典型卫星影像数据反演降水产品精度分析与融合改进研究

发布时间：2021-02-28 10:13

　　如何获得高精准度的降水数据是气象与水文及其他相关科技领域中的一个重要研究方向,同时降水信息也是自然灾害防护工作和水文分析预报工作研究的重要基础。多年以来降水数据的获取主要依赖于地面气象观测站,但气象站数据多是在其行业内部被运用,普通科研工作者若获得高时空精度的气象数据并不容易,因此卫星探测降水的技术就成为人们关注的重点。卫星技术开始于上个世纪的六十年代,至今虽只有半个多世纪的时间,但是却在短时间内实现了飞跃式的发展。利用卫星获得高时空分辨率的降水数据已是完全可能实现的事情,目前有超过十种卫星可以提供降水数据,但是卫星数据仍然存在较大问题,例如其精度,只能做到接近地面雨量计的值,不能达到可取代雨量计的精度。目前卫星反演降水产品能够达到0.25°*0.25°,空间上约25km,这样的精度对降水而言仍然偏大,因此如何在缺少雨量计数据、卫星数据又不能达到应用要求的情况下获得高质量的降水数据就成为一个值得研究的课题。本文将研究三种卫星反演降水数据在四川省的运用效果,分别为:CMORPH（Climate Prediction Center’s MORPHing technique,气候预测中心算法... 

【文章来源】：中国矿业大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：146 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
    1.1 研究背景与意义
        1.1.1 降水探测方法的背景
        1.1.2 降水研究的意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 国外研究现状
            1.2.1.1 卫星反演降水精度的研究现状
            1.2.1.2 卫星反演降水数据降尺度的研究现状
            1.2.1.3 卫星反演降水数据融合的研究现状
        1.2.2 国内研究现状
            1.2.2.1 典型卫星反演降水数据精度的评估研究现状
            1.2.2.2 降尺度卫星反演降水方法的研究现状
            1.2.2.3 卫星融合降水数据的发展现状
    1.3 相关研究中存在的主要问题
    1.4 研究数据的介绍
        1.4.1 所用数据概述
        1.4.2 卫星数据介绍
            1.4.2.1 CMORPH数据介绍
            1.4.2.2 TRMM3B42 V6数据介绍
            1.4.2.3 PERSIANN数据介绍
    1.5 本文研究目标和技术路线
        1.5.1 研究目标
        1.5.2 技术路线
2 四川省多年降水的时空分布变化特征
    2.1 研究区域
    2.2 研究资料
    2.3 四川省多年降水数据的时空分布变化特征
        2.3.1 降水天数的特征
        2.3.2 每日平均降水量空间分布变化特征
    2.4 降水信息与地理因子的相关性分析
    2.5 降水距平的变化特征
        2.5.1 多年降水距平的计算方法
        2.5.2 四川东部降水距平变化特点
        2.5.3 四川西部降水距平变化特点
        2.5.4 降水年变化率和趋势系数
        2.5.5 多年降水的空间分布变化趋势
    2.6 本章小结
3 卫星反演降水数据在四川省的精度验证分析
    3.1 精度验证方法及参数介绍
    3.2 不同时间尺度的卫星反演降水数据的精度评估
        3.2.1 三小时尺度的卫星反演降水数据的精度评估
        3.2.2 逐日尺度的卫星反演降水数据的精度评估
        3.2.3 逐月尺度的卫星反演降水数据的精度评估
    3.3 卫星反演降水随时间的变化趋势研究
    3.4 区域性降水空间分布的变化趋势
    3.5 卫星反演降水数据对降水事件记录的验证
    3.6 本章小结
4 基于卫星反演降水数据的空间降尺度研究
    4.1 利用降尺度方法提升降水分辨率的原因
    4.2 降水与植被指数的响应关系
    4.3 降尺度方法介绍
    4.4 卫星反演降水数据降尺度的结果与分析
        4.4.1 2013 年降尺度结果分析
        4.4.2 2014 年降尺度结果分析
        4.4.3 2015 年降尺度结果分析
    4.5 降尺度数据精度检验
        4.5.1 降尺度数据与雨量计数据的参数检验
        4.5.2 降尺度数据与雨量计数据散点图分析
    4.6 本章小结
5 卫星反演降水产品与地面实测降水数据的融合研究
    5.1 卫星反演降水产品与地面实测降水数据的融合方法
        5.1.1 经验分析法
        5.1.2 最小二乘法
        5.1.3 最优插值法
        5.1.4 卡尔曼滤波法
        5.1.5 本文所用的融合方法
            5.1.5.1 地理加权回归（GWR）
            5.1.5.2 加法模型
            5.1.5.3 乘法模型
            5.1.5.4 降水背景场的生产
            5.1.5.5 背景场残差与比例因子的计算
            5.1.5.6 回归参数的计算
    5.2 基于加法模型的融合产品在空间上的分布特征
        5.2.1 CMORPH加法融合产品的空间分布特征
        5.2.2 TRMM加法融合产品的空间分布特征
        5.2.3 PERSIANN加法融合产品的空间分布特征
    5.3 基于乘法模型的融合产品在空间上的分布特征
        5.3.1 CMORPH乘法融合产品的空间分布特征
        5.3.2 TRMM乘法融合产品的空间分布特征
        5.3.3 PERSIANN乘法融合产品的空间分布特征
    5.4 本章小结
6 融合卫星反演降水数据的交叉验证
    6.1 CMORPH卫星反演降水融合结果交叉检验
    6.2 TRMM卫星反演降水融合结果交叉检验
    6.3 PERSIANN卫星反演降水融合结果交叉检验
    6.4 融合结果误差的空间分布
    6.5 本章小结
7 结论与展望
    7.1 主要研究成果
    7.2 创新点
    7.3 研究的不足与展望
参考文献
致谢
作者简介
附录


