[發明專利]一種基于協同克里金法的地面氣溫質量控制方法

有效

• 申請號: 201810235736.5
• 申請日: 2018-03-21
• 公開（公告）號: CN108537417B
• 公開（公告）日: 2021-11-30
• 發明（設計）人: 葉小嶺;楊帥;陳洋;陳昕;成金杰
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q10/04;G06Q50/26
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 戴朝榮

本發明提供了一種基于協同克里金法的地面氣溫質量控制方法。所述基于協同克里金法的地面氣溫質量控制方法包括如下步驟：一、采集氣象觀測站的相對濕度觀測數據和氣溫觀測數據，并對采集的數據進行基本的質量控制，獲得相對濕度數據集和氣溫觀測數據集；二、分別計算濕度和溫度的變異函數值；三、考慮到溫度和濕度之間的關系，并構建協變異函數方程，算協變異函數值，四、構建協同克里金法質控方程計算地面氣溫預測結果；五、將步驟四中的預測值與實際觀測值進行比較并評價模型。本發明的有益效果是：所述基于協同克里金法的地面氣溫質量控制方法提高了自動氣象站實時觀測氣溫的質量。

技術領域

本發明屬于氣溫觀測技術領域，具體地涉及一種基于協同克里金法的地面氣溫質量控制方法。

背景技術

近年來，地面氣象觀測站的數目越來越多，隨之產生的氣象數據也越來越龐大。地面氣象觀測資料是區域或全球氣候變化研究、數值天氣預報、資料同化的基礎，在資料應用前，對其進行質量控制，是保證資料發揮高效益的關鍵環節。

地面氣象觀測資料的質量控制分為單站質量控制與多站質量控制。當被檢觀測站周圍觀測站數量較少，或者說周圍觀測站無法提供有效的參考資料時，單站質量控制是保障觀測資料質量控制有效性的重要手段之一，是多站質量控制的基本前提。單站質量控制是根據時間序列或同一觀測站相關要素對目標要素進行質量控制，傳統方法包括格式檢查、界限值檢查、時間一致性檢查、內部一致性檢查與缺測檢查等。多站質量控制的核心思想就是以目標站為中心，選取一定數量或者一定范圍的鄰站作為參考站，通過鄰站的觀測值實現對目標站值的回歸預測，進而通過將目標站預測值與觀測值進行比較完成質量控制。常見的多站質量控制方法有空間回歸檢驗法和反距離加權法。

但是，多站質量控制的影響因素過多，氣象站實時觀測氣溫數據的質量有待提高。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的缺陷或問題，提供一種基于協同克里金法的地面氣溫質量控制方法。

本發明的技術方案如下：一種基于協同克里金法的地面氣溫質量控制方法包括如下步驟：

一、采集氣象觀測站的相對濕度觀測數據和氣溫觀測數據，并對采集的數據進行基本的質量控制，獲得相對濕度數據集Z₁(x_i)和氣溫觀測數據集Z₂(x_i)，其中i為觀測站序列號；

二、利用公式分別計算濕度和溫度的變異函數值；

其中，γ(h)為實驗變異函數值；h為分離距離；N(h)是分離距離為h的點對數；Z(x_i)與Z(x_i+h)為Z(x)在位置x_i和x_i+h處的觀測值；

三、考慮到溫度和濕度之間的關系：構建協變異函數方程，計算協變異函數值，

其中γ₁₂(h)為協變異函數值，h為分離距離，Z₁(x)、Z₂(x)分別為相對濕度的協變量值以及地面氣溫的目標變量值；

四、構建協同克里金法質控方程：計算地面氣溫預測結果，

其中，n₁、n₂為協變量以及目標變量數量，Z_2,CK^*(x₀)為目標變量預測值，ψ_1i為賦予各個協變量的一組權重系數，ψ_2j為賦予各個目標變量的一組權重系數；

五、將步驟四中的預測值與實際觀測值進行比較，通過平均絕對誤差MAE、均方根誤差RMSE和一致性指標IOA評價模型。

優選地，在步驟一中，對采集的數據進行基本的質量控制包括：界限值檢查、極值檢查、一致性檢查和時變性檢查。