1、18 西北師范大學(xué)本科畢業(yè)論文基于DEM的山區(qū)氣溫空間模擬方法 甘 肅 省 高 等 教 育 自 學(xué) 考 試畢 業(yè) 論 文基于DEM的山區(qū)氣溫空間模擬方法XXX專 業(yè)： 地理信息系統(tǒng) 主考學(xué)校： 西北師范大學(xué) 準(zhǔn)考證號(hào)： 指導(dǎo)教師姓名職稱： XXX 甘肅省高等教育自學(xué)考試辦公室印制2013年 11月19 日應(yīng)用型地理信息專業(yè)本科論文基于DEM的山區(qū)氣溫空間模擬方法Based on the temperature space mountain DEM simulation methodXXXXXXXXX3獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的論文是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除

2、了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包括其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包括為獲得高等教育自學(xué)考試或其他教育機(jī)構(gòu)的證書或?qū)W位而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。簽名： 日期： 目 錄獨(dú)創(chuàng)性聲明2目錄3摘 要41引言52地形調(diào)節(jié)統(tǒng)計(jì)模型的提出52.1、地理信息系統(tǒng)的概念及功能52.2氣溫模擬的常規(guī)統(tǒng)計(jì)模型92.3溫模擬的地形調(diào)節(jié)統(tǒng)計(jì)模型103應(yīng)用實(shí)例103.1、研究區(qū)概況113.2、GIS氣溫?cái)?shù)據(jù)庫的建立113.3、數(shù)字高程模型（DEM）的建立123.4、地形調(diào)節(jié)統(tǒng)計(jì)模型的實(shí)施和結(jié)果輸出133.5、模型驗(yàn)證144結(jié)論14參考

3、文獻(xiàn)16致謝17基于DEM的山區(qū)氣溫空間模擬方法XXX摘要：氣溫作為一種農(nóng)業(yè)資源是由太陽輻射到大氣形成的，在地球表面的分布與地表的地形特征密不可分（特別在山區(qū)），數(shù)字高程模型（簡稱DEM）作為一種地表形態(tài)的描述方式，在利用空間信息進(jìn)行各種專題分析研究和規(guī)劃決策過程中且有很大的實(shí)用價(jià)值，研究提出了以地理信息系統(tǒng)（GIS）為支撐，在常規(guī)統(tǒng)計(jì)模型的基礎(chǔ)上，利用地形的坡度、坡向因子進(jìn)行山區(qū)氣溫空間小尺度模擬的修正模型，從而為山區(qū)任一地域單元?dú)鉁乜臻g分布的快速計(jì)算提供了一種可行的方法，對山區(qū)氣溫資源的專題應(yīng)用具有重要的意義。理信息系統(tǒng)（GIS）為支撐，在常規(guī)統(tǒng)計(jì)模型的基礎(chǔ)上，利用地形的坡度、坡向因子進(jìn)行

4、山區(qū)氣溫空間小尺度模擬的修正模型，從而為山區(qū)任一地域單元?dú)鉁乜臻g分布的快速計(jì)算提供了一種可行的方法，對山區(qū)氣溫資源的專題應(yīng)用具有重要的意義。關(guān)鍵詞：數(shù)字高程模型（DEM);地理信息系統(tǒng)（GIS）;氣溫模擬；地形調(diào)節(jié)統(tǒng)計(jì)模型；山區(qū)Based on the temperature space mountain DEM simulation methodNan Yi Abstract: Temperature as a kind of agricultural resources is composed of solar radiation into the atmosphere, on the s

5、urface of the earth and the distribution of surface topographical features inseparable ( particularly in the mountain ), digital elevation model (DEM ) as a form of description, in the use of spatial information on various topics of research and planning decision process and has a great practical va

6、lue, research put forward with geographical information system ( GIS ) as the support, in the conventional statistical models based on the use of terrain, slope, slope factor of temperature in mountain area of small-scale simulation model, which is a mountainous area of any geographical unit tempera

7、ture spatial distribution of fast computing provides a practical method of temperature in mountain area resource, topical application of great significance.Keywords: digital elevation model (DEM); the geographic information system (GIS); the temperature simulation; Terrain adjust statistical model;

