基于权重优化和反距离加权的降雨量插值分析方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及地理科学领域，特别是指一种基于权重优化和反距离加权插值的降雨 量插值分析方法。
【背景技术】
[0002] 空间数据插值方法被广泛用于对地理空间数据的获取。其具体原理是，利用有限 的空间样本信息对未知的地理空间特征进行估计。反距离加权插值法是一种常见的空间数 据插值方法。因其原理简单、计算高效的特点，被广泛应用于获取空间化的空间要素信息， 如降雨、地下水位、高程和气温等。
[0003] 然而，传统的反距离加权法在应用中存在一定的弊端。具体指，当加权幕指数较 小时（小于2)在已知样本点间能生成较平滑的空间曲面，但易受较远处已知点的影响，从 而降低了插值结果的空间差异性。随着加权幕指数的增加，较远处已知信息对插值点的影 响减弱，但却导致插值结果在已知点间变化梯度存在突变，使其外推能力较弱。通常在应用 中，加权幕指数被设定为2。该仅为一种折中的处理办法，W求保证插值结果在空间上的渐 变性，并尽量降低远距离已知点的干扰。而理想的插值结果应是，既保证了结果的空间渐变 性也充分避免了较远距离已知点的影响。
[0004] 影响插值结果分布的直接原因则是插值权重的空间分布情况。因此，针对传统反 距离加权法的不足，采用一定方法确定加权幕指数并优化其权重空间分布，对提升空间数 据插值效果具有重要意义。
【发明内容】
[0005] 有鉴于此，本发明的目的在于提出一种基于权重优化和反距离加权的降雨量插值 分析方法，有效避免传统反距离加权法之插值结果空间渐变性较差和易受远距离已知点干 扰的问题，W获得理想的空间插值结果。
[0006] 基于上述目的本发明提供的基于权重优化和反距离加权的降雨量插值分析方法， 包括：
[0007] 基础数据收集，所述基础数据包括：待分析区域的范围、已知降雨站点的坐标值、 每个已知降雨站点的降雨量值；
[000引确定待分析区域中的待插值点及其坐标值；
[0009] 从已知降雨站点的坐标值中选取两个参考点；
[0010] 确定两个参考点之间的模拟插值点的坐标值，并计算不同加权幕指数下模拟插值 点的权重系数值；
[0011] 根据得到的权重系数值作参考点间权重系数曲线图，选取权重系数极大值接近1 的曲线对应的加权幕指数，用于在待分析区域进行插值；
[0012] 基于距离调节函数，利用不同权重优化指数对模拟插值点与两个参考点之间的距 离进行调整，并根据选取的加权幕指数，计算通过不同权重优化指数调整后的两个参考点 间的各模拟插值点的权重系数值；
[0013] 根据得到的各模拟插值点的权重系数值，作不同权重优化指数对应参考点间的模 拟插值点的权重系数曲线图；选取权重系数在峰值附近平滑渐变且在接近参考点处变化斜 率接近0的"正态分布形"分布曲线对应的权重优化指数作为待分析区域中插值的权重优 化指数；
[0014] 计算待插值点与已知降雨站点之间的距离；
[0015] 根据得到的待分析区域中插值的权重优化指数，对计算得到的待插值点和与其最 近的两个已知降雨站点之间的距离进行调整；
[0016] 根据得到的调整后的待插值点与已知降雨站点之间的距离值，计算待分析区域的 待插值点的权重，并计算相应权重系数值，并作调整后的待分析区域的待插值点的权重系 数分布图；
[0017] 根据得到的调整后的待分析区域的待插值点的权重，利用已知降雨站点的降雨量 值计算各待插值点上的降雨量预测值；并利用降雨量预测值，作考虑权重优化的降雨量预 测值的等值线分布图；
[0018] 评估预测效果；若满意，则完成待分析区域的降雨量分析；若不满意，则重新选取 参考点，并重新确定加权幕指数和权重优化指数进行插值预测，直到满意为止。
[0019] 在一些实施方式中，所述确定两个参考点之间的模拟插值点的坐标值，并计算不 同加权幕指数下模拟插值点的权重系数值的步骤还进一步包括：
[0020] 假设所选参考点的坐标分别为（屯1，bj和（屯2,bj;为较好的模拟两参考点间插 值点权重分布情况，设两参考点连线上有足够多的模拟插值点，其坐标为（Ak，Bk)，kG(1， 2,3'''，脚。其中，（41^，81^)的计算公式如下：
[0021]
【主权项】
1. 一种基于权重优化和反距离加权的降雨量插值分析方法，其特征在于，包括： 基础数据收集，所述基础数据包括：待分析区域的范围、已知降雨站点的坐标值、每个 已知降雨站点的降雨量值； 确定待分析区域中的待插值点及其坐标值； 从已知降雨站点的坐标值中选取两个参考点； 确定两个参考点之间的模拟插值点的坐标值，并计算不同加权幂指数下模拟插值点的 权重系数值； 根据得到的权重系数值作参考点间权重系数曲线图，选取权重系数极大值接近1的曲 线对应的加权幂指数，用于在待分析区域进行插值； 基于距离调节函数，利用不同权重优化指数对模拟插值点与两个参考点之间的距离进 行调整，并根据选取的加权幂指数，计算通过不同权重优化指数调整后的两个参考点间的 各模拟插值点的权重系数值； 根据得到的各模拟插值点的权重系数值，作不同权重优化指数对应参考点间的模拟插 值点的权重系数曲线图；选取权重系数在峰值附近平滑渐变且在接近参考点处变化斜率接 近O的"正态分布形"分布曲线对应的权重优化指数作为待分析区域中插值的权重优化指 数； 计算待插值点与已知降雨站点之间的距离； 根据得到的待分析区域中插值的权重优化指数，对计算得到的待插值点和与其最近的 两个已知降雨站点之间的距离进行调整； 根据得到的调整后的待插值点与已知降雨站点之间的距离值，利用选取的加权幂指 数，计算待分析区域的待插值点的权重，并计算相应权重系数值，并作调整后的待分析区域 的待插值点的权重系数分布图； 根据得到的调整后的待分析区域的待插值点的权重，利用已知降雨站点的降雨量值计 算各待插值点上的降雨量预测值；并利用降雨量预测值，作考虑权重优化的降雨量预测值 的等值线分布图； 评估预测效果；若满意，则完成待分析区域的降雨量分析；若不满意，则重新选取参考 点，并重新确定加权幂指数和权重优化指数进行插值预测，直到满意为止。
2. 根据权利要求1所述的降雨量插值分析方法，其特征在于，所述确定两个参考点之 间的模拟插值点的坐标值，并计算不同加权幂指数下模拟插值点的权重系数值的步骤还进 一步包括： 假设所选参考点的坐标分别为（art，bj和（arf，bj ;为较好的模拟两参考点间插值点 权重分布情况，设两参考点连线上有足够多的模拟插值点，其坐标为（Ak，Bk)，k e