📄Работа №176455
Тема: Пространственный анализ сети мониторинга атмосферы в Африке
Тип работы
Магистерская диссертация
Предмет
гидрология
Объем:
91 листов
Год:
2022
Просмотров:
71
5600
руб.
🛒 Купить работу
Не подходит эта работа?
Закажите новую по вашим требованиям
Узнать цену на написание
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
Настоящий учебно-методический информационный материал размещён в ознакомительных и исследовательских целях и представляет собой пример учебного исследования. Не является готовым научным трудом и требует самостоятельной переработки.
📋 Содержание
Сокращения 2
Содержание 2
Введение 4
1. Проблема анализа пространственно-распределенной информации по
окружающей среде 7
1.1 Подходы к анализу характеристик распределений точечных объектов8
1.2 Организация метеорологических наблюдений в восточной Африке . 10
1.2.1 Требования к размещению метеорологических станций 12
1.2.2 Состав метеорологических станций 13
1.2.3 Анализ периодов наблюдений на станциях по данным в открытом
доступе 15
1.3. Исследуемая территория 17
1.3.1 Физико-географические особенности восточной Африки 17
1.3.2 Термический режим восточной Африки 20
1.3.3 Сеть метеорологических наблюдений в восточной Африке 22
2. Методы анализа пространственных распределений точек 25
2.1 Методы оценки плотности сети точек наблюдений 26
2.2.1 Построения гистограмма расстояний между точками 26
2.1.1 Метод ближайшего соседа 27
1.1 Методы оценки кластерности сети точек наблюдений 29
1.1.1 Метод квадратов 29
~ ~ ~ „ л . 30
1.1.2 Диаграмма Моришита
1.1.3 Метод полигонов Вороного 32
3. Интерполяция данных 33
3.1 Методы интерполяции 34
3.1.1 Метод кригинг 34
3.1.2 Метод обратных расстояний 40
3.2 Методы оценки точности интерполяции 43
4. Результаты пространственного анализа сети метеорологических станций в
восточноафриканском сообществе 45
4.1 Результаты анализа оценки плотности сети точек наблюдений 45
4.2 Результаты анализа оценки кластерности сети точек наблюдений 49
5. Интерполяция температуры воздуха 57
5.1 Интерполяция методом кригинга и методом обратных расстояний... 60
5.1.1 Построение вариограммы 60
5.1.2 Построение поля распределения температуры методом кригинга и
методом обратных расстояний 65
5.2 Точность интерполяции 67
Заключение 70
Список литературы 72
Приложение 74
Содержание 2
Введение 4
1. Проблема анализа пространственно-распределенной информации по
окружающей среде 7
1.1 Подходы к анализу характеристик распределений точечных объектов8
1.2 Организация метеорологических наблюдений в восточной Африке . 10
1.2.1 Требования к размещению метеорологических станций 12
1.2.2 Состав метеорологических станций 13
1.2.3 Анализ периодов наблюдений на станциях по данным в открытом
доступе 15
1.3. Исследуемая территория 17
1.3.1 Физико-географические особенности восточной Африки 17
1.3.2 Термический режим восточной Африки 20
1.3.3 Сеть метеорологических наблюдений в восточной Африке 22
2. Методы анализа пространственных распределений точек 25
2.1 Методы оценки плотности сети точек наблюдений 26
2.2.1 Построения гистограмма расстояний между точками 26
2.1.1 Метод ближайшего соседа 27
1.1 Методы оценки кластерности сети точек наблюдений 29
1.1.1 Метод квадратов 29
~ ~ ~ „ л . 30
1.1.2 Диаграмма Моришита
1.1.3 Метод полигонов Вороного 32
3. Интерполяция данных 33
3.1 Методы интерполяции 34
3.1.1 Метод кригинг 34
3.1.2 Метод обратных расстояний 40
3.2 Методы оценки точности интерполяции 43
4. Результаты пространственного анализа сети метеорологических станций в
восточноафриканском сообществе 45
4.1 Результаты анализа оценки плотности сети точек наблюдений 45
4.2 Результаты анализа оценки кластерности сети точек наблюдений 49
5. Интерполяция температуры воздуха 57
5.1 Интерполяция методом кригинга и методом обратных расстояний... 60
5.1.1 Построение вариограммы 60
5.1.2 Построение поля распределения температуры методом кригинга и
методом обратных расстояний 65
5.2 Точность интерполяции 67
Заключение 70