8、Mountain area181引言氣溫作為人類社會(huì)的一種自然資源，由于緯度、海陸分布以及地勢地貌與下墊面的特性不同，造成氣溫資源在空間分布上有明顯的區(qū)域差異。評估一個(gè)區(qū)域的氣溫資源方法很多。20世紀(jì)80年代以前，一般用離散點(diǎn)等直線法，這種方法很簡單，在地形不復(fù)雜的平原地區(qū)基本可用，但對以丘陵山地為主的山區(qū)用這種方法顯得十分粗糙，因?yàn)闆]有考慮地形的影響可能出現(xiàn)錯(cuò)誤的結(jié)論。自80年代以來，國內(nèi)學(xué)者也提出了很多不同的計(jì)算方法和模型，這些研究方法雖然能反應(yīng)整個(gè)區(qū)域的趨勢，但局部誤差較大，且計(jì)算繁瑣，計(jì)算量大。隨著地理信息系統(tǒng)（GIS）的迅速發(fā)展，在90年代后期，GIS技術(shù)開始被用于氣溫資源的定量評估

9、分析，提高了分辨率，進(jìn)而大大減少了工作量。氣溫是又太陽輻射到大氣形成的，在地球表面的分布與地表的地形特征密不可分，特別在山區(qū)，微觀地形復(fù)雜，影響程度不一，如何在氣象站點(diǎn)有限的情況下，提高山區(qū)氣溫空間模擬的精度，仍然是一個(gè)很值得研究的內(nèi)容。數(shù)字高程模型（DEM）作為一種地表形態(tài)的描述方式在，利用空間信息進(jìn)行各種專題分析研究和規(guī)劃決策過程中具有很大的實(shí)用價(jià)值，因此，本文提出了以地理信息系統(tǒng)為支撐，在常用統(tǒng)計(jì)模型的基礎(chǔ)上，利用坡度、坡向因子進(jìn)行山區(qū)氣溫空間小尺度模擬的修正模型地形調(diào)節(jié)統(tǒng)計(jì)模型，并在青海湖附近進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用，取得了較好的效果。2 地形調(diào)節(jié)統(tǒng)計(jì)模型的提出2.1地理信息系統(tǒng)的概念及功能地理

10、信息系統(tǒng)（Geographical Information System,GIS）是一種決策支持系統(tǒng)，它具有信息系統(tǒng)的各種特點(diǎn)。地理信息系統(tǒng)與其它信息系統(tǒng)的主要區(qū)別在于其存儲(chǔ)和處理的信息是經(jīng)過地理代碼，地理位置及與該位置有關(guān)的地物屬性信息成為信息檢索的重要部分。在地理信息系統(tǒng)中，現(xiàn)實(shí)世界被表達(dá)成一系列的地理要素和地理現(xiàn)象，這些地理特征至少由空間位置參考信息和非位置信息兩個(gè)組成部分。地理信息系統(tǒng)是一門多技術(shù)交叉的空間信息科學(xué)，它依賴于地理學(xué)、測繪學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)等基礎(chǔ)性學(xué)科，又取決于計(jì)算機(jī)硬件與軟件技術(shù)、航天技術(shù)、遙感技術(shù)和人工智能與專家系統(tǒng)技術(shù)的進(jìn)步與成就。此外地理信息系統(tǒng)又是一門以應(yīng)用為目的的信息

11、產(chǎn)業(yè)，它的應(yīng)用可深入到各行各業(yè)。地理信息系統(tǒng)處理、管理的對象是多種地理空間實(shí)體數(shù)據(jù)及其關(guān)系，包括空間定位數(shù)據(jù)、圖形數(shù)據(jù)、遙感圖像數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)等，用于分析和處理在GIS系統(tǒng)一般由5個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成: (1)數(shù)據(jù)獲取和處理系統(tǒng); (2)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DBMS); (3)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng); (4)數(shù)據(jù)查詢系統(tǒng); (5)數(shù)據(jù)輸出系統(tǒng)。定地理區(qū)域內(nèi)分布的各種現(xiàn)象和過程，解決復(fù)雜的規(guī)劃、決策和管理問題。通過上述的分析和定義可提出GIS的如下基本概念：1.GIS的物理外殼是計(jì)算機(jī)化的技術(shù)系統(tǒng)，它又由若干個(gè)相互關(guān)聯(lián)的子系統(tǒng)構(gòu)成，如數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理和分析子系統(tǒng)、圖像處理子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)

