典型衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)反演降水產(chǎn)品精度分析與融合改進(jìn)研究
發(fā)布時(shí)間:2021-02-28 10:13
如何獲得高精準(zhǔn)度的降水?dāng)?shù)據(jù)是氣象與水文及其他相關(guān)科技領(lǐng)域中的一個(gè)重要研究方向,同時(shí)降水信息也是自然災(zāi)害防護(hù)工作和水文分析預(yù)報(bào)工作研究的重要基礎(chǔ)。多年以來(lái)降水?dāng)?shù)據(jù)的獲取主要依賴于地面氣象觀測(cè)站,但氣象站數(shù)據(jù)多是在其行業(yè)內(nèi)部被運(yùn)用,普通科研工作者若獲得高時(shí)空精度的氣象數(shù)據(jù)并不容易,因此衛(wèi)星探測(cè)降水的技術(shù)就成為人們關(guān)注的重點(diǎn)。衛(wèi)星技術(shù)開始于上個(gè)世紀(jì)的六十年代,至今雖只有半個(gè)多世紀(jì)的時(shí)間,但是卻在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)了飛躍式的發(fā)展。利用衛(wèi)星獲得高時(shí)空分辨率的降水?dāng)?shù)據(jù)已是完全可能實(shí)現(xiàn)的事情,目前有超過(guò)十種衛(wèi)星可以提供降水?dāng)?shù)據(jù),但是衛(wèi)星數(shù)據(jù)仍然存在較大問(wèn)題,例如其精度,只能做到接近地面雨量計(jì)的值,不能達(dá)到可取代雨量計(jì)的精度。目前衛(wèi)星反演降水產(chǎn)品能夠達(dá)到0.25°*0.25°,空間上約25km,這樣的精度對(duì)降水而言仍然偏大,因此如何在缺少雨量計(jì)數(shù)據(jù)、衛(wèi)星數(shù)據(jù)又不能達(dá)到應(yīng)用要求的情況下獲得高質(zhì)量的降水?dāng)?shù)據(jù)就成為一個(gè)值得研究的課題。本文將研究三種衛(wèi)星反演降水?dāng)?shù)據(jù)在四川省的運(yùn)用效果,分別為:CMORPH(Climate Prediction Center’s MORPHing technique,氣候預(yù)測(cè)中心算法...
【文章來(lái)源】:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)北京市 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】:146 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:博士
【文章目錄】:
摘要
abstract
1 緒論
1.1 研究背景與意義
1.1.1 降水探測(cè)方法的背景
1.1.2 降水研究的意義
1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀
1.2.1.1 衛(wèi)星反演降水精度的研究現(xiàn)狀
1.2.1.2 衛(wèi)星反演降水?dāng)?shù)據(jù)降尺度的研究現(xiàn)狀
1.2.1.3 衛(wèi)星反演降水?dāng)?shù)據(jù)融合的研究現(xiàn)狀
1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀
1.2.2.1 典型衛(wèi)星反演降水?dāng)?shù)據(jù)精度的評(píng)估研究現(xiàn)狀
1.2.2.2 降尺度衛(wèi)星反演降水方法的研究現(xiàn)狀
1.2.2.3 衛(wèi)星融合降水?dāng)?shù)據(jù)的發(fā)展現(xiàn)狀
1.3 相關(guān)研究中存在的主要問(wèn)題
1.4 研究數(shù)據(jù)的介紹
1.4.1 所用數(shù)據(jù)概述
1.4.2 衛(wèi)星數(shù)據(jù)介紹
1.4.2.1 CMORPH數(shù)據(jù)介紹
1.4.2.2 TRMM3B42 V6數(shù)據(jù)介紹
1.4.2.3 PERSIANN數(shù)據(jù)介紹
