一種局部山地區(qū)域的溫度日變化基線的構(gòu)建方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及構(gòu)建局部山地區(qū)域的溫度日變化基線的數(shù)據(jù)處理技術(shù)領(lǐng)域，具體為一 種局部山地區(qū)域的溫度日變化基線的構(gòu)建方法。
【背景技術(shù)】
[0002] -般來(lái)說(shuō)，海拔升高或降低一百多米所導(dǎo)致的溫度變化，就相當(dāng)于煒度變化一度 引起的溫度變化，所以云南等山地區(qū)域素有"一山分四季、十里不同天"的說(shuō)法。溫度基本 格局及變化，是多種自然地理?xiàng)l件及其人為活動(dòng)綜合影響的結(jié)果。假設(shè)某片山地區(qū)域的溫 度日平均變化遵從一定的規(guī)律，反映這個(gè)規(guī)律的曲線就叫日變化基線，本發(fā)明就是有關(guān)構(gòu) 建這條基線的技術(shù)和方法。
[0003] 云南山地區(qū)域特殊的地理和氣候條件，形成了其宏觀上"年溫差小，日溫差大"的 特點(diǎn)。但是從微觀一點(diǎn)的角度上講，其不同日期的氣溫變化也是有差異的。對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比 分析，發(fā)現(xiàn)天氣變化是存在一定周期性的規(guī)律的，日觀測(cè)數(shù)據(jù)有3到7天不等的上下波動(dòng)規(guī) 律，主要是西北利亞的干冷空氣和來(lái)自海洋的暖濕空氣的環(huán)流影響導(dǎo)致的。一般情況下，3 到7天之內(nèi)氣溫的變化會(huì)維持在某一個(gè)比較穩(wěn)定的范圍之內(nèi)，不會(huì)出現(xiàn)突然降溫或者升溫 的氣溫變化，但是3到7天之后，或因?yàn)闅饬饔绊憣?dǎo)致云量變大太陽(yáng)輻射減少，或?qū)е陆邓?等原因，使得氣溫驟降，明顯與之前的氣溫并不在一個(gè)變化曲線上。獨(dú)特的天氣變化規(guī)律， 導(dǎo)致直接用溫度的均值來(lái)描述其變化規(guī)律，缺乏一定的準(zhǔn)確性，因此本研究提出了一種"溫 度基線"模型來(lái)描述溫度的平均日變化規(guī)律。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種局部山地區(qū)域的溫度日變化基線的構(gòu)建方法，以解決 上述【背景技術(shù)】中提出的問(wèn)題。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案： 一種局部山地區(qū)域的溫度日變化基線的構(gòu)建方法，包括如下步驟： 51、 將原始溫度數(shù)據(jù)以3天到7天為一個(gè)小周期，分成多個(gè)溫度數(shù)據(jù)組，根據(jù)目視和計(jì) 算的方法去除掉異常溫度值，生成若干個(gè)小周期溫度數(shù)據(jù)組T。； 52、 用溫度數(shù)據(jù)組T。分別求出每個(gè)小周期的每一個(gè)所需時(shí)刻的平均溫度值，生成溫度 數(shù)據(jù)集合avg。； 53、 在每個(gè)小周期中，用每一天的溫度值與相應(yīng)時(shí)刻的平均值avg。做減法，得到每天每 個(gè)所需時(shí)刻的距平值集合T1; 54、 在每個(gè)小周期中，把S2中每一天所有時(shí)刻的距平值集合T1總體做平均，得到每天 一個(gè)平均距平值avg1; 55、 在每個(gè)小周期中，用SI溫度數(shù)據(jù)組T。與平均距平值avgi相減，得到一個(gè)每一天每 個(gè)所需時(shí)刻的溫度接近平均曲線的溫度值T2; 56、 根據(jù)S5中所得出來(lái)的所有周期數(shù)據(jù)的T2，求出24小時(shí)的平均溫度值avgT，再以此 做溫度日變化基線模型Y。
[0006] 優(yōu)選的，S3中T1為正值代表某天的溫度變化曲線在平均溫度曲線上方，Ti為負(fù)值 則代表某天的溫度變化曲線在平均溫度曲線下方，1\的絕對(duì)值代表每個(gè)時(shí)刻的溫度值距離 平均溫度值的距離。