12、產(chǎn)品輸出子系統(tǒng)等，這些子系統(tǒng)的優(yōu)劣、結(jié)構(gòu)直接影響著GIS的硬件平臺(tái)、功能、效率、數(shù)據(jù)處理的方式和產(chǎn)品輸出的類型。2.GIS的操作對象是空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)，即點(diǎn)、線、面、體這類有三維要素的地理實(shí)體?？臻g數(shù)據(jù)的最根本特點(diǎn)是每一個(gè)數(shù)據(jù)都按統(tǒng)一的地理坐標(biāo)進(jìn)行編碼，實(shí)現(xiàn)對其定位、定性和定量的描述、這是GIS區(qū)別于其它類型信息系統(tǒng)的根本標(biāo)志，也是其技術(shù)難點(diǎn)之所在。3.GIS的技術(shù)優(yōu)勢在于它的數(shù)據(jù)綜合、模擬與分析評價(jià)能力，可以得到常規(guī)方法或普通信息系統(tǒng)難以得到的重要信息，實(shí)現(xiàn)地理空間過程演化的模擬和預(yù)測。4. GIS與測繪學(xué)和地理學(xué)有著密切的關(guān)系。大地測量、工程測量、礦山測量、地籍測量、航空攝影測量和遙感技

13、術(shù)為GIS中的空間實(shí)體提供各種不同比例尺和精度的定位數(shù)；電子速測儀、GPS全球定位技術(shù)、解析或數(shù)字?jǐn)z影測量工作站、遙感圖像處理系統(tǒng)等現(xiàn)代測繪技術(shù)的使用，可直接、快速和自動(dòng)地獲取空間目標(biāo)的數(shù)字信息產(chǎn)品，為GIS提供豐富和更為實(shí)時(shí)的信息源，并促使GIS向更高層次發(fā)展。地理學(xué)是GIS的理論依托。(1)數(shù)據(jù)的分析和利用 數(shù)據(jù)的空間分析包括靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的數(shù)據(jù)分析。靜態(tài)數(shù)據(jù)分析指根據(jù)在一定時(shí)間段內(nèi)不變的固有數(shù)據(jù)信息進(jìn)行的分析,例如交通事故的區(qū)域分布分析,對某一地區(qū)交通事故發(fā)生的特征和發(fā)生頻率進(jìn)行分析,并通過建立數(shù)學(xué)模型,對交通事故的相關(guān)因素進(jìn)行分析。分析的結(jié)果可以通過圖形或報(bào)表的形式輸出,提供給交通管理者和

14、交通參與者;動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)分析也可稱為在線分析,它可以提供更方便、更實(shí)際的道路交通安全評價(jià),從而對決策者迅速采取適當(dāng)?shù)木o急援助方案和交通控制措施提供幫助,并且通過車載通信設(shè)備和道路上的信息顯示屏,對進(jìn)入危險(xiǎn)地段的交通參與者提供警示信息(2)GIS的功能框圖：圖1 GIS功能圖(3)DEM的概念DTM英文全名：Digital Terrian Module 數(shù)字地形模型。是地形地表屬性信息（如高程、坡度、坡向）的數(shù)字表達(dá)，是帶有空間特征信息和地形屬性特征信息的數(shù)字描述。數(shù)字地面模型是利用一個(gè)任意坐標(biāo)系中大量選擇的已知x、y、z的坐標(biāo)點(diǎn)對連續(xù)地面的一個(gè)簡單的統(tǒng)計(jì)表示，或者說，DTM就是地形表面形態(tài)屬性信息

15、的數(shù)字表達(dá)，是帶有空間位置特征和地形屬性特征的數(shù)字描述。地形表面形態(tài)的屬性信息一般包括高程、坡度、坡向等。數(shù)字高程模型(DEM)，也稱數(shù)字地形模型(DTM)，是一種對空間起伏變化的連續(xù)表示方法。由于DTM 隱含有地形景觀的意思，所以，常用DEM，以單純表示高程。盡管DEM 是為了模擬地面起伏而開始發(fā)展起來的，但也可以用于模擬其它二維表面的連續(xù)高度變化，如氣溫、降水量等。對于一些不具有三維空間連續(xù)分布特征的地理現(xiàn)象，如人口密度等，從宏觀上講，也可以用DEM 來表示、分析和計(jì)算。(4)DEM 的表示方法A.擬合法 擬合法是指用數(shù)學(xué)方法對表面進(jìn)行擬合，主要利用連續(xù)的三維函數(shù)(如富立葉級數(shù)、高次多項(xiàng)式

