Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Zastosowanie krigingu reszt lokalnego modelu regresji do interpolacji przestrzennej średniej rocznej temperatury powietrza w Polsce

Szymanowski M., Kryza M.

Przegląd Geofizyczny

|

2012

|

Z. 1

75-84

PL

Podstawowym celem opracowania jest przedstawienie procedury przestrzennej interpolacji średniej rocznej temperatury powietrza w Polsce z wykorzystaniem krigingu reszt lokalnego modelu regresji (regresji ważonej geograficznie). Interpolacji przestrzennej dokonano na podstawie danych z roku 1996, obejmujących 250 stacji meteorologicznych z Polski i najbliższego sąsiedztwa. Dokonano porównania modeli regresji globalnej i lokalnej za pomocą szeregu miar statystycznych. Stwierdzono, że w związku z niestacjonarnością pola temperatury model lokalny jest lepiej dopasowany do danych pomiarowych niż globalny model regresji. Obydwa modele zostały rozszerzone o interpolację reszt regresji (kriging resztowy) i wykorzystane do wykonania map średniej rocznej temperatury powietrza. Wyniki interpolacji uzyskane czterema metodami zostały porównane za pomocą metody oceny krzyżowej. Stwierdzono, że rozszerzenie modeli regresji przez komponent geostatystyczny podnosi jakość interpolacji, głównie przez eliminację stref systematycznego przeszacownia/niedoszacowania. W związku z metodyczną poprawnością stosowania modelu lokalnego w warunkach niestacjonarności za najlepszą metodę w analizowanym przypadku uznano kriging reszt oparty na regresji ważonej geograficznie.

EN

The main aim of the paper is to perform the spatial interpolation of the annual mean air temperature in Poland using geographically weighted regression residual kriging. The interpolation has been done for a set of data for year 1996, covering 250 meteorological stations from Poland and its surroundings. Global and local regression models have been compared using various statistics. It has been stated that local model approach is better suited for spatial modeling of air temperature than the global one, as it takes into account non-stationarity of the spatial process. Both models have been extended by the interpolation of regression residuals, and used for mapping air temperature field, and the interpolation results have been evaluated with the cross-validation (CV) approach. The incorporation of the spatially interpolated residuals leads to significant improvement of the results, especially by eliminating the zones of systematic over- or underestimations. Because local regression is better justified in terms of statistical specification, the residual kriging based on geographically weighted regression is recommended for spatial modeling of annual mean air temperature, instead of widely applied global regression based residual kriging models.

2

Application and validation of the residual kriging method for interpolation of the monthly precipitation field in Poland

Kryza M.

Roczniki Geomatyki

|

2008

|

T. 6, z. 1

107-113

EN

Residual kriging (RK) is applied to calculate spatial patterns of monthly precipitation in Poland. RK is one of the multi-dimensional interpolation schemes being used for spatial interpolation of various climatological data. The algorithm is supported by additional explanatory variables, which reflect physical processes responsible for spatial pattern of the interpolated phenomena. Here, the algorithm is implemented in the OpenSource GIS GRASS, supported by the R statistical package. These tools are found to be very flexible and efficient for this purpose. The RK results are compared with other interpolation procedures (Inverse Distance Method and Ordinary Kriging). Both visually and in terms of cross-validation errors, RK performs better than the other interpolation algorithms tested. The general statistics, Root Mean Square Errors and Mean Absolute Errors, are lower for RK than for the other methods compared, and the differences are statistically significant. The cross-validation errors are strongly correlated with the areas of high precipitation. There is also an increase of cross-validation error with the elevation a.s.l., but the increase is smaller for the RK than for the other interpolation algorithms used.

