[发明专利]一种卫星遥感与地面数据协同的雨量站网优化布局方法

权利要求书

1.一种卫星遥感与地面数据协同的雨量站网优化布局方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：收集研究区域已有站网的实测降水数据和卫星遥感降水产品，并统一为日尺度格网数据集；

S2：根据信息熵和克里金插值理论，基于站点局部异质性指数和平均克里金方差的计算评估每个格网的空间代表性和插值精度，即从单站的角度筛选出雨量站布设的潜在区域；

S3：基于站网综合信息熵、站网平均局部异质性指数和站网平均克里金方差的计算评估在每个潜在布设位置新建站点后站网的总信息量、平均空间代表性和插值精度三个指标，即从整体站网的角度筛选建站的位置；

S4：根据每种新站网的指标表现，采用贪心排序算法得出建站的位置排序，选取最优建站位置与原站网组合成为新站网；

S5：判断新站网的雨量站数目是否满足设定目标个数，若否则返回S1；若是，则结束；

所述S2包括以下子步骤：

S21：根据信息熵理论，应用遥感数据逐一计算区域网格X的局部异质性指数

式中，l表示时间序列长度，m表示选取的X周围格网个数，T表示站点之间的互信息量，H表示站点间的相关熵，ITI(X,X_i)为X与X_i的互信息量，表示X与周围m个格网的平均互信息量，H_m(X)表示X与周围m个格网的局部范围信息量，表示X的平均局部范围信息量；

S22：统计区域克里金方差的计算结果，逐一计算区网格X的所有时间l的平均克里金方差

S23：提取两种属性值满足设定阈值t，预设阈值均为二分位数，条件的区域作为站点布设的潜在布设位置，即备选站点集Y_F1,Y_F2,...,Y_Fm，筛选条件表示为

所述S3包括以下子步骤：

S31：根据最大信息最小冗余值MIMR站网信息量计算方法，逐一计算每个备选站点加入原有站网后新站点间的相关熵H、站点之间的互信息量T和新站网内部的冗余值C，分别进行离差标准化为和计算得出总信息量I_net(X,Y_Fi)

式中，X_S1,X_S2,...,X_Sn为已有的站点集，Y_F1,Y_F2,...,Y_Fm为备选站点集；

S32：逐一计算每个备选站点加入原有站网后新站网的局部异质性指数的均值，作为描述新站网整体空间代表性的指标S

式中，为备选站点Y的局部异质性指数；

S33：逐一计算每个备选站点加入原有站网后新站网的区域克里金插值，统计区域面平均克里金方差A

式中，l为时间序列长度，k表示研究区域格网个数。

2.根据权利要求1所述的卫星遥感与地面数据协同的雨量站网优化布局方法，其特征在于，所述S1包括以下子步骤：

S11：根据真实情况，在时间和空间上筛选研究区域的遥感日降水产品，选取与站点实测雨量相关系数在0.5以上的遥感雨量数据进行布局优化工作；

S12：将研究区域按遥感数据空间分辨率相符的格网划分为k个网格，将每个格网记为待添加雨量站的概化位置；

S13：利用已存在雨量站网的实测数据进行区域降水量的普通克里金插值计算，获取每个网格的日估计降水量。

3.根据权利要求1所述的卫星遥感与地面数据协同的雨量站网优化布局方法，其特征在于，所述S4包括以下子步骤：

S41：分别对备选站点加入原有站网后新站网的三种指标进行离差标准化计算，消除量纲的影响，计算得出每种站网的综合评价指数ISA

式中，表示总信息量，表示新站网整体空间代表性，表示区域面平均克里金方差，X表示原有站网，Y_Fi表示新增站点；

S42：ISA指数最大的新站网为新增一个站点后效果最优的站网，其中新增站点的位置是增加1个站点时的最佳位置，更新站网的已有站点信息和插值数据。