16、等)。但對于復(fù)雜的表面，進(jìn)行整體的擬合是不可行的，所以，通常采用局部擬合法。局部擬合法將復(fù)雜表面分成正方形的小塊，或面積大致相等的不規(guī)則形狀的小塊，用三維數(shù)學(xué)函數(shù)對每一小塊進(jìn)行擬合，由于在小塊的邊緣，表面的坡度不一定都是連續(xù)變化的，所以應(yīng)使用加權(quán)函數(shù)來保證小塊接邊處的匹配。 用擬合法表示DEM 雖然在地形分析中用的不多，但在其它類型的機(jī)助設(shè)計(jì)系統(tǒng)(如飛機(jī)、汽車等的輔助設(shè)計(jì))中應(yīng)用廣泛。 B.等值線 等值線是地圖上表示DEM 的最常用方法，但并不適用于坡度計(jì)算等地形分析工作，也不適用于制作暈渲圖、立體圖等。 C.格網(wǎng)DEM 格網(wǎng)DEM是DEM的最常用的形式，其數(shù)據(jù)的組織類似于圖像柵格數(shù)據(jù)，只是每

17、個(gè)象元的值是高程值。即格網(wǎng)DEM 是一種高程矩陣(如下圖)。其高程數(shù)據(jù)可直接由解析立體測圖儀獲取，也可由規(guī)則或不規(guī)則的離散數(shù)據(jù)內(nèi)插產(chǎn)生。格網(wǎng)DEM 的優(yōu)點(diǎn)是：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單，便于管理；有利于地形分析，以及制作立體圖。 其缺點(diǎn)是：格網(wǎng)點(diǎn)高程的內(nèi)插會(huì)損失精度；格網(wǎng)過大會(huì)損失地形的關(guān)鍵特征，如山峰、洼坑、山脊等；如不改變格網(wǎng)的大小，不能適用于起伏程度不同的地區(qū)；地形簡單地區(qū)存在大量冗余數(shù)據(jù)。100 110 120 140 110 105 90120 115 130 135 120 110 100135 120 120 130 130 120 110145 130 115 120 120 115 118

18、150 140 135 130 135 120 110145 135 150 140 138 125 120(5)不規(guī)則三角網(wǎng)DEM(TIN)不規(guī)則三角網(wǎng)DEM 直接利用原始采樣點(diǎn)進(jìn)行地形表面的重建，由連續(xù)的相互聯(lián)接的三角面組成，三角面的形狀和大小取決于不規(guī)則分布的觀測點(diǎn)的密度和位置。不規(guī)則三角網(wǎng)DEM 的優(yōu)點(diǎn)是：能充分利用地貌的特征點(diǎn)、線，較好地表示復(fù)雜地形；可根據(jù)不同地形，選取合適的采樣點(diǎn)數(shù)；進(jìn)行地形分析和繪制立體圖也很方便。其缺點(diǎn)是：由于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因而不便于規(guī)范化管理，難以與矢量和柵格數(shù)據(jù)進(jìn)行聯(lián)合分析。2.2 氣溫模擬的常規(guī)統(tǒng)計(jì)模型關(guān)于氣溫的推算方法，目前主要有如下兩種，一是先將影響

19、一地溫度（或兩地溫差）的要素分解為若干訂正項(xiàng)，然后進(jìn)行綜合，得出任意地點(diǎn)溫度的推算值，是建立溫度與其影響要素之間的多元統(tǒng)計(jì)模型，用以進(jìn)行溫度推算。這里考慮到以地理信息系統(tǒng)為技術(shù)工具，所選用的方法是：根據(jù)實(shí)測站點(diǎn)的氣溫，建立氣溫因子位置、地形等因子間的關(guān)系，模擬氣溫的空間變化規(guī)律。該類模型可表示為: Tn=f(.h) 式中、分別是觀測站點(diǎn)的維度；h是觀測站點(diǎn)的海拔高度。其中海拔高度、維度因子一般對氣溫表現(xiàn)密切相關(guān)，在溫度場要素成單向化分布的一階情況下，可簡單的表述為多元一次回歸方程 Tn=a0+a1+a2+a3h如圖： 圖2 氣溫模擬統(tǒng)計(jì)圖2.3 氣溫模擬的地形調(diào)節(jié)統(tǒng)計(jì)模型我們知道，溫度是由太陽