[0007] 本發(fā)明提出的一種局部山地區(qū)域的溫度日變化基線的構(gòu)建方法，最大限度的消除 了溫度變化對(duì)均值的影響，更加準(zhǔn)確的描述了溫度的日變化規(guī)律。本發(fā)明適用于山地氣象 臺(tái)站及周邊區(qū)域的溫度表達(dá)的日變化規(guī)律，并用曲線表示其變化過(guò)程，消除大氣環(huán)流的3 到7天周期的平均振幅影響，以獲得該區(qū)域上的、本質(zhì)上由自然地理區(qū)位和人為活動(dòng)格局 影響的日變化數(shù)據(jù)，并以該數(shù)據(jù)的某個(gè)時(shí)間期限內(nèi)的時(shí)刻平均值為樣本數(shù)據(jù)，以指數(shù)函數(shù) 為基本模型，利用回歸統(tǒng)計(jì)方法，得出該觀測(cè)站點(diǎn)的"日溫度變化基線"基線。
[0008] 本發(fā)明利用計(jì)算機(jī)、衛(wèi)星遙感和地理信息系統(tǒng)技術(shù)，模擬和表達(dá)任何時(shí)刻任何地 點(diǎn)的溫度及變化關(guān)鍵技術(shù)，可應(yīng)用農(nóng)業(yè)、林業(yè)、生態(tài)和自然災(zāi)害等領(lǐng)域。由于溫度及時(shí)空格 局變化是影響農(nóng)林作物生長(zhǎng)、森林植被分布、自然災(zāi)害發(fā)生的重要因子，為了實(shí)現(xiàn)溫度場(chǎng)的 時(shí)空變化的模擬和表達(dá)，利用氣象觀測(cè)臺(tái)站或觀測(cè)點(diǎn)的溫度的"時(shí)間基線"及"空間基線"， 疊加臺(tái)站觀距平觀測(cè)變量，以模擬和表達(dá)溫度場(chǎng)的時(shí)空格局及連續(xù)變化的方法。
【附圖說(shuō)明】
[0009] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例中會(huì)澤大橋鄉(xiāng)6個(gè)月平均溫度avg。隨時(shí)間變化曲線圖。
[0010] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例中溫度日變化基線模型Y的曲線圖。
[0011] 圖3為本發(fā)明提出的一種局部山地區(qū)域的溫度日變化基線的構(gòu)建方法的流程示 意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012] 如圖1-3所示，圖1為本發(fā)明實(shí)施例中會(huì)澤大橋鄉(xiāng)6個(gè)月平均溫度avg。隨時(shí)間變 化曲線圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例中溫度日變化基線模型Y的曲線圖；圖3為本發(fā)明提出的一 種局部山地區(qū)域的溫度日變化基線的構(gòu)建方法的流程示意圖。
[0013] 請(qǐng)參閱圖1-3,一種局部山地區(qū)域的溫度日變化基線的構(gòu)建方法，包括如下步驟： S1、獲得臺(tái)站多年的地表氣溫的歷史日觀測(cè)數(shù)據(jù)集合；該觀測(cè)數(shù)據(jù)集合可以以小時(shí)、半 小時(shí)、15分鐘等為時(shí)間間隔刻度，記錄每天的觀測(cè)值；一般要求數(shù)據(jù)集合中的每天觀測(cè)和 記錄的時(shí)刻是一致；多年歷史觀測(cè)數(shù)據(jù)可以是近30年的、20年、10年的、5年的或1年的； 利用計(jì)算機(jī)編程及程序、或者直接利用Excel工具，調(diào)入原始觀測(cè)數(shù)據(jù)集合，再利用 spss軟件進(jìn)行聚類分析，再根據(jù)分類結(jié)果將原始溫度數(shù)據(jù)分成若干的3天到7天不等的溫 度數(shù)據(jù)組。利用利用計(jì)算機(jī)編程及程序、或者直接利用Excel工具，畫出其變化折線或者散 點(diǎn)圖，利用目視去掉明顯異常值，再以3倍標(biāo)準(zhǔn)差為標(biāo)準(zhǔn)，將每個(gè)時(shí)刻大于標(biāo)準(zhǔn)的值作為異 常值去除。生成新的待處理溫度數(shù)據(jù)組T。。
