【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及数据处理方法，尤其涉及一种考虑海拔和四季变化的气温空间插值方法。
技术介绍
1、现有的气温插值方法中，主要分为以下几种：
2、(1)距离加权插值法：根据目标点与已知观测点之间的距离，对已知观测点的温度值进行加权平均。通常距离越近的观测点权重越高，距离越远的观测点权重越低。
3、(2)反距离加权插值法：类似于距离加权插值法，但是权重是距离的倒数。这意味着距离越近的观测点对目标点的影响越大。
4、(3)克里金插值法：这种方法基于空间上的自相关性，假设气温数据在空间上具有一定的连续性和变化规律。克里金插值通过拟合半变异函数来模拟数据之间的空间相关性，并据此进行插值。
5、(4)样条插值法：将数据点之间的空间关系视为一系列样条曲线，然后利用这些曲线来估计缺失点的值。常用的样条插值方法包括三次样条插值和自然样条插值。
6、(5)最邻近插值法：简单地将目标点的值设置为最接近的已知观测点的值。
7、但是，上述插值方法往往忽略了地形高度对气温分布的影响以及不同季节对气温变化的影响，都无法同时考虑海拔以及四季变化对气温插值数据的影响，导致最终插值出的栅格数据误差较大，准确性受到限制。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种考虑海拔和四季变化的气温空间插值方法，从而解决现有技术中存在的前述问题。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
3、一种考虑海拔和四季变化的气温空间
4、s1、考虑海拔和四季变化的经验气温直减率的计算：
5、计算研究区域中各高程带下所有站点对的气温直减率，并将同一高程带下的所有气温直减率的平均值作为该高程带下的经验气温直减率；
6、s2、考虑海拔和四季变化的气温栅格数据的计算：
7、基于不同海拔和时间下的经验气温直减率，将气温数据还原至统一海平面，并将还原后的统一海平面的气温数据反距离插值后还原至原始高程。
8、优选的，步骤s1具体包括如下内容，
9、s11、基于站点位置在研究区域中划分高程带，确保每个高程带中至少存在三个气温站点；
10、s12、对高程带下所有站点对(i,j)计算气温直减率；
11、s13、对同一高程带下的所有气温直减率求平均值，并将该平均值作为相应高程带的经验气温直减率。
12、优选的，步骤s11具体为，设定高程带的范围，并在研究区域中按照站点分布以及高程插值划分出多个高程带，使得每个高程带中最少有三个气温站点。
13、优选的，步骤s12具体为，计算同一高程带下各站点的气温直减率，对高程带下所有站点对(i,j)计算气温直减率；计算公式为，
14、
15、其中，γijt是站点i和站点j之间在t时刻的气温直减率，tit、tjt分别为站点i和站点j在t时刻的气温，hi、hj分别为站点i和站点j的高程。
16、优选的，步骤s13具体为，计算不同高程带的平均气温直减率，对于每个高程带，计算不同时刻下所有气温直减率的平均值，并将该值作为相应高程带的经验气温直减率；计算公式为，
17、
18、其中，γkt为第k个高程带在t时刻的气温直减率，其中n为第k个高程带内站点对的数量。
19、优选的，步骤s2具体包括如下内容，
20、s21、编写代码批量计算，对收集到的研究区域dem数据和气温数据进行数据清洗，剔除异常值和填补缺失值，确定参与气温插值的气象站数量；
21、s22、基于不同海拔和时间下的经验气温直减率，将预处理后的气温数据还原到统一海平面；
22、s23、对还原到统一海平面的气温数据进行反距离插值；
23、s24、基于研究区域的dem数据，利用经验气温直减率将反距离插值后的气温数据还原至原始高程，生成逐小时的气温栅格数据。
24、优选的，步骤s22具体为，基于获取的经验气温直减率将不同海拔站点预处理后的长时间序列实测数据还原到统一海平面；计算公式为，
25、
26、其中，zhi为站点i的气温还原值；zpi为站点i的原始气温值；n为当前时间段下高程带数量；为t0时段下第k个高程带下的气温直减率；hk为第k个高程带下站点i的高程。
27、优选的，s23具体为，将研究区域所有时段下的原始气温值都进行数据还原后，对无形地貌和四季变化影响的气温还原值采用反距离插值法进行研究区域下的气温空间插值计算。
28、优选的，步骤s24具体为，将处于统一海平面下空间插值的气温栅格数据，按照获取的经验气温直减率还原出实际海拔下的气温插值；计算公式为，
