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.
2
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
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.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.