基于RS和GIS的黄三角经济区降水量时空变化研究

摘要

21世纪以来，全球的水环境面临着巨大危机，我国不断出现水资源短缺，洪涝灾害等问题。降水维系着大气过程和地表过程，是两者的一个水分通量，同时也是地球水循环的一个重要组成部分，是水资源的重要来源之一，在气象学、气候学和水文学上具有重要的意义。降水变化的时空分布影响着土地的水文等过程，特别是对农业生产只取决于降水资源的领域来说，降水影响尤其显著。与其他水文气象参数不同，降水的时间和空间分布受季节、纬度和较多地理因子的影响，变率大，具有明显的年际和年内变化特点，常常表现为非正态分布，因此该大气变量的衡量亦是当前的难点之一。降水站点受多种因素的影响，常常分布不均且数量不足，这就为区域的降水估算带来极大不便。随着遥感技术的不断发展，利用气象卫星推测区域降水时空分布大大弥补了这方面的不足，越来越受到更多研究学者的关注。
　　本文的研究区选取的是黄河三角洲高效生态经济区（简称为“黄三角经济区”），该地区位于山东北部，多平原丘陵，其发展是以环境承载力为依据，以生态保护为前提，水环境受降水影响较大，同时具有丰富的农业储备，因此研究降水时空分布对农业和经济发展都具有十分重要的意义。
　　本文利用热带降雨测量卫星（TRMM）获取的3B43产品数据，选取2001-2013年月尺度降水，首先经过数据读取，空间校正，图像裁剪，中心像元提取等操作，得到与实测资料相同时间下的降水值，在不同时间尺度下，对提取的中心像元值与实测数据建立一元线性回归方程，检验中心像元值的可靠性和精度水平；其次，对像元数据的空间分布进行正态分布验证，从多种插值方法中选取最优插值方法，得到较高分辨率下的区域降水，并结合气象数据对其回归校正；利用选取的最优插值分析方法和回归模型在不同时间尺度上获得校正后的整个区域的降水，从分配比例、空间分布、降水距平比等方面分析2000年以来的黄三角经济区降水的时空变化；最后结合MODIS影像和气象数据分析本区域降水与气象因子及地表参量的相互变化规律。
　　研究表明，利用卫星测算结合空间插值的方法弥补了站点不足情况下降水数据的获取，可以用来研究该地区降水的空间变化规律；在进行插值计算之前，检测空间数据的自相关性，了解数据的分布特性，可以优选插值方法，针对于该研究区，径向基函数法的内插结果相较于其他方法准确度更高，因此确定为本文的最优插值方法；不同时间尺度下黄三角经济区的降水量空间分布总体趋势为南多北少，东多西少，年际变化有增加趋势；该区域降水变化受水汽含量、季风、洋流、地形等因素综合影响，气压、温度、空气湿度等气象要素与降水之间相关关系显著，呈明显的正相关或负相关变化；该地下垫面单一，但是平均NDVI与降水之间仍呈正相关变化，此外人类活动也通过改变下垫面的状况，对降水产生影响。

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中文摘要

英文摘要

1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究内容和技术路线

1.4 研究区概况

2 区域降水估算方法

2.1 基于地面测算的空间插值

2.2 基于遥感反演算法估算

2.3 BP神经网络

3 降水估算及检验

3.1 数据源

3.2 数据预处理

3.3 TRMM数据可靠性检验

3.4 面降水估算

3.5 插值回归分析及结果校正

4 降水时空特征分析

4.1 月降水时空特征

4.2 季降水时空特征

4.3 年降水时空分析

5 降水影响因素分析

5.1 降水形成机理

5.2 降水影响因素

6 结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

攻读学位期间承担的科研任务与主要成果

致谢