[0014] 本實(shí)施方案中選取的是云南省曲靖市會(huì)澤縣大橋鄉(xiāng)的氣象站點(diǎn)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，時(shí)間 為2014年1月到2014年6月防火期間6個(gè)月的數(shù)據(jù)。所要建立的模型是自變量時(shí)刻t和 因變量溫度Y之間的模型。
[0015] S2、利用計(jì)算機(jī)編程及程序、或者直接利用Excel工具，調(diào)入Sl中小周期溫度數(shù)據(jù) 組T。，計(jì)算每天觀測(cè)時(shí)刻上的平均值avg。。本實(shí)驗(yàn)方案中，數(shù)據(jù)集合T。是按每天整小時(shí)時(shí) 刻進(jìn)行觀測(cè)和記錄，則avg。有24個(gè)時(shí)刻的均值，如圖1所示。
[0016] S3、將T。中的每天觀測(cè)數(shù)據(jù)減去平均值avg。，得到每天的觀察距平值集合T1J1S 正值代表某天的溫度變化曲線在平均溫度曲線上方，T1為負(fù)值則代表某天的溫度變化曲線 在平均溫度曲線下方，1\的絕對(duì)值代表每個(gè)時(shí)刻的溫度值距離平均溫度值的距離。
[0017] S4、將S2中每一天24個(gè)時(shí)刻的T1總體做平均，得到每一天一個(gè)平均距平值avgp
[0018] S5、用SI溫度數(shù)據(jù)組T。減去相對(duì)應(yīng)的當(dāng)天的平均距平值avgl，得到每天每一時(shí)刻 溫度接近平均曲線的溫度值T2。
[0019] S6、再將！^按照時(shí)刻做平均，得到24小時(shí)的平均溫度值avgT。以avgT為樣本數(shù) 據(jù)，在平均溫度avgT中的最高值的時(shí)刻分段，將數(shù)據(jù)分成兩部分，分別建立自變量時(shí)刻t和 因變量溫度Y之間的模型。依據(jù)檢驗(yàn)參數(shù)R2以及p值等，確定最佳回歸模型，以此作為日 變化基線。
[0020] 根據(jù)上述所得出的處理結(jié)果，最低溫出現(xiàn)在早上7時(shí)，最高溫出現(xiàn)在下午16時(shí)，所 以將數(shù)據(jù)從這兩個(gè)時(shí)刻處分成兩部分，進(jìn)行回歸。第一部分?jǐn)?shù)據(jù)是從7時(shí)到16時(shí)，第二部 分是16時(shí)到7時(shí)。其中avgT的n個(gè)時(shí)刻的排序方法為，從早上7時(shí)開始，時(shí)刻值即為7,順 延時(shí)刻值，到24時(shí)，時(shí)刻25為1時(shí)，直到時(shí)刻30代表早上6時(shí)。為了使模型更加準(zhǔn)確，涵 蓋所有的時(shí)刻變化。
[0021] 根據(jù)以上的方法對(duì)溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，對(duì)所得的平均溫度值avgT進(jìn)行分段回 歸。建立的自變量時(shí)刻t和因變量溫度Y之間的模型結(jié)果如下： 第一段7時(shí)到16時(shí)(時(shí)刻7到16): Y(7 16)=-0. 016t3+18. 6t-65. 940 模型檢驗(yàn)結(jié)果如下表I所示：
其中，以上檢驗(yàn)都是在置信水平0. 95上進(jìn)行計(jì)算的。
[0022] 根據(jù)以上的檢驗(yàn)結(jié)果的參數(shù)可以得出，兩個(gè)模型都是具有可行性的，最后得出的 模型曲線如圖2所示。
[0023] 根據(jù)上述得出的模型，可以對(duì)任意時(shí)刻的溫度進(jìn)行預(yù)測(cè)。
