基于贝叶斯最大熵和多源数据的作物需水量空间预测

摘要：

作物需水量是灌溉工程规划、设计和管理的重要基础数据,充分利用多源数据和先验知识,快速经济地获取精度较高的区域作物需水量对于区域水资源的优化配置具有重要意义.为精确预测作物需水量,该文以长系列实际监测和校核作物系数后计算得到的作物需水量为硬数据,利用硬数据确定获得最大熵的约束条件,根据软数据获取渠道的不同(部分年份缺失的站点数据、文献中获得的数据、利用灌溉试验数据库中的作物需水量资料,采用协同克立格方法获得的数据、考虑主要地形因子和主要气象要素的影响,采用主成分分析和地理加权回归(geographically weighted regression,GWR)方法获得作物需水量数据以及遥感数据),提出不同来源软数据的概率密度函数表达方法,采用贝叶斯最大熵(Bayesian maximum entropy,BME)方法对不同来源的作物需水量信息进行有机整合.结果表明:除硬数据+文献软数据外,其他数据整合呈现一致结果.华北地区冬小麦作物需水量在豫南地区较小,中部地区黄河北岸有连片的相对高值区,山东需水量相对较高,冀东北的乐亭、唐山附近有相对低值区.除硬数据+文献软数据比不整合的精度低9.41%外,其他软数据源均可不同程度地提高整合效果,硬数据+克立格软数据、硬数据+GWR软数据和硬数据+除文献数据外的其他软数据分别比不整合的精度提高85.33%、85.75%和91.69%.对考虑地形、气象等要素的多源数据进行整合可更好地反映冬小麦作物需水量空间分布的细节,显著提高估算精度,为稀疏监测站点地区水土资源的精准管理和优化配置提供数据支撑.

关键词：数据处理、回归、整合、作物需水量、贝叶斯理论、硬数据、软数据、先验信息

所属期刊栏目：33

分类号：O212.8;S165+.22(概率论与数理统计)

资助基金：水利部公益性行业科研专项经费项目201501016;国家自然科学基金51609245;中央级科研院所基本科研业务费专项FIRI2016-09;河南省基础与前沿技术研究162300410168

在线出版日期：2017-07-06（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：99-106