20、輻射到達(dá)大氣形成，與輻射強(qiáng)度成正比，輻射強(qiáng)，溫度高；輻射低，溫度低。山常規(guī)統(tǒng)計(jì)模型模擬得到的氣溫，沒有考慮地形對它的影響。因此，在考慮地形（坡度、坡向）特征的情況下，根據(jù)上述面輻射強(qiáng)度與地形的函數(shù)關(guān)系，實(shí)際的氣溫值下面的函數(shù)得到 Tr=Thcos1/cos2式中Tr為地形調(diào)節(jié)統(tǒng)計(jì)模型模擬的氣溫值；Th為常規(guī)統(tǒng)計(jì)模型模擬的氣溫值。在由常規(guī)統(tǒng)計(jì)模型模擬氣溫的過程中，假設(shè)忽略除地形外其他所有因素所帶來的誤差，理論上，常規(guī)統(tǒng)計(jì)模型模擬的溫度在陰坡比實(shí)際的氣溫高，在陽坡比實(shí)際的氣溫低。因此，從站點(diǎn)氣溫測定方向和氣溫模擬方法來看，我們可以把太陽天頂角假設(shè)為45°，太陽方位角設(shè)為180°

21、，由此，上述地形調(diào)節(jié)統(tǒng)計(jì)模型為Tr=Th（cosa-sinccosa）3應(yīng)用實(shí)例  結(jié)合國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目“遙感和GIS支持下的蝗蟲生境模型和技術(shù)系統(tǒng)研究”，我在何建軍教授的帶領(lǐng)下也參與了利用所提出的地形調(diào)節(jié)統(tǒng)計(jì)模型對環(huán)青海湖地區(qū)的氣溫空間分布進(jìn)行模擬，目的在于進(jìn)行氣溫與草地蝗蟲發(fā)生關(guān)系的研究。3.1 研究區(qū)概況環(huán)青海湖地下即青海湖周邊地區(qū)，總面積16730m²。它地處青藏高原的東北方向，位于99°36´E-100°47´E和36°32´N-37°15´N。地形上為宜湖泊盆地，四

22、周為高山阻擋，區(qū)內(nèi)地形復(fù)雜多樣，海拔高度差異明顯。其北、東、南側(cè)的山地海拔大多在4200m以上。典型的高遠(yuǎn)大陸性氣候，以干旱、寒冷和多風(fēng)為主要特征。如圖：圖3 研究區(qū)概況3.2 GIS氣溫?cái)?shù)據(jù)庫的建立 GIS數(shù)據(jù)庫是某一區(qū)域內(nèi)關(guān)于一定地理要素特征的數(shù)據(jù)集合，也稱為空間數(shù)據(jù)庫。每個(gè)氣象臺(tái)站都有幾十年的氣象觀測資料。集青海湖地區(qū)鄰近13個(gè)氣象觀測點(diǎn)的多年月均溫資料及各站點(diǎn)的維度和海拔高度，建立了幾月均溫資源GIS數(shù)據(jù)庫。在該數(shù)據(jù)庫中每個(gè)氣象站臺(tái)在空間上用一個(gè)點(diǎn)表示，根據(jù)其經(jīng)緯度，確定其空間位置。該數(shù)據(jù)庫在GIS中位一個(gè)點(diǎn)層，每個(gè)點(diǎn)的屬性數(shù)據(jù)即為月均溫資源的要素值。建立該點(diǎn)圖層時(shí)為避免數(shù)字化的繁瑣，

23、我們將氣象臺(tái)站的位置和觀測名寫成一個(gè)英文文本文件，利用ARC/INFO把此文本文件轉(zhuǎn)換成點(diǎn)層coverage數(shù)據(jù)。基于GIS平均氣溫空間分布推算模型。方法以多年平均氣溫為研究對象,應(yīng)用普通克里格插值法(OK)、反距離權(quán)重插值法(IDW)、樣條插值法(SPLINE)以及混合插值法(MLR)對海南島18個(gè)長期氣象觀測站19792008年逐月氣溫資料進(jìn)行了空間柵格化,通過不同插值方法的對比分析,選擇針對海南島多年平均氣溫相對最優(yōu)的插值方法。結(jié)果通過對近30年的平均氣溫4種插值方法的誤差分析,發(fā)現(xiàn)插值法精度順序?yàn)镸LRIDWOKSPLINE。基于海南島DEM影像的"多元線性回歸+殘差插值&q