1.5 本文研究目標(biāo)和技術(shù)路線
1.5.1 研究目標(biāo)
1.5.2 技術(shù)路線
2 四川省多年降水的時(shí)空分布變化特征
2.1 研究區(qū)域
2.2 研究資料
2.3 四川省多年降水?dāng)?shù)據(jù)的時(shí)空分布變化特征
2.3.1 降水天數(shù)的特征
2.3.2 每日平均降水量空間分布變化特征
2.4 降水信息與地理因子的相關(guān)性分析
2.5 降水距平的變化特征
2.5.1 多年降水距平的計(jì)算方法
2.5.2 四川東部降水距平變化特點(diǎn)
2.5.3 四川西部降水距平變化特點(diǎn)
2.5.4 降水年變化率和趨勢(shì)系數(shù)
2.5.5 多年降水的空間分布變化趨勢(shì)
2.6 本章小結(jié)
3 衛(wèi)星反演降水?dāng)?shù)據(jù)在四川省的精度驗(yàn)證分析
3.1 精度驗(yàn)證方法及參數(shù)介紹
3.2 不同時(shí)間尺度的衛(wèi)星反演降水?dāng)?shù)據(jù)的精度評(píng)估
3.2.1 三小時(shí)尺度的衛(wèi)星反演降水?dāng)?shù)據(jù)的精度評(píng)估
3.2.2 逐日尺度的衛(wèi)星反演降水?dāng)?shù)據(jù)的精度評(píng)估
3.2.3 逐月尺度的衛(wèi)星反演降水?dāng)?shù)據(jù)的精度評(píng)估
3.3 衛(wèi)星反演降水隨時(shí)間的變化趨勢(shì)研究
3.4 區(qū)域性降水空間分布的變化趨勢(shì)
3.5 衛(wèi)星反演降水?dāng)?shù)據(jù)對(duì)降水事件記錄的驗(yàn)證
3.6 本章小結(jié)
4 基于衛(wèi)星反演降水?dāng)?shù)據(jù)的空間降尺度研究
4.1 利用降尺度方法提升降水分辨率的原因
4.2 降水與植被指數(shù)的響應(yīng)關(guān)系
4.3 降尺度方法介紹
4.4 衛(wèi)星反演降水?dāng)?shù)據(jù)降尺度的結(jié)果與分析
4.4.1 2013 年降尺度結(jié)果分析
4.4.2 2014 年降尺度結(jié)果分析
4.4.3 2015 年降尺度結(jié)果分析
4.5 降尺度數(shù)據(jù)精度檢驗(yàn)
4.5.1 降尺度數(shù)據(jù)與雨量計(jì)數(shù)據(jù)的參數(shù)檢驗(yàn)
4.5.2 降尺度數(shù)據(jù)與雨量計(jì)數(shù)據(jù)散點(diǎn)圖分析
4.6 本章小結(jié)
5 衛(wèi)星反演降水產(chǎn)品與地面實(shí)測(cè)降水?dāng)?shù)據(jù)的融合研究
5.1 衛(wèi)星反演降水產(chǎn)品與地面實(shí)測(cè)降水?dāng)?shù)據(jù)的融合方法
5.1.1 經(jīng)驗(yàn)分析法
5.1.2 最小二乘法
5.1.3 最優(yōu)插值法
5.1.4 卡爾曼濾波法
5.1.5 本文所用的融合方法
5.1.5.1 地理加權(quán)回歸(GWR)
5.1.5.2 加法模型
5.1.5.3 乘法模型
5.1.5.4 降水背景場(chǎng)的生產(chǎn)
5.1.5.5 背景場(chǎng)殘差與比例因子的計(jì)算
5.1.5.6 回歸參數(shù)的計(jì)算
5.2 基于加法模型的融合產(chǎn)品在空間上的分布特征
5.2.1 CMORPH加法融合產(chǎn)品的空間分布特征
5.2.2 TRMM加法融合產(chǎn)品的空間分布特征
5.2.3 PERSIANN加法融合產(chǎn)品的空間分布特征
5.3 基于乘法模型的融合產(chǎn)品在空間上的分布特征
5.3.1 CMORPH乘法融合產(chǎn)品的空間分布特征
5.3.2 TRMM乘法融合產(chǎn)品的空間分布特征
5.3.3 PERSIANN乘法融合產(chǎn)品的空間分布特征
5.4 本章小結(jié)
6 融合衛(wèi)星反演降水?dāng)?shù)據(jù)的交叉驗(yàn)證
6.1 CMORPH衛(wèi)星反演降水融合結(jié)果交叉檢驗(yàn)
6.2 TRMM衛(wèi)星反演降水融合結(jié)果交叉檢驗(yàn)
6.3 PERSIANN衛(wèi)星反演降水融合結(jié)果交叉檢驗(yàn)