[0024] 假設(shè)，某一天的早上5點(diǎn)的溫度為Yid=KTC,預(yù)測(cè)下午14點(diǎn)的溫度。帶入模型中， 則可以得出： 早上5點(diǎn)均溫（t值為29):Y(5)= 6. 74°C下午14點(diǎn)均溫（t值為14):Y(14)= 15. 16°C 早上5點(diǎn)實(shí)際均溫：Ad=Y。-Y(5)=3.26°C 下午 14 點(diǎn)預(yù)測(cè)溫度：Y(14,Ad)=Y(14)+Ad=18. 42C 根據(jù)以上方法，就可以在已知任一時(shí)刻的實(shí)際溫度的基礎(chǔ)上，預(yù)測(cè)任一時(shí)刻的溫度值。 [0025] 以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其 發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種局部山地區(qū)域的溫度日變化基線的構(gòu)建方法，其特征在于；包括如下步驟： 51、 將原始溫度數(shù)據(jù)以3天到7天為一個(gè)小周期，分成多個(gè)溫度數(shù)據(jù)組，根據(jù)目視和計(jì) 算的方法去除掉異常溫度值，生成若干個(gè)小周期溫度數(shù)據(jù)組T。； 52、 用溫度數(shù)據(jù)組T。分別求出每個(gè)小周期的每一個(gè)所需時(shí)刻的平均溫度值，生成溫度 數(shù)據(jù)集合avg。； 53、 在每個(gè)小周期中，用每一天的溫度值與相應(yīng)時(shí)刻的平均值avg。做減法，得到每天每 個(gè)所需時(shí)刻的距平值集合T1; 54、 在每個(gè)小周期中，把S2中每一天所有時(shí)刻的距平值集合T1總體做平均，得到每天 一個(gè)平均距平值avg1; 55、 在每個(gè)小周期中，用SI溫度數(shù)據(jù)組T。與平均距平值avgi相減，得到一個(gè)每一天每 個(gè)所需時(shí)刻的溫度接近平均曲線的溫度值T2; 56、 根據(jù)S5中所得出來(lái)的所有周期數(shù)據(jù)的T2，求出24小時(shí)的平均溫度值avgT，再以此 做溫度日變化基線模型。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種局部山地區(qū)域的溫度日變化基線的構(gòu)建方法，其特征在 于：S3中T1為正值代表某天的溫度變化曲線在平均溫度曲線上方，Ti為負(fù)值則代表某天的 溫度變化曲線在平均溫度曲線下方，1\的絕對(duì)值代表每個(gè)時(shí)刻的溫度值距離平均溫度值的 距離。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種局部山地區(qū)域的溫度日變化基線的構(gòu)建方法，包括如下步驟：S1、將原始溫度數(shù)據(jù)以3天到7天為一個(gè)小周期，分成多個(gè)溫度數(shù)據(jù)組T0；S2、用T0分別求出每個(gè)小周期的每一個(gè)所需時(shí)刻的平均溫度值，生成溫度數(shù)據(jù)集合avg0；S3、在每個(gè)小周期中，用每一天的溫度值與相應(yīng)時(shí)刻的平均值avg0做減法，得到每天每個(gè)所需時(shí)刻的距平值集合T1；S4、在每個(gè)小周期中，把S2中每一天所有時(shí)刻的距平值集合T1總體做平均，S5、在每個(gè)小周期中，用T0與平均距平值相減，得到溫度值T2；S6、根據(jù)S5中所得出來(lái)的所有周期數(shù)據(jù)的T2，再以此做溫度日變化基線模型Y。本發(fā)明最大限度的消除了溫度變化對(duì)均值的影響，更加準(zhǔn)確的描述了溫度的日變化規(guī)律。
【IPC分類】G06F19/00
【公開號(hào)】CN105069292
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510477839
【發(fā)明人】周汝良
【申請(qǐng)人】周汝良
【公開日】2015年11月18日
【申請(qǐng)日】2015年8月7日