29、
30、其中，zhi为站点i的气温还原值；zpi为站点i的原始气温值；n为当前时间段下高程带数量；为t0时段下第k个高程带下的气温直减率；hk为第k个高程带下站点i的高程。
31、优选的，步骤s1之前还包括，收集研究区域的数字高程数据、edm数据和气温数据。
32、本专利技术的有益效果是：1、本专利技术方法在气温插值精度上取得了明显的提升。通过考虑地形高度和季节变化对气温的影响，本专利技术方法能够更准确地获取不同地区和季节的气温变化趋势，从而提高了所得气温数据的准确性和可靠性。2、本专利技术方法能够提供更详细和全面的气温空间分布信息。传统方法往往忽略了地形高度对气温的影响，导致插值结果在山区或高海拔地区存在较大的误差。而本专利技术方法能够更好地反映地形对气温的影响，为山区和高海拔地区提供更准确的气温数据，填补了现有气温数据空白区域。3、本专利技术方法具有较强的通用性和可扩展性。适用于不同地区、不同季节和不同海拔高度的气温插值，为气象学、环境科学、农业生产等领域提供了一种简单而有效的气温数据处理工具。
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1.一种考虑海拔和四季变化的气温空间插值方法，其特征在于：包括如下步骤，
2.根据权利要求1所述的考虑海拔和四季变化的气温空间插值方法，其特征在于：步骤S1具体包括如下内容，
3.根据权利要求2所述的考虑海拔和四季变化的气温空间插值方法，其特征在于：步骤S11具体为，设定高程带的范围，并在研究区域中按照站点分布以及高程插值划分出多个高程带，使得每个高程带中最少有三个气温站点。
4.根据权利要求2所述的考虑海拔和四季变化的气温空间插值方法，其特征在于：步骤S12具体为，计算同一高程带下各站点的气温直减率，对高程带下所有站点对(i,j)计算气温直减率；计算公式为，
5.根据权利要求2所述的考虑海拔和四季变化的气温空间插值方法，其特征在于：步骤S13具体为，计算不同高程带的平均气温直减率，对于每个高程带，计算不同时刻下所有气温直减率的平均值，并将该值作为相应高程带的经验气温直减率；计算公式为，
6.根据权利要求1所述的考虑海拔和四季变化的气温空间插值方法，其特征在于：步骤S2具体包括如下内容，
7.根据权利要求6所
8.根据权利要求6所述的考虑海拔和四季变化的气温空间插值方法，其特征在于：S23具体为，将研究区域所有时段下的原始气温值都进行数据还原后，对无形地貌和四季变化影响的气温还原值采用反距离插值法进行研究区域下的气温空间插值计算。
9.根据权利要求6所述的考虑海拔和四季变化的气温空间插值方法，其特征在于：步骤S24具体为，将处于统一海平面下空间插值的气温栅格数据，按照获取的经验气温直减率还原出实际海拔下的气温插值；计算公式为，
10.根据权利要求1至9任一所述的考虑海拔和四季变化的气温空间插值方法，其特征在于：步骤S1之前还包括，收集研究区域的数字高程数据、EDM数据和气温数据。
...【技术特征摘要】
1.一种考虑海拔和四季变化的气温空间插值方法，其特征在于：包括如下步骤，
2.根据权利要求1所述的考虑海拔和四季变化的气温空间插值方法，其特征在于：步骤s1具体包括如下内容，
3.根据权利要求2所述的考虑海拔和四季变化的气温空间插值方法，其特征在于：步骤s11具体为，设定高程带的范围，并在研究区域中按照站点分布以及高程插值划分出多个高程带，使得每个高程带中最少有三个气温站点。
4.根据权利要求2所述的考虑海拔和四季变化的气温空间插值方法，其特征在于：步骤s12具体为，计算同一高程带下各站点的气温直减率，对高程带下所有站点对(i,j)计算气温直减率；计算公式为，
5.根据权利要求2所述的考虑海拔和四季变化的气温空间插值方法，其特征在于：步骤s13具体为，计算不同高程带的平均气温直减率，对于每个高程带，计算不同时刻下所有气温直减率的平均值，并将该值作为相应高程带的经验气温直减率；计算公式为，
6.根据权利要求1所述的考虑海...
【专利技术属性】
技术研发人员：董宁澎，陈奇，许后磊，杨明祥，朱艳霞，周峰，张小潭，陈昌黎，王浩，
申请(专利权)人：中国水利水电科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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