PL

W pracy zastosowano metodę krigingu resztowego (Residual Kriging, RK) do przestrzennej interpolacji miesięcznych sum opadu atmosferycznego w Polsce. Kriging resztowy jest jednym z algorytmów interpolacji wielowymiarowej, który znajduje szerokie zastosowanie w klimatologii. Wynika to z faktu, że RK uwzględnia dodatkowe zmienne niezależne (objaśniające), odpowiedzialne za przestrzenny opis procesów fizycznych kształtujących interpolowane zjawisko. W tej pracy algorytm zaimplementowany został w systemie GIS GRASS, współpracującym z pakietem statystycznym R. Obydwa środowiska działają na licencji OpenSource i okazały się być bardzo wydajnymi narzędziami do realizacji prezentowanego zadania. Wyniki interpolacji RK zostały porównane z otrzymanymi z zastosowaniem dwóch innych algorytmów, metody odwrotnych odległości (IDW) oraz krigingu zwykłego (OK). Porównanie zostało wykonane zarówno jakościowo (wizualnie), jak i ilościowo przez zastosowanie oceny krzyżowej. W obu przypadkach wyniki uzyskane RK są lepsze niż dla IDW i OK. Ogólne statystyki błędu oceny krzyżowej, RMSE i MAE, policzone dla RK, są niższe niż uzyskane dla IDW i OK, a różnice są istotne statystycznie. Wysokie błędy interpolacji są skorelowane przestrzennie z obszarami z wysokimi sumami opadów. Stwierdzono także wzrost błędów oceny krzyżowej z wysokością, który dla RK jest mniejszy niż dla IDW i OK.

3

Konstrukcja map temperatury powietrza Polski z wykorzystaniem GIS

Ustrnul Z., Czekierda D.

Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji

|

2003

|

Vol. 13a

243--254

PL

Podstawowym celem pracy jest prezentacja metody konstrukcji map charakterystyk temperatury powietrza obszaru Polski przy wykorzystaniu metod GIS. Konstrukcja map klimatycznych technikami GIS-u wymaga dwóch rodzajów danych. Pierwszym z nich są odpowiednie dane klimatyczne, którymi były średnie miesięczne i sezonowe wartości temperatur powietrza z 223 stacji z obszaru Polski i terenów sąsiednich z okresu 1961–2000. Drugi rodzaj danych stanowiły dane środowiskowe zawierające przede wszystkim informację o rzeźbie terenu, która odgrywa najistotniejszą rolę w kształtowaniu warunków termicznych powietrza. Pozostałe warstwy stanowiły dane dotyczące sieci hydrograficznej oraz administracyjnej. Przy konstrukcji map najtrudniejszy okazał się wybór najlepszej metody. Doświadczenia z innych krajów zdecydowały, że na wstępie do szczegółowych rozważań wzięto metodę regresji, kokrigingu oraz tzw. krigingu resztowego. Ostatecznie, po wykonaniu wielu prób, ze względu na najmniejsze błędy, do konstrukcji map postanowiono zastosować metodę krigingu resztowego. W pracy jako zmienne objaśniające wartości poszczególnych temperatur przyjęto i wykorzystano: wysokość nad poziomem morza, długość i szerokość geograficzną oraz odległość od morza dla stacji położonych do 100 km od wybrzeża Bałtyku. Wymieniona metoda posłużyła do konstrukcji podstawowych map temperatury powietrza oraz różnych charakterystyk pochodnych. Zamieszczono przykłady kilku map, które świadczą, że mapy cyfrowe pozwalają na uzyskiwanie różnego rodzaju informacji często o dużym znaczeniu praktycznym.

EN

The main objective of the study is the method’s presentation of the construction of air temperature maps for the territory of Poland through the application of contemporary GIS techniques. Construction of climate maps with the application of GIS tools requires 2 types of data. Firstly, there are relevant climatic data i.e. mean monthly and seasonal temperatures from 223 stations from the entire territory of Poland and neighboring areas from the period 1961–2000. Secondly, environmental data allowing spatial representation of the particular climatic component which basically are relief model as well as hydrographic and administrative layers. Decision for the application of the most appropriate spatialisation method was the most difficult in the study. A several spatial interpolation methods have been tested: ordinary kriging, cokriging and residual kriging. The last one – residual kriging – was chosen for the map constructions due to the best verification results. Several geographic parameters, including elevation, latitude, longitude, and distance to the Baltic coast (for stations located within 100 km) were used as predictor variables for air temperature estimation. Finally using the residual kriging method different air temperature maps have been constructed. GIS approach enabled for easy calculation and display of the area with specified thermal conditions and characteristics which can be extremely useful from the practical point of view.