Список литературы 72
Приложение 74
📖 Введение
В решении различных задач физики атмосферы важными этапами являются измерения, численное моделирование и анализ полей концентраций содержащихся в атмосфере компонентов. Недостаточная густота сети мониторинга, особенно в зоне формирования засушливых областей, локальных мезонеоднородностей атмосферных процессов, влияет на точность мониторинга состояния атмосферы. Если данные собраны на нерегулярной кластерной сети мониторинга, то необходимо проведение пространственной декластеризации для получения репрезентативной глобальной статистики - средних, вариаций, гистограмм. Оценка эффективности имеющейся сети мониторинга, ее чувствительности, от которой зависят явления, которые она может детектировать, проводится на основе различных характеристик, описывающих топологию сети, включая фрактальную размерность.
Актуальность работы заключается в том, что в настоящее время, когда на Земле сложилась неблагоприятная метеорологическая обстановка, без знания законов метеорологии немыслимо прогнозирование загрязнения природной среды. Прогноз погоды (прогноз загрязнение) зависит от точности данных, а точности данных зависит от наличия количества и размещении станций, соответственно, как размещено станция на структуре поля размещения влияет на оценке метеорологических и экологических параметров (средние значение по территории, дисперсия, гистограмма распределение любого параметра) зависит от наличия кластеров. Точности всего и соответственно их решения принято на основе этого оценок (решение прогноза), они зависят от точности данных от тех очередь структуры поля этих мониторинга. Поэтому оценивать пространственный распределение точки наблюдение. В этом случае, метеорологический условия снижают вредное воздействие загрязненного воздуха (или загрязненного воды и почвы, на которую эти вещества оседают из атмосферы) на организм человека.
Настоящая работа заключалась цель и задачи:
Цель: оценить равномерности/кластерности сети мониторинг и ее влияние на точность оценок температуры воздуха по территории Африки.
Чтобы достигать цели были поставлены следующие задачи:
1) Выполнение обзора методик оценки равномерности/кластерности сетей;
2) Оценка кллстерности сети точек наблюдений в восточной Африке различными методиками;
3) Построение карты пространственного распределения значений температуры воздуха с использованием различных методов интерполяции;
4) Вычисление ошибок интерполяции для всех используемых алгоритмов методом кросс-валидации;
5) Оценка влияния количества метеорологических станций в восточной Африке на точность интерполяций.
6) Оценка анизотропии температуры воздуха по территории восточноАфриканского сообщества с помощью построение вариограмма при разных направлениях.
Исследование носит теоретический характер, в качестве основных методов использовались: статистический анализ пространственно- распределенных величин, методы оценки густоты/разреженности пространственного распределения точек наблюдений, метод кроссвалидации.
Значимость работы заключается в применении различных методик, позволяющих качественно и количественно оценить структуру сети измерений в восточной Африке. Впервые была определена анизотропия температуры воздуха по территории восточной Африки.
Объект исследования: сеть из 101 станций мониторинга атмосферы в восточной Африке.
Предмет исследования: кластерность в структуре мест размещения станций мониторинга, точность интерполяции данных станций на всю территорию восточной Африки, анизотропия температуры воздуха по территории.
В этой диссертационной работе состоит из пяти части:
Первая часть представляет собой теоретический обзор материалов и методов интерполяции температуры воздуха.
Вторая часть содержит теоретический обзор методов, использованных для исследования. Представлены математические основы методов пространственной интерполяции, входящие в программный пакет обработки геопространственных данных Surfer и QGIS.
