面向農業(yè)氣象災害區(qū)域劃分中的關鍵技術研究與應用.pdf

1、隨著氣候變化的日趨明顯,農業(yè)氣象災害的頻率增加、強度增強、危害加重,對國家糧食安全和農業(yè)可持續(xù)發(fā)展構成嚴重威脅。因此，對農業(yè)災害進行區(qū)劃，可以科學認識氣象災害、了解氣象災情、提高氣象災害意識,為農業(yè)合理布局，分區(qū)發(fā)展，為實現(xiàn)農業(yè)區(qū)域化、現(xiàn)代化而形成的農業(yè)區(qū)劃提供農業(yè)氣象災害區(qū)劃方面的依據(jù)。本文主要針對農業(yè)氣象災害區(qū)劃中關鍵技術進行研究與應用。
　　農業(yè)氣象災害區(qū)劃是由湖南省氣候中心支持的科研項目，在農業(yè)氣象災害區(qū)劃的過程中，來自各

2、個氣象站點的氣象要素小網(wǎng)格數(shù)據(jù)是實現(xiàn)農業(yè)氣象災害區(qū)劃的基礎。農業(yè)氣象災害區(qū)劃首先需要對氣象要素數(shù)據(jù)進行插值生成小網(wǎng)格數(shù)據(jù)，由于氣象要素數(shù)據(jù)種類較多，需要對不同的插值算法以及衍生算法研究。因此本文針對不同的氣象要素分析了12種常用的插值算法。
　　同時，插值后的小網(wǎng)格數(shù)據(jù)是基于時間和經緯度的數(shù)據(jù)立方體，由于不同種類的氣象要素與不同的插值方法結合，插值后的氣象小網(wǎng)格數(shù)據(jù)量的龐大，根據(jù)氣象災害要素小網(wǎng)格插值結果的特點，通過實驗分析氣象災

3、害要素小網(wǎng)格數(shù)據(jù)的不同存儲格式的計算機操作性能指標，確定了基于Network Common Data Format（NetCDF）格式的氣象災害要素小網(wǎng)格插值數(shù)據(jù)的存儲方案，這種方案解決了海量小網(wǎng)格數(shù)據(jù)的存儲問題，在實際應用中取得了較好的效果。
　　農業(yè)氣象災害區(qū)劃過程中，由于插值后的氣象要素小網(wǎng)格數(shù)據(jù)是一種海量數(shù)據(jù)，需要采用處理海量數(shù)據(jù)常用的數(shù)據(jù)挖掘技術，尤其是聚類分析方法。聚類分析方法通過對海量數(shù)據(jù)做自然歸類處理，以期得到在地

4、理信息系統(tǒng)支持下農業(yè)氣象災害區(qū)劃有意義的數(shù)據(jù)表示結果。K-means算法是聚類分析中一種基于劃分的聚類算法，常采用偏差作為聚類準則。由于小網(wǎng)格插值數(shù)據(jù)信息量大，而且需要進行實時聚類，這就需要改進經典的K-means算法。因此，在 k-means算法的基礎上，通過引入 kd樹空間數(shù)據(jù)結構，初始聚類中心從多維數(shù)據(jù)某一維的區(qū)間等間隔集中選取，以及在數(shù)據(jù)對象分配過程中采用剪枝策略來提高算法的運行效率，稱之為 CK-means算法。通過此改進算法