气 象要 素 空 间 化有 哪些方法 ? 这些 方法 的 优 缺 点 ?
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插 值 法 。常用的 气 象要 素的 空 间插值方法有距 离权主法、 多项 式插值法、 克里格法、 样条插值 法等 。在这 些方法 中 ， 距离权重 法最为 简便: 多项 式插值的物理 意义不是 很明 确 ， 容 易得 出 一些难以 解 释的 值:样条插值 是对一 些 限 定的 点值 ， 通 过控制估 计方差 ，利 用 一 些特 征节点 ，用 多项 式拟合方 法来产生平泊 的插 值曲 线 ， 多用于气
实 际采柯:值 ，对预测模型进行 评 价 。 地理统i l模块可以帮助用户掌握及使 用克里格 ( K ri gi n g) 和l 其他 高级 的 数 学 方 法米生成 预测 表面 图 。
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二尽j于 G I S 的气象 软们的研 发:大多 数地理! 信 息 系 统 都为我们提供 了 二 次 开 发 的 接口，我
害 损失评 估模型手II进行情景分析 ， {，史 灾 害 损 失模型 的 it立 向 定 量化 厅 向 发展为 防 灾减灾 规划和l决策的制定提供科学依 据 。 在气象灾害评估 巾 ， GIS 发 挥 的 主要 作用 是 :①基 础背 景数据 的管理，②空间和属性数 据查询、检索、统计 和显示的基础;③火需演进过程模 拟 平 台， ④灾情数 据的提取和分析;⑤灾情的可视化表 达 。
有自 己 的文 件格式、数据更 新
复杂等等 。 G I S空问数据库气象资 料管理方而 主要有 以下 内容 : ( 1)气象 监测站 点 : ( 2)
气象历史 与实时数据 : (3) 气 象卫 星 影 像数据: ( 4) 空 间 质 量评价等 级 : ( S) 空气 质量 标准及法规和 条例: ( 6) 决策 项 目 和 边 界 条件 数据 : ( 7)空气污染预 测数据 。
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GIS 作 为 气象 资 料 空 间 数据库 。GIS 空 间 数 据 库 具有 海 量数据 存 储功 能 。GIS 空 间 数据 库
中 ，空 间数据 和属 性数 据具 有不 可分割 的联系 ，空间数 据之 间具 有显著 的 ¥{i 扑结 构等特
点 。气象数据有 以下特点 .海量数 据 、数据编码复杂、
们可以借助这些 二 次开发包 ， 基于 G I S 系 统 来开发气 象业务运行 的 软件系 统 。
-¢-从气 象的角 度 而 言，地理信 息 系 统在天气 预报、 集成分析、 气 象 火 害 评估、 气 象服 务等
方面都有广 泛 的 应用 领 域 。以气 象 灾 害 领域为例，利用 G I S 技术进 行灾 害监测 ， 建 立灾
独自的 分布式 模 型 。 + 遥 感 反演 。 遥 感 反 演是 建立遥 感 图 像上的 光谱 信 息 与 气 象 ~ 京之 前的 关 系 ， 建 立模
型 ， 利 用遥感图像灰皮值来 计算气象要素 的方法 。遥感是目前唯 一可 以进行区域或
全球的陆 面 反 演的 于段 ， 具 有 覆 盖面 广、 信 息量大、 动 态 tl 好及 分 辨 率 高等明 显优 点 ， 是 |斗前无可讲代 的 探测系统 。遥感在反演地表温度 、 水汽含量等方面具有重要 的 应用价值 。 +个人观 点:相 比较而 言 ， 插值法、 多 元地理 统计 法、 分布式模 型 法三种 方 法难度和
象要素 的 时 间 斤，列 tFfi值 :克 里 格方法产 生 j寸也质采矿 中 的 品位估 计 ， 以能提供最佳
线 性无偏估 计 而逐渐被 广泛运用 于需要空 间插值 的 诸多领域 。 但这些方法忽略 了气
候要 素的 主要 影 响 因 子一地形的 子 (如 · 海拔 高度 、 坡度、 坡 r " J 等 )的 影响 ，也 没有考
精 度 越 低 ， 数 据 量和工作 量越小 ;精度 提 高 ， 数据 量和工作量也 大 大增加 。因 此，
在不 同 空 间 尺 度大小的研 究区内 需 要选择不 同 空间 分 辨 率大小的 O E M 数据 来研 究 气候要素 的空间分 布 。 + 分布 式模 型法 ，即物理.经验 统计 方法 。 目 11以 分布式气 象愤 型为 核心 ， 以 G I S为 数据 处理平 台 ， 立 足 气象观 i~~ 资料， 集成 RS图 像和 基础地理 数据 ， 综合考 虑 天 空非均
复杂度依次增大 ， 需要 根据 不 用 的研究状况选用合适 的空间 化方法，当研究区域 的
地 形 复 杂度不 高且对粘 度要 求 不 高 时，建 议采 用插值法: 当研 究 区 域的地 it;特 点比 较复杂 ， 必须要考虑地形 囚子 时 it议采用多元地理，统计 法 :当 对研究精度要 求较高 ， 地形 比较复杂 ， 大 地形成局部地 区时 ，需要采用分布式模拟方法 。 影 响 气候要素分 布的主要囚子 ?