...
Актуальность работы заключается в том, что в настоящее время, когда на Земле сложилась неблагоприятная метеорологическая обстановка, без знания законов метеорологии немыслимо прогнозирование загрязнения природной среды. Прогноз погоды (прогноз загрязнение) зависит от точности данных, а точности данных зависит от наличия количества и размещении станций, соответственно, как размещено станция на структуре поля размещения влияет на оценке метеорологических и экологических параметров (средние значение по территории, дисперсия, гистограмма распределение любого параметра) зависит от наличия кластеров. Точности всего и соответственно их решения принято на основе этого оценок (решение прогноза), они зависят от точности данных от тех очередь структуры поля этих мониторинга. Поэтому оценивать пространственный распределение точки наблюдение. В этом случае, метеорологический условия снижают вредное воздействие загрязненного воздуха (или загрязненного воды и почвы, на которую эти вещества оседают из атмосферы) на организм человека.
Настоящая работа заключалась цель и задачи:
Цель: оценить равномерности/кластерности сети мониторинг и ее влияние на точность оценок температуры воздуха по территории Африки.
Чтобы достигать цели были поставлены следующие задачи:
1) Выполнение обзора методик оценки равномерности/кластерности сетей;
2) Оценка кллстерности сети точек наблюдений в восточной Африке различными методиками;
3) Построение карты пространственного распределения значений температуры воздуха с использованием различных методов интерполяции;
4) Вычисление ошибок интерполяции для всех используемых алгоритмов методом кросс-валидации;
5) Оценка влияния количества метеорологических станций в восточной Африке на точность интерполяций.
6) Оценка анизотропии температуры воздуха по территории восточноАфриканского сообщества с помощью построение вариограмма при разных направлениях.
Исследование носит теоретический характер, в качестве основных методов использовались: статистический анализ пространственно- распределенных величин, методы оценки густоты/разреженности пространственного распределения точек наблюдений, метод кроссвалидации.
Значимость работы заключается в применении различных методик, позволяющих качественно и количественно оценить структуру сети измерений в восточной Африке. Впервые была определена анизотропия температуры воздуха по территории восточной Африки.
Объект исследования: сеть из 101 станций мониторинга атмосферы в восточной Африке.
Предмет исследования: кластерность в структуре мест размещения станций мониторинга, точность интерполяции данных станций на всю территорию восточной Африки, анизотропия температуры воздуха по территории.
В этой диссертационной работе состоит из пяти части:
Первая часть представляет собой теоретический обзор материалов и методов интерполяции температуры воздуха.
Вторая часть содержит теоретический обзор методов, использованных для исследования. Представлены математические основы методов пространственной интерполяции, входящие в программный пакет обработки геопространственных данных Surfer и QGIS.
...
✅ Заключение
В результате выполнения этой работы сделаны следующие выводы:
Выполнена оценка неравномерности размещения 101 метеорологических станций наблюдения по территории восточноафриканского сообщества с помощью следующих алгоритмов:
• гистограмма расстояний между станциями;
• метод квадратов;
• диаграмма площадей полигонов Вороного;
• диаграмма Моришита.
Результаты применения этих методов (метод квадратов, расстояний ближайшего соседа, диаграмма площадей полигонов Вороного и диаграмма Моришита) к оценке сети метеорологических станции наблюдения по территории восточно-Африканского сообщества (ВАС) свидетельствуют (указывают) о наличии кластерных структур в сети станций контроля.
Построены карты пространственного распределения полей температуры воздух для территории восточно-Африканского сообщества с использованием двух методов интерполяции, входящих в широко используемый, программа Surfer:
• метод кригинг;
• метод обратных расстояний.
Для построения использовались суточные температуры воздух на 101 посте метеорологического контроля на территории восточно-Африканского сообщества. Показано существенные различия как в виде результатов пространственной интерполяции в зависимости от выбранного алгоритма.