【参考文献】：
期刊论文
[1]四川省2013年夏季卫星降雨数据的对比研究[J]. 杨星,王永前,刘志红.  高原气象. 2016(04)
[2]基于TRMM 3B43数据的川西高原月降水量空间降尺度模拟[J]. 郑杰,闾利,冯文兰,涂坤.  中国农业气象. 2016(02)
[3]土壤介电常数-含水量关系模型研究[J]. 康学远,林琳,刘义佳,史良胜.  中国农村水利水电. 2015(08)
[4]2013年4—10月我国主要暴雨天气过程简述[J]. 张芳华,陈涛,徐珺,高辉.  暴雨灾害. 2014(01)
[5]2001-2010年石羊河流域上游TRMM降水资料的降尺度研究[J]. 马金辉,屈创,张海筱,夏燕秋.  地理科学进展. 2013(09)
[6]四套降水资料在喀喇昆仑山叶尔羌河上游流域的适用性分析[J]. 阚宝云,苏凤阁,童凯,张磊磊.  冰川冻土. 2013(03)
[7]Accuracy and spatio-temporal variation of high resolution satellite rainfall estimate over the Ganjiang River Basin[J]. HU QingFang,YANG DaWen,WANG YinTang,YANG HanBo.  Science China（Technological Sciences）. 2013(04)
[8]中国区域小时降水量融合产品的质量评估[J]. 沈艳,潘旸,宇婧婧,赵平,周自江.  大气科学学报. 2013(01)
[9]舟曲泥石流天气过程中云团合并的卫星观测[J]. 黄勇,覃丹宇.  应用气象学报. 2013(01)
[10]地理学第一定律之争及其对地理学理论建设的启示[J]. 孙俊,潘玉君,和瑞芳,刘海琴,常楠静,刘树芬,李会仙.  地理研究. 2012(10)

博士论文
[1]基于多源信息的降水空间估计及其水文应用研究[D]. 胡庆芳.清华大学 2013

硕士论文
[1]多源遥感数据的降水空间降尺度研究及其应用[D]. 嵇涛.重庆师范大学 2014
[2]气象要素时空插值方法研究[D]. 彭思岭.中南大学 2010



本文编号：3055702