[发明专利]一种基于改进反距离加权的地面气温资料质量控制方法

说明书

本发明提供了一种基于改进反距离加权的地面气温资料质量控制方法，步骤如下：S1采集目标站和其一定范围内的n个参考站的日均温实际观测数据；S2建立原反距离加权法模型进行实验，预估目标站的日均温；S3建立改进的反距离加权法模型进行实验预估：计算目标站的日均温预估值与日均温实际值的第一均方根误差RMSE；重复S1、S2，计算目标站的日均温预估值与日均温实际值的第二均方根误差RMSE；重复m次，得到m组预估值和对应的RMSE，m及n通过PSO寻优得到；S4根据RMSE的值大小赋予预估值结果的权重值，通过每次实验的预估值乘以对应权值，得出最终预估结果。本发明算法精确度、稳定性和适应性更好，偏差值较小。

技术领域

本发明属于地面气温资料的质量控制技术领域，具体涉及一种基于改进反距离加权的地面气温资料质量控制方法。

背景技术

气象资料是用于气象研究的基础，为了保障气象研究过程真实的反映天气及其变化规律，研究前必须对使用的气象资料进行质量控制，确保资料的真实性和可用性。近年来，随着各国对于气候变化的深入研究，出现了许多关于气象资料的质量控制方法。传统的质量控制方法主要是依据气象学、气象原理、气候学原理，和气象各个要素的时间和空间变化规律及各要素间相互联系为线索，分析气象资料的合理性。主要包括：格式检查、范围检查、极值检查、时间一致性检查、内部一致性检查和空间一致性检查，目前，这些方法已经广泛的运用于地面气象资料的质量控制，经过实际运用反映这些方法的综合运用效果很好。

随着自动站资料空间密度的增加，尤其是高密度降水、气温、风资料的使用，更需要对单要素的资料质量进行有效的控制。如果是单要素资料，或者是新建的测站或测点，由于缺乏历史资料或者要素之间相互比较，对其观测数据的质量控制就只能进行插值估计的方法了。而目前有许多进行插值估计的方法，如：反距离加权法(IDW)、空间回归(SRT)等插值法。原IDW主要利用目标站与参考站间的距离进行赋权值，距离越近该站的权重越大，对于复杂地形和异常天气的处理效果不佳。本文基于原IDW的基础上进行改进，使得算法的精度、稳定性、适应性有明显提高。

发明内容

本发明目的在于针对原IDW的不足，提出一种基于改进反距离加权的地面气温资料质量控制方法，提高算法的精确度、稳定性和适应性。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于改进反距离加权的地面气温资料质量控制方法，包括如下步骤：

S1采集目标站和其一定范围内的n个参考站的日均温实际观测数据；

S2建立原反距离加权法模型进行实验，通过参考站的实际观测数据，预估目标站的日均温，得到目标站的日均温预估值；

S3建立改进的反距离加权法模型进行实验预估：

计算目标站的日均温预估值与目标站的日均温实际值的第一均方根误差RMSE；

重复S1、S2，在目标站范围内随机选取n个参考站，计算目标站的日均温预估值与目标站的日均温实际值的第二均方根误差RMSE；重复m次，得到m组预估值和对应的RMSE；

S4根据RMSE的值大小赋予S3中每次实验得到的预估值结果的权重值，通过每次实验的预估值乘以对应权值，得出目标站的日均温最终预估结果。

为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：

参考站为目标站周围150千米范围内随机选取的n个站点。

原反距离加权法模型的公式如下：