Оценка результатов интерполяции проведена (выполнена) методом кроссвалидации. наименьшая ошибка интерполяции температуры воздуха получилась у метода кригинги и составила в среднем 4.5%. Наименее точным среди двух методов оказался метод обратных расстояний, ее ошибка в среднем 5%.
На основе построенных экспериментальных и модельных вариограмм зависимости значений температуры в различных направлениях по территории восточноафриканского сообщества выявлена существенная анизотропия температуры. В северо-восточном направлении обнаружен заметный тренд. В других направлениях распределение температуры удовлетворяет стационарности второго порядка. Разрыв вариограммы в начальной точке, указывающий на отсутствие корреляции при нулевом расстоянии между измеряемыми температурами, составил 3,5-8,8 (°О/км)2. Самородок может указывать на ошибки измерений, содержащиеся в данных. Радиус влияния составил от 120 до 250 км. На основании параметров вариограммы определяется веса при использовании метода интерполяции кригингом. Неизвестные значения рассчитываются как взвешенное среднее значений, попадающих в область, ограниченную радиусом корреляции.
Увеличение количества метеорологических станций на территории восточно-Африканского сообщества является актуальной задачей, решение которой повлияет на повышение точности прогнозирования результатов изменений климата и их явления в окружающем среды и будет способствовать снижению воздействия по населению и сельскому хозяйству или экономику в целом.
Выполнена оценка неравномерности размещения 101 метеорологических станций наблюдения по территории восточноафриканского сообщества с помощью следующих алгоритмов:
• гистограмма расстояний между станциями;
• метод квадратов;
• диаграмма площадей полигонов Вороного;
• диаграмма Моришита.
Результаты применения этих методов (метод квадратов, расстояний ближайшего соседа, диаграмма площадей полигонов Вороного и диаграмма Моришита) к оценке сети метеорологических станции наблюдения по территории восточно-Африканского сообщества (ВАС) свидетельствуют (указывают) о наличии кластерных структур в сети станций контроля.
Построены карты пространственного распределения полей температуры воздух для территории восточно-Африканского сообщества с использованием двух методов интерполяции, входящих в широко используемый, программа Surfer:
• метод кригинг;
• метод обратных расстояний.
Для построения использовались суточные температуры воздух на 101 посте метеорологического контроля на территории восточно-Африканского сообщества. Показано существенные различия как в виде результатов пространственной интерполяции в зависимости от выбранного алгоритма.
Оценка результатов интерполяции проведена (выполнена) методом кроссвалидации. наименьшая ошибка интерполяции температуры воздуха получилась у метода кригинги и составила в среднем 4.5%. Наименее точным среди двух методов оказался метод обратных расстояний, ее ошибка в среднем 5%.
На основе построенных экспериментальных и модельных вариограмм зависимости значений температуры в различных направлениях по территории восточноафриканского сообщества выявлена существенная анизотропия температуры. В северо-восточном направлении обнаружен заметный тренд. В других направлениях распределение температуры удовлетворяет стационарности второго порядка. Разрыв вариограммы в начальной точке, указывающий на отсутствие корреляции при нулевом расстоянии между измеряемыми температурами, составил 3,5-8,8 (°О/км)2. Самородок может указывать на ошибки измерений, содержащиеся в данных. Радиус влияния составил от 120 до 250 км. На основании параметров вариограммы определяется веса при использовании метода интерполяции кригингом. Неизвестные значения рассчитываются как взвешенное среднее значений, попадающих в область, ограниченную радиусом корреляции.
Увеличение количества метеорологических станций на территории восточно-Африканского сообщества является актуальной задачей, решение которой повлияет на повышение точности прогнозирования результатов изменений климата и их явления в окружающем среды и будет способствовать снижению воздействия по населению и сельскому хозяйству или экономику в целом.
ИЛИ
Поиск аналога
📕 Список литературы
🖼 Скриншоты
🛒 Оформить заказ
⚡ Работу высылаем в течении 5 минут после оплаты.