基于協(xié)同克里金法的取用水量審核模型研究論文
1引言
當前我國水資源而臨的形勢十分嚴峻，水資源短缺、水污染嚴重、水生態(tài)環(huán)境惡化等問(wèn)題日益突出，己成為制約經(jīng)濟社會(huì )可持續發(fā)展的主要瓶頸。2013年1月國務(wù)院印發(fā)了《實(shí)行最嚴格水資源管理制度考核辦法》，通過(guò)水資源開(kāi)發(fā)利用三條紅線(xiàn)的管理和考核，落實(shí)最嚴格水資源管理制度。論文基于安徽省2011年取水口資料提出一種從己有總取水口數據中抽取部分數據，建立模型來(lái)審核其余取水口數據的方法，利用所建模型對檢測數據進(jìn)行審核，探索研究用水量核查的實(shí)用性方案，為落實(shí)最嚴格水資源管理制度考核工作提供參考。
2數據分析及確定抽樣方式
2. 1研究區概況
安徽省是16個(gè)地級行政區和105個(gè)縣級行政區。全省河流流域而積為13. 94萬(wàn)平方公里，主要分屬于淮河、長(cháng)江、東南諸河三大水系，其中淮河水系6. 69萬(wàn)平方公里、長(cháng)江水系6. 6萬(wàn)平方公里、東南諸河水系0. 65萬(wàn)平方公里。由于各流域區域的發(fā)展不均衡，對應的取水口數量和取用水量情況也不同。
2.2數據來(lái)源及分析
本文分析了安徽省2011年337個(gè)取水口數量的數據，包括取水口所在位置的.經(jīng)緯度、年用水量等信息。由于取水口所在流域區域人口分布不均勻，以及經(jīng)濟等發(fā)展不平衡，各取水口年取水量也相差很大。利用協(xié)同克里金插值法對數據建模，采用該方法時(shí)，當主要變量(取水口取水量)有限或者固定，合理有效地選擇第二信息輔助插值成為提高預測精度的關(guān)鍵�？紤]以上因素以及數據獲取的難易程度，選擇人口、生產(chǎn)總值、年用水量、工業(yè)增加值、工業(yè)用水量等因子作為協(xié)同克里金法輔助變量的候選變量。利用SPSS統計工具分別將這五個(gè)變量與取水口年取水量進(jìn)行person相關(guān)性分析，相關(guān)系數越接近1，越具有相關(guān)性。我們選取相對系數較高的人口、生產(chǎn)總值和年用水量作為輔助變量。
應用ArcUIS10. 0地統計模塊的數據分析工具對數據進(jìn)行QQPIot圖分析，發(fā)現經(jīng)Iog變換后的樣本數據更加符合正態(tài)分布，有利于提高預測精度。再利用Trend Analysi、獲取了研究區取水量的空間趨勢圖，從趨勢圖可以看出，樣點(diǎn)存在較為明顯的趨勢:東高西低，南高北低，并符合一階曲線(xiàn)的特征，由此在后而進(jìn)行半方差分析時(shí)將去除該趨勢，以獲得更為準確的半方差模型，但在克里格插值時(shí)將追加該趨勢，以獲得更有實(shí)際意義的插值結果叫。
2. 3確定抽樣方式
以簡(jiǎn)單隨機抽樣、分層隨機抽樣、系統抽樣和整群抽樣為核心的經(jīng)典抽樣方法己廣泛應用于社會(huì )、自然、經(jīng)濟、人文等領(lǐng)域。曹志冬等己證明了空間相關(guān)性特征對不同分層方式抽樣效率的影響，并提出了地理空間對象中分層方式的優(yōu)化選擇策略。本文通過(guò)實(shí)驗分析，比較以按流域分層隨機抽樣和按市級行政區分層隨機抽樣，從總體數據中選取80%數據的特征值(均值、方差、標準差、偏度、峰度)，發(fā)現前者能更好地反應總體數據的特征(按流域分層隨機抽樣:首先從三個(gè)流域中分別抽取對應流域80%的數據，然后整合作為建模數據)。
3建模方法比較
空間插值方法分為兩類(lèi):一類(lèi)是確定性方法，另一類(lèi)是地質(zhì)統計學(xué)方法。確定性插值方法包括反距離加權法、趨勢而法等;地統計學(xué)插值方法包括普通克里格(OK)、簡(jiǎn)單克里格(SK)及協(xié)同克里格(COK)等。在利用協(xié)同克里金法建模時(shí)，分析對比了不同半方差模型對插值結果的影響。在此基礎上為了更直觀(guān)展示協(xié)同克里金插值在建模過(guò)程中的優(yōu)勢，本文采用了三種空間插值方法對樣本數據進(jìn)行插值建模，比較預測及驗證誤差以衡量三者所建模型的精度。
4結語(yǔ)
本文基于中的統計學(xué)原理和安徽省2011年取水口資料分析，選擇按流域分層抽樣的方式對總數據進(jìn)行抽樣，得到建模數據(樣本數據)和檢測數據;利用探索性空間數據中正態(tài)QQ圖分析數據是否接近正態(tài)分布，以判斷進(jìn)行協(xié)同克里格插值的可適性，并對樣本數據的全局趨勢進(jìn)行探測;然后采用距離權重反比法、普通克里金法和協(xié)同克里金法分別對樣本數據進(jìn)行建模，根據預測誤差和驗證誤差分析建模結果的精確度，得出協(xié)同克里金插值法要優(yōu)于其它兩種方法;在利用協(xié)同克里金法建模時(shí)，不同變異函數的模型對建模結果造成影響，通過(guò)分析對比選擇了球形模型;最后利用所建模型對檢測數據進(jìn)行審核，預測出檢測數據所在位置的取水口取水量，并與真實(shí)值比較，誤差的平均值和標準方差都比較小，在可接受范圍之內，說(shuō)明該建模方法具有一定的說(shuō)服性�；趨f(xié)同克里金法建立的取用水量審核模型有效探索了取用水量數據計算核查的模式，可為類(lèi)似區域條件下的水資源管理數據考核工作提供借鑒方法。
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