24、uot;的小網(wǎng)格插值法即混合插值法(MLR)在海南島平均氣溫空間插值效果最好;平均氣溫空間分布特征除具有明顯的南高北低的緯度地帶性以及隨海拔升高逐漸降低的垂直地帶性外,沿岸地區(qū)氣溫呈略高于內(nèi)陸地區(qū)趨勢;海南島各月氣溫遞減率在0.380.85/100m,年均氣溫遞減率約為0.74/100m,在不同區(qū)域不同時(shí)間條件下,氣溫對于海拔高度的遞減率不同。結(jié)論該研究為農(nóng)業(yè)氣象要素連續(xù)分布狀況獲取和建立精確空間分布推斷模型提供依據(jù)。3.3 數(shù)字高程模型（DEM）的建立 氣溫資源的分布與地形特征緊密相連，在GIS中要分析一個(gè)地區(qū)氣溫資源，必須建立該區(qū)的數(shù)字高程模型，它是帶有空間位置特征和地形屬性特征的數(shù)字描述

25、。利用青海氣象中心所提供的1:25（96°E-102°E和35°N-38°N)的等高線矢量數(shù)據(jù)（ARC/LNFO格式）及數(shù)字化1:10萬（9936E-10047E和3632N-3715N）的地形圖資料，建立了環(huán)青海湖鄰近地區(qū)1:25萬及環(huán)青海湖地區(qū)1:10萬的矢量和柵格結(jié)構(gòu)的地形、經(jīng)度和緯度等空間數(shù)據(jù)庫。利用ARC/INFO地理信息系統(tǒng)，對研究區(qū)內(nèi)的實(shí)測氣溫資源和地形等空間數(shù)據(jù)庫，分別進(jìn)行投影轉(zhuǎn)換，形成統(tǒng)一的地圖投影坐標(biāo)系統(tǒng)。如圖：圖4 DEM的建立3.4 地形調(diào)節(jié)統(tǒng)計(jì)模型的實(shí)施和結(jié)果輸出 這里，我們以青海湖地區(qū)2011年7月的月氣溫空間模擬為例，說明地

26、形調(diào)節(jié)統(tǒng)計(jì)模型的實(shí)施過程。首先，選用青海湖地區(qū)鄰近13個(gè)氣象觀測站點(diǎn)2011年7月的月均溫和地形資料，采用多元一次線性回歸方法，得出環(huán)青海湖地區(qū)1997年5月的月均溫統(tǒng)計(jì)模型為 Th=68.198-1.1*10³*10²X-6.85*10³*10³Y-8.25*10³H (R²=0.95)式中X、Y分別為UTM投影的X、Y值；H為海拔高度（m）。 其次，利用ARC/INFO系統(tǒng)產(chǎn)生研究的X坐標(biāo)柵格圖，Y坐標(biāo)柵格圖和海拔高度柵格圖以及由數(shù)字高程模型（DEM)提取研究區(qū)的坡度圖和坡向圖（柵格大小為250m*250m）。 最后，利用地形調(diào)節(jié)

27、統(tǒng)計(jì)模型在ARC/TNFO的CRID模塊下進(jìn)行各種運(yùn)算，得到由地形調(diào)節(jié)統(tǒng)計(jì)模型產(chǎn)生的環(huán)青海湖地區(qū)1997年5月的月均溫空間數(shù)據(jù)庫和柵格空間分布圖。 從上述模型中可以看出，研究區(qū)內(nèi)任一柵格單元的氣溫與其所在的經(jīng)度、緯度和海拔高度密切相關(guān)。環(huán)青海湖地區(qū)的氣溫隨著經(jīng)度和緯度的增加而減少，其總體分布有自西北向東南遞減的規(guī)律。多元統(tǒng)計(jì)回歸模型可以反應(yīng)氣溫的總體分布趨勢，通過引入坡度和坡向因子，可以消除地形因子的影響，反應(yīng)局部地區(qū)的異常變化。如圖圖5 結(jié)果輸出3.5 模型驗(yàn)證 由于某一位置實(shí)際氣溫獲取的不可能性，且在鄰近13個(gè)氣象觀測站點(diǎn)中具有4個(gè)觀測站點(diǎn)具有坡度，所以在進(jìn)行模型驗(yàn)證時(shí)，采用了2011年7

