几种地下水位空间插值方法在干旱内陆区的应用比较VIP免费

中国农业大学学报�2010,15(5):124�129JournalofChinaAgriculturalUniversity几种地下水位空间插值方法在干旱内陆区的应用比较秦俊桃�冯绍元*�霍再林�康绍忠�王凤新(中国农业大学中国农业水问题研究中心,北京100083)摘�要�以西北干旱内陆区石羊河流域中游武威盆地为例,分析比较地统计学方法常用的8种空间插值方法在地下水位插值中的应用效果。结果表明:反距离加权法(IDW)插值误差较大,容易出现�牛眼现象;多项式插值(GPI和LPI)要求资料的全局或局部趋势性很强,导致在对离群值插值时,误差偏大;径向基函数插值(Rspline和Tspline)对数据的要求较高,需要数据变化范围小,否则其插值结果差异很大;普通克里格插值(OK)效果较好,尤其对离群值的处理表现出较明显的优势。其中OK、泛克里格插值(UK)插值较简单克里格插值(SK)插值误差较小,且插值结果较光滑,符合实际地下水位变化趋势。关键词�干旱内陆区;地下水位;空间插值;ArcGIS;武威盆地中图分类号�TV211�1+2���文章编号�1007�4333(2010)05�0124�06���文献标志码�A收稿日期:2010�03�22基金项目:水利部公益基金(200801104);国家自然科学基金资助项目(50909094)第一作者:秦俊桃,硕士研究生,E�mail:renmu2007@163.com通讯作者:冯绍元,教授,博师生导师,主要从事水资源与水环境研究,E�mail:fsy@cau.edu.cnApplicationsofspatialinterpolationmethodsforgroundwaterlevelsinaridinlandareaQINJun�tao,FENGShao�yuan*,HUOZai�lin,KANGShao�zhong,WANGFeng�xin(CenterforAgriculturalWaterResearchinChina,ChinaAgriculturalUniversity,Beijing100083,China)Abstract�TheWuweibasininmiddlereachesoftheShiyangRiverbasinwasselectedtoanalyzetheapplicationofeightspatialinterpolationmethodstogroundwaterlevelvariationbasedonArcGIS.TheresultsshowedthatIDWmethodhasahighererrorandispronetoappear�buphthalmos.Thedatamustpresentastrongglobalorlocaltrendywhenusedforpolynomialinterpolation,whichresultsinlargererrorsforoutliercutoffsdata.RadialBasisFunctionneedsdatawithlittlechange.However,theresultsfromKrigingmethodfitwell,especiallyforoutliercutoffs.ComparedwithSK,theerrorsofOKandUKaresmallerwiththesmoothsimulatedgroundwaterwaterlevels,whichsatisfytheactualtrendofgroundwaterlevels.Keywords�aridinlandarea;groundwaterlevels;spatialinterpolation;ArcGIS;Wuweibasin��空间插值是利用已知的部分空间样本信息,对未知地理空间的特征进行估计的插值方法[1],在矿业、地下水水位估值、大气降水等气候预报等领域有广泛应用。在区域地下水研究中,由于经济、人力及客观因素等原因,地下水位观测站点的布设是有限的,且布设并不均匀。实际工作中,一般利用有限的地下水位监测数据,通过空间插值模拟研究区域地下水位的空间变化。李金荣等以山西省大同市万泉河流域为例,对比了趋势面法和泛克里格法用于地下水位插值的效果,结果表明,泛克里格法比趋势面法更为精确[2]。陈家军等以河南省焦作市修武段为例,分析了用1次、2次漂移的泛克里格方法模拟地下水位初始流场的估值情况和对真实流场特征的反映情况,指出进行区域地下水位估值时线性漂移的泛克里格法即可取得良好的效果[3]。闫金凤等采用普通克里格插值干旱区绿洲地下水水位,并建立了地下水水位时空变异性与土地覆被变化的关系[4]。�第5期秦俊桃等:几种地下水位空间插值方法在干旱内陆区的应用比较大量研究表明,对于不同地区,不同的插值方法对区域地下水位的插值精度有所不同。西北干旱内陆区地下水是该区生活、农业灌溉、工业用水的重要水源,研究区域地下水位的空间分布已成为热点,然而,目前对此地区地下水位插值方法的研究较少。本研究拟以甘肃省武威地区为例,对8种常用的空间插值方法:反距离加权法(IDW)、全局多项式插值(GPI)、局部多项式插值(LPI)、规则样条插值(Rspline)、张力样条插值(Tspline)、普通克里格插值(OK)、简单克里格插值(SK)和泛克里格插值(UK))在干旱内陆区的应用进行比较。1�研究区域及地下水位数据1.1�研究...