匀 囚 索和 l 地表 非均 匀 因 素对地表气 象要 素 的 影 响，研 究 误 差 : 传递 规律和 l 误差 控制技
术， 实现地 表 气 象 要 素的 分 布 式樵拟的方法 。 分布 式模 型法能够 取得很好的 气 象 要
素 空间 化精度 ，然而其建校过程 比较复杂 ， 日需要 根据 不同 研究尺度 不同 地区建立
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GIS 在气 象数 据 的 可视化，力 而应 用 也越 米 越成 熟 。 一方 丽 ， WebGIS 是一大亮 点 ， WebGIS 是基于 I nte rnet提供空间信息 网络发布的信息系统，其优点 在 于使用 B/S ( B rows e r/Server) 网 络 结构， GIS 与Web 的 结 合 使得气 象服 务信 息 的 发布 与 共享 更加 简 单 。 泊'用 的WebGIS 产 品 有 A rcl M S ， 艾，优点有① 利 用互联网 协议实D，j发布气象数据、交互式地 凶 手II元数据 的 服 务 23 软件 : ②支 持 发布海 量数据: ③支 持 大量并发 ， 不 II~客户 端的用户 数量 : ④支 持 负载均衡 。另 一方 而 ， GIS 中 地 理统 计功 能提供 了 基 于 空 间 数据 的 统 计学 工 具 ， 用 于 对 三维空间离散点插值生成连续表面，并进行概要统计 、趋势分析及 图形 EZ示预测表面 等 。 可 以实现预测表面的产生 ， 并对预测表丽的 结果进行误差估 计 。同时，也可 以通过
影响气候要素分布 的另 一 个 因素是参数误差控制 因素 。
影响气温 空间分布 的因素很多 ， 主要有宏观地 理 条 {I H经度 、纬度、的 气 候背 景条件等 ) ， 测 点的 海拔 高度 ，地形 条件 (坡 r i'J、
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GIS 在气 象 上 的 应用 还表现在 数据 的 分 析 和 处 理方法上 。 大 多GIS 系 统 都提供 了 各 种 各
样空 间统 计分 析工具 ， 尤其是 A rcG I S提供 的地理统计分 析扩展模块 、 网络分 析扩展模 块、 空间 分析 扩展榄块 等都 能很 好满足气 象 要 素的 统计 分析 等工作， 例如 产生 专题地 图 从而为 制 定科 学 决 策提 供依据 。
目 前 G I S在气 象上 而有哪些应用 。( 适当归 纳 和 总结)
答.
目 前 地理信 息系统在气象领域 的应用 越 米越普及 ，无论是 在气象资料管 理、气象 制图、
气象区 划应用、 人工影 响天气 、 地址灾害气象预 报 、气候状况跟踪 、气象灾害评估、 大气 成
分变化趋势预 测 ， 以及气象建模分 析评价及 提供辅助 决策方而等 ，地理信息系统都发挥着 不
影响 气 il主要素空 间 分 布 的地理要素 可以分为两类 : 一类是宏观地理因子或称之
为大 气 候 因 素 ， 如:地 理位 置 ( 包括 经度、 纬 度和离 海远近 ) 、大的山 脉走向和地势 高 低 等; 另 一类是微观地形 囚 子或称之为小 气 候 囚 索， 如 · 坡 向、 坡 度、地形起伏度、 地 形遮蔽度 和l 下垫 而性质等 。前者影响气候要素 的空 间分布趋势 ，后者 影 响气候要 素的局 地变化 。
可替 代 的 作 JTJ 。
-¢GIS : 地理信 息 系 统 既 是 管 理和l 分 析 空 间 数据 的 应 用 工 程 技 术 ， 又 是 跨越地球 科 学 、 信
息科学 和空间科学 的应用基 础学 科 。 J t技术系统 巾 计算 机硬 件 、软 件和 相关 的方法过程 所组成 ，用以 支持 空 间 数据的 采集、 管 理、处 理、 分析、 建校和 !IT-. 示，以便 解 决 复杂的 规划和 l 管 理问 题 。
虑不同气候要素自身所特有的空间分布规律 ，因此 ，所 得 的结 果往 往不能满足实际 应用 的要 求 。选用 一种 以L相 对适合又 便 于应用 的方法 ， 对气候~京 的空间插值才是
最重要 的 。
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多 元地 理 统 计法 。地形因 子是 影响 气 候要 素 空间 分布的 重 要因 子，因此， 在基 于 GIS 的 气 候 变 京 空 间 分布 研 究 中 ， 适 当 引 入 地 形 囚 子 (海拔 高度 、 坡度 、 坡 向 ) ，建 立气 候要 素 空 间 分 布 模 型 是 非 常 必 要 的 ， 多 元地理 统计 法 可 以 提高气 候 要 素 的 空 间 化精 度 。其 中 ， 数 字 高 程模型 ( O E M ) 提供 了 提取 地形 要 素 数据的 辅助 手 段 ， 然 而 ，
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基 于 G I S的气 象 软刊 的研发 :大多 数地理信息系 统都为我们提供了 二 次 开 发的接口 ，我
们 可以借助这些二 次 开 发包， 基于 G I S 系 统 来 开 发 气 象业务运 行的软 件系 统 。
令我国基础信息数据不完 善 ，将 G I S 与 气象 结合起 步稍晚 ，但着眼于 G I S在气 象中应用的 潜力 ， 也己进行了积 极 的 探索 ，随着气象事 业发展战略的实施和 '" 3 5 "集成技术的 l B砚 ， GIS 技术在气 象领域 的 应用 必 将 迎来 一 个 迅 速 发展 的 新 阶段 。