6.4 融合結(jié)果誤差的空間分布
6.5 本章小結(jié)
7 結(jié)論與展望
7.1 主要研究成果
7.2 創(chuàng)新點(diǎn)
7.3 研究的不足與展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡(jiǎn)介
附錄
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]四川省2013年夏季衛(wèi)星降雨數(shù)據(jù)的對(duì)比研究[J]. 楊星,王永前,劉志紅. 高原氣象. 2016(04)
[2]基于TRMM 3B43數(shù)據(jù)的川西高原月降水量空間降尺度模擬[J]. 鄭杰,閭利,馮文蘭,涂坤. 中國(guó)農(nóng)業(yè)氣象. 2016(02)
[3]土壤介電常數(shù)-含水量關(guān)系模型研究[J]. 康學(xué)遠(yuǎn),林琳,劉義佳,史良勝. 中國(guó)農(nóng)村水利水電. 2015(08)
[4]2013年4—10月我國(guó)主要暴雨天氣過(guò)程簡(jiǎn)述[J]. 張芳華,陳濤,徐珺,高輝. 暴雨災(zāi)害. 2014(01)
[5]2001-2010年石羊河流域上游TRMM降水資料的降尺度研究[J]. 馬金輝,屈創(chuàng),張海筱,夏燕秋. 地理科學(xué)進(jìn)展. 2013(09)
[6]四套降水資料在喀喇昆侖山葉爾羌河上游流域的適用性分析[J]. 闞寶云,蘇鳳閣,童凱,張磊磊. 冰川凍土. 2013(03)
[7]Accuracy and spatio-temporal variation of high resolution satellite rainfall estimate over the Ganjiang River Basin[J]. HU QingFang,YANG DaWen,WANG YinTang,YANG HanBo. Science China(Technological Sciences). 2013(04)
[8]中國(guó)區(qū)域小時(shí)降水量融合產(chǎn)品的質(zhì)量評(píng)估[J]. 沈艷,潘旸,宇婧婧,趙平,周自江. 大氣科學(xué)學(xué)報(bào). 2013(01)
[9]舟曲泥石流天氣過(guò)程中云團(tuán)合并的衛(wèi)星觀測(cè)[J]. 黃勇,覃丹宇. 應(yīng)用氣象學(xué)報(bào). 2013(01)
[10]地理學(xué)第一定律之爭(zhēng)及其對(duì)地理學(xué)理論建設(shè)的啟示[J]. 孫俊,潘玉君,和瑞芳,劉海琴,常楠靜,劉樹芬,李會(huì)仙. 地理研究. 2012(10)
博士論文
[1]基于多源信息的降水空間估計(jì)及其水文應(yīng)用研究[D]. 胡慶芳.清華大學(xué) 2013
碩士論文
[1]多源遙感數(shù)據(jù)的降水空間降尺度研究及其應(yīng)用[D]. 嵇濤.重慶師范大學(xué) 2014
[2]氣象要素時(shí)空插值方法研究[D]. 彭思嶺.中南大學(xué) 2010
本文編號(hào):3055702
【文章來(lái)源】:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)北京市 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】:146 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:博士
【文章目錄】:
摘要
abstract
1 緒論
1.1 研究背景與意義
1.1.1 降水探測(cè)方法的背景
1.1.2 降水研究的意義
1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀
1.2.1.1 衛(wèi)星反演降水精度的研究現(xiàn)狀
1.2.1.2 衛(wèi)星反演降水?dāng)?shù)據(jù)降尺度的研究現(xiàn)狀
1.2.1.3 衛(wèi)星反演降水?dāng)?shù)據(jù)融合的研究現(xiàn)狀
1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀
1.2.2.1 典型衛(wèi)星反演降水?dāng)?shù)據(jù)精度的評(píng)估研究現(xiàn)狀
1.2.2.2 降尺度衛(wèi)星反演降水方法的研究現(xiàn)狀
1.2.2.3 衛(wèi)星融合降水?dāng)?shù)據(jù)的發(fā)展現(xiàn)狀
1.3 相關(guān)研究中存在的主要問(wèn)題
1.4 研究數(shù)據(jù)的介紹
1.4.1 所用數(shù)據(jù)概述
1.4.2 衛(wèi)星數(shù)據(jù)介紹
1.4.2.1 CMORPH數(shù)據(jù)介紹
1.4.2.2 TRMM3B42 V6數(shù)據(jù)介紹
1.4.2.3 PERSIANN數(shù)據(jù)介紹
1.5 本文研究目標(biāo)和技術(shù)路線
1.5.1 研究目標(biāo)
1.5.2 技術(shù)路線
2 四川省多年降水的時(shí)空分布變化特征
2.1 研究區(qū)域
2.2 研究資料
2.3 四川省多年降水?dāng)?shù)據(jù)的時(shí)空分布變化特征
2.3.1 降水天數(shù)的特征
2.3.2 每日平均降水量空間分布變化特征
2.4 降水信息與地理因子的相關(guān)性分析
2.5 降水距平的變化特征
2.5.1 多年降水距平的計(jì)算方法
2.5.2 四川東部降水距平變化特點(diǎn)
2.5.3 四川西部降水距平變化特點(diǎn)
2.5.4 降水年變化率和趨勢(shì)系數(shù)
2.5.5 多年降水的空間分布變化趨勢(shì)
2.6 本章小結(jié)
3 衛(wèi)星反演降水?dāng)?shù)據(jù)在四川省的精度驗(yàn)證分析
3.1 精度驗(yàn)證方法及參數(shù)介紹
3.2 不同時(shí)間尺度的衛(wèi)星反演降水?dāng)?shù)據(jù)的精度評(píng)估
3.2.1 三小時(shí)尺度的衛(wèi)星反演降水?dāng)?shù)據(jù)的精度評(píng)估
3.2.2 逐日尺度的衛(wèi)星反演降水?dāng)?shù)據(jù)的精度評(píng)估
3.2.3 逐月尺度的衛(wèi)星反演降水?dāng)?shù)據(jù)的精度評(píng)估
3.3 衛(wèi)星反演降水隨時(shí)間的變化趨勢(shì)研究
3.4 區(qū)域性降水空間分布的變化趨勢(shì)
3.5 衛(wèi)星反演降水?dāng)?shù)據(jù)對(duì)降水事件記錄的驗(yàn)證
3.6 本章小結(jié)
4 基于衛(wèi)星反演降水?dāng)?shù)據(jù)的空間降尺度研究
4.1 利用降尺度方法提升降水分辨率的原因
4.2 降水與植被指數(shù)的響應(yīng)關(guān)系
4.3 降尺度方法介紹
4.4 衛(wèi)星反演降水?dāng)?shù)據(jù)降尺度的結(jié)果與分析
4.4.1 2013 年降尺度結(jié)果分析
4.4.2 2014 年降尺度結(jié)果分析
4.4.3 2015 年降尺度結(jié)果分析
4.5 降尺度數(shù)據(jù)精度檢驗(yàn)
4.5.1 降尺度數(shù)據(jù)與雨量計(jì)數(shù)據(jù)的參數(shù)檢驗(yàn)
4.5.2 降尺度數(shù)據(jù)與雨量計(jì)數(shù)據(jù)散點(diǎn)圖分析
4.6 本章小結(jié)
5 衛(wèi)星反演降水產(chǎn)品與地面實(shí)測(cè)降水?dāng)?shù)據(jù)的融合研究
5.1 衛(wèi)星反演降水產(chǎn)品與地面實(shí)測(cè)降水?dāng)?shù)據(jù)的融合方法
5.1.1 經(jīng)驗(yàn)分析法
5.1.2 最小二乘法
5.1.3 最優(yōu)插值法
5.1.4 卡爾曼濾波法
5.1.5 本文所用的融合方法
5.1.5.1 地理加權(quán)回歸(GWR)
5.1.5.2 加法模型
5.1.5.3 乘法模型
5.1.5.4 降水背景場(chǎng)的生產(chǎn)
5.1.5.5 背景場(chǎng)殘差與比例因子的計(jì)算
5.1.5.6 回歸參數(shù)的計(jì)算
5.2 基于加法模型的融合產(chǎn)品在空間上的分布特征
