开展,快速、大批量数字正射影像的底图制作成为亟待解决的问题。本文以新疆和丰县高分辨率卫星遥感影像为实验对象,在GEOWAY CIPS和PCI GXL工作站版软件平台上通过控制点采集、区域网平差、正射纠正、影像配准等进行数字正射影像生产实验并分析,结果表明:GEOWAY CIPS,PCI GXL在快速生产数字正射影像方面均有其优势,GEOWAY CIPS利用高性能集群环境,将原始数据、中间数据和成果数据都存放在集群存储上,避免了海量影像数据的冗余传输,节约了影像处理时间;PCI GXL在保证遥感影像数据处理精度的前提下,其人工干预低、处理速度快,大大提高了工作效率。  相似文献   

第一次全国地理国情普查中大批量高分辨率卫星影像快速处理实践     

张海霞  李书丹  陈延博 《测绘与空间地理信息》2015,(10):133-136

对World View/Quick Bird高分辨率卫星影像快速处理实验,实现了在控制点相对较少且分布不均的情况下,对不同时相、不同轨道的遥感影像进行大批量快速处理与生产,避免了不同轨道影像之间接边差较大导致后续影像镶嵌困难情况的出现。通过生产实践,形成了大批量高分辨率遥感影像快速处理解决的方案,产品符合精度要求并有效地提高了工作效率,为第一次全国地理国情普查的顺利实施提供强有力的技术支撑和应用参考。  相似文献