28、月和2011年8月兩次模擬的月均溫結(jié)果，用絕對誤差值大小進(jìn)行常規(guī)統(tǒng)計(jì)模型和地形調(diào)節(jié)統(tǒng)計(jì)模型的精度比較分析。絕對誤差計(jì)算公式 Tm=T1-T2式中Tm為氣候模擬誤差值，T1為檢測站點(diǎn)的實(shí)測值；T2為檢查站點(diǎn)的模擬值，對于常規(guī)統(tǒng)計(jì)模型為Tm值，對于地形調(diào)節(jié)統(tǒng)計(jì)模型為Tr值。從分析數(shù)據(jù)可以看出地形調(diào)節(jié)統(tǒng)計(jì)模型早模擬精度上比常規(guī)的統(tǒng)計(jì)模型都有不同成度的提高，從而也說明了在山區(qū)微觀地形對氣溫分布的影響是不可忽略的。 表1 四個(gè)氣象測站點(diǎn)的地形特征站名坡度坡向民 和2.1625.2江西元0.91347.8剛 察3.82239.85天 峻2.0344.24 結(jié)論1)多元統(tǒng)計(jì)模型反映了氣溫因子在空間上的宏觀變

29、化規(guī)律，尤其是消除了海拔高度對氣溫空間分布影響；在常規(guī)統(tǒng)計(jì)模型的基礎(chǔ)上，引入地形因子（坡度和坡向），進(jìn)行地形因子的影響校正，從而消除了常規(guī)統(tǒng)計(jì)模型在局部位置上的誤差。因此，在氣象觀測站點(diǎn)有限的情況下，采用本文所提出的地形調(diào)節(jié)統(tǒng)計(jì)模型，進(jìn)行山區(qū)氣溫小尺度空間模擬，建立空間分布式數(shù)據(jù)庫，是一種可行的方法。2)基于朗伯體假設(shè)的面輻射強(qiáng)度“地形影響”校正，僅對限定范圍的入射角和反射角有效，而且可能對“地形影響”過度補(bǔ)償。在采用基于朗伯體假設(shè)的地形統(tǒng)計(jì)模型進(jìn)行氣溫空間模擬的“地形影響”校正時(shí)，是不是也存在同樣的問題，由于受到實(shí)際監(jiān)測數(shù)據(jù)的限制，有待今后進(jìn)一步探討。另外利用這種方法進(jìn)行山區(qū)其它氣候要素的研

30、究（如降水量的空間分布模擬）也是非常方便的。 總之GIS現(xiàn)在已被許多學(xué)科廣泛接受，并且GIS當(dāng)前的發(fā)展形勢很好,但由于其發(fā)展歷史較短，存在著許多不足之處，基于DEM的山區(qū)氣溫空間模擬方法已經(jīng)被應(yīng)用于各領(lǐng)域的GIS研究。因此仍需要專業(yè)人員不斷的努力，推動(dòng)新的產(chǎn)品、新的軟件來促進(jìn)地理信息系統(tǒng)科學(xué)的發(fā)展。參考文獻(xiàn)：1李旭祥 GIS在環(huán)境科學(xué)與工程中的應(yīng)用 電子工業(yè)出版社:3、69103 2郭曉虹 淺談地理信息系統(tǒng)及其應(yīng)用 內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì)2001年第2期:42-43。 3李梅,朱紅旗 可視化與地理信息系統(tǒng)東北測繪24卷2001年第4期:3-4。4陳軍. GIS 空間數(shù)據(jù)模型的基本問題與學(xué)術(shù)前沿J . 地理學(xué)報(bào),1995 ,50 (增刊):24 - 33.5陳軍. 論加強(qiáng)對我國GIS 發(fā)展的宏觀協(xié)調(diào)與管理J . 地理信息世界, 1996 ,11 - 14.6陳軍. 多尺度空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)與發(fā)展 J . 中國測繪,1999 ,8 - 22.7陳軍. 關(guān)于測繪與可持續(xù)發(fā)展的若干思考J . 測繪通報(bào),200