5.2.1 CMORPH加法融合產(chǎn)品的空間分布特征
5.2.2 TRMM加法融合產(chǎn)品的空間分布特征
5.2.3 PERSIANN加法融合產(chǎn)品的空間分布特征
5.3 基于乘法模型的融合產(chǎn)品在空間上的分布特征
5.3.1 CMORPH乘法融合產(chǎn)品的空間分布特征
5.3.2 TRMM乘法融合產(chǎn)品的空間分布特征
5.3.3 PERSIANN乘法融合產(chǎn)品的空間分布特征
5.4 本章小結(jié)
6 融合衛(wèi)星反演降水?dāng)?shù)據(jù)的交叉驗(yàn)證
6.1 CMORPH衛(wèi)星反演降水融合結(jié)果交叉檢驗(yàn)
6.2 TRMM衛(wèi)星反演降水融合結(jié)果交叉檢驗(yàn)
6.3 PERSIANN衛(wèi)星反演降水融合結(jié)果交叉檢驗(yàn)
6.4 融合結(jié)果誤差的空間分布
6.5 本章小結(jié)
7 結(jié)論與展望
7.1 主要研究成果
7.2 創(chuàng)新點(diǎn)
7.3 研究的不足與展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡(jiǎn)介
附錄
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]四川省2013年夏季衛(wèi)星降雨數(shù)據(jù)的對(duì)比研究[J]. 楊星,王永前,劉志紅. 高原氣象. 2016(04)
[2]基于TRMM 3B43數(shù)據(jù)的川西高原月降水量空間降尺度模擬[J]. 鄭杰,閭利,馮文蘭,涂坤. 中國(guó)農(nóng)業(yè)氣象. 2016(02)
[3]土壤介電常數(shù)-含水量關(guān)系模型研究[J]. 康學(xué)遠(yuǎn),林琳,劉義佳,史良勝. 中國(guó)農(nóng)村水利水電. 2015(08)
[4]2013年4—10月我國(guó)主要暴雨天氣過(guò)程簡(jiǎn)述[J]. 張芳華,陳濤,徐珺,高輝. 暴雨災(zāi)害. 2014(01)
[5]2001-2010年石羊河流域上游TRMM降水資料的降尺度研究[J]. 馬金輝,屈創(chuàng),張海筱,夏燕秋. 地理科學(xué)進(jìn)展. 2013(09)
[6]四套降水資料在喀喇昆侖山葉爾羌河上游流域的適用性分析[J]. 闞寶云,蘇鳳閣,童凱,張磊磊. 冰川凍土. 2013(03)
[7]Accuracy and spatio-temporal variation of high resolution satellite rainfall estimate over the Ganjiang River Basin[J]. HU QingFang,YANG DaWen,WANG YinTang,YANG HanBo. Science China(Technological Sciences). 2013(04)
[8]中國(guó)區(qū)域小時(shí)降水量融合產(chǎn)品的質(zhì)量評(píng)估[J]. 沈艷,潘旸,宇婧婧,趙平,周自江. 大氣科學(xué)學(xué)報(bào). 2013(01)
[9]舟曲泥石流天氣過(guò)程中云團(tuán)合并的衛(wèi)星觀測(cè)[J]. 黃勇,覃丹宇. 應(yīng)用氣象學(xué)報(bào). 2013(01)
[10]地理學(xué)第一定律之爭(zhēng)及其對(duì)地理學(xué)理論建設(shè)的啟示[J]. 孫俊,潘玉君,和瑞芳,劉海琴,常楠靜,劉樹芬,李會(huì)仙. 地理研究. 2012(10)
博士論文
[1]基于多源信息的降水空間估計(jì)及其水文應(yīng)用研究[D]. 胡慶芳.清華大學(xué) 2013
碩士論文
[1]多源遙感數(shù)據(jù)的降水空間降尺度研究及其應(yīng)用[D]. 嵇濤.重慶師范大學(xué) 2014
[2]氣象要素時(shí)空插值方法研究[D]. 彭思嶺.中南大學(xué) 2010
本文編號(hào):3055702
本文鏈接:http://sikaile.net/projectlw/qxxlw/3055702.html
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