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(dāng)前我國(guó)水資源而臨的形勢(shì)十分嚴(yán)峻，水資源短缺、水污染嚴(yán)重、水生態(tài)環(huán)境惡化等問題日益突出，己成為制約經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的主要瓶頸。2013年1月國(guó)務(wù)院印發(fā)了《實(shí)行最嚴(yán)格水資源管理制度考核辦法》，通過水資源開發(fā)利用三條紅線的管理和考核，落實(shí)最嚴(yán)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?cè)∷�口�?shù)據(jù)中抽取部分?jǐn)?shù)據(jù)，建立模型來(lái)審核其余取水口數(shù)據(jù)的方法，利用所建模型對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)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(yán)格水資源管理制度考核工作提供參考。

　　2數(shù)據(jù)分析及確定抽樣方式

　　2. 1研究區(qū)概況

　　安徽省是16個(gè)地級(jí)行政區(qū)和105個(gè)縣級(jí)行政區(qū)。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(zhǎng)江、東南諸河三大水系，其中淮河水系6. 69萬(wàn)平方公里、長(zhǎng)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(qū)域的發(fā)展不均衡，對(duì)應(yīng)的取水口數(shù)量和取用水量情況也不同。

　　2.2數(shù)據(jù)來(lái)源及分析

　　本文分析了安徽省2011年337個(gè)取水口數(shù)量的數(shù)據(jù)，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(qū)域人口分布不均勻，以及經(jīng)濟(jì)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(duì)數(shù)據(jù)建模，采用該方法時(shí)，當(dāng)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(yù)測(cè)精度的關(guān)鍵。考慮以上因素以及數(shù)據(jù)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(tǒng)計(jì)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(shù)越接近1，越具有相關(guān)性。我們選取相對(duì)系數(shù)較高的人口、生產(chǎn)總值和年用水量作為輔助變量。

　　應(yīng)用ArcUIS10. 0地統(tǒng)計(jì)模塊的數(shù)據(jù)分析工具對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行QQPIot圖分析，發(fā)現(xiàn)經(jīng)Iog變換后的樣本數(shù)據(jù)更加符合正態(tài)分布，有利于提高預(yù)測(cè)精度。再利用Trend Analysi、獲取了研究區(qū)取水量的空間趨勢(shì)圖，從趨勢(shì)圖可以看出，樣點(diǎn)存在較為明顯的趨勢(shì):東高西低，南高北低，并符合一階曲線的特征，由此在后而進(jìn)行半方差分析時(shí)將去除該趨勢(shì)，以獲得更為準(zhǔn)確的半方差模型，但在克里格插值時(shí)將追加該趨勢(shì)，以獲得更有實(shí)際意義的插值結(jié)果叫。

　　2. 3確定抽樣方式

　　以簡(jiǎn)單隨機(jī)抽樣、分層隨機(jī)抽樣、系統(tǒng)抽樣和整群抽樣為核心的經(jīng)典抽樣方法己廣泛應(yīng)用于社會(huì)、自然、經(jīng)濟(jì)、人文等領(lǐng)域。曹志冬等己證明了空間相關(guān)性特征對(duì)不同分層方式抽樣效率的影響，并提出了地理空間對(duì)象中分層方式的優(yōu)化選擇策略。本文通過實(shí)驗(yàn)分析，比較以按流域分層隨機(jī)抽樣和按市級(jí)行政區(qū)分層隨機(jī)抽樣，從總體數(shù)據(jù)中選取80%數(shù)據(jù)的特征值(均值、方差、標(biāo)準(zhǔn)差、偏度、峰度)，發(fā)現(xiàn)前者能更好地反應(yīng)總體數(shù)據(jù)的特征(按流域分層隨機(jī)抽樣:首先從三個(gè)流域中分別抽取對(duì)應(yīng)流域80%的數(shù)據(jù)，然后整合作為建模數(shù)據(jù))。

　　3建模方法比較

　　空間插值方法分為兩類:一類是確定性方法，另一類是地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)方法。確定性插值方法包括反距離加權(quán)法、趨勢(shì)而法等;地統(tǒng)計(jì)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(duì)比了不同半方差模型對(duì)插值結(jié)果的影響。在此基礎(chǔ)上為了更直觀展示協(xié)同克里金插值在建模過程中的優(yōu)勢(shì)，本文采用了三種空間插值方法對(duì)樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行插值建模，比較預(yù)測(cè)及驗(yàn)證誤差以衡量三者所建模型的精度。

　　4結(jié)語(yǔ)

　　本文基于中的統(tǒng)計(jì)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(duì)總數(shù)據(jù)進(jìn)行抽樣，得到建模數(shù)據(jù)(樣本數(shù)據(jù))和檢測(cè)數(shù)據(jù);利用探索性空間數(shù)據(jù)中正態(tài)QQ圖分析數(shù)據(jù)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(duì)樣本數(shù)據(jù)的全局趨勢(shì)進(jìn)行探測(cè);然后采用距離權(quán)重反比法、普通克里金法和協(xié)同克里金法分別對(duì)樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行建模，根據(jù)預(yù)測(cè)誤差和驗(yàn)證誤差分析建模結(jié)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(shù)的模型對(duì)建模結(jié)果造成影響，通過分析對(duì)比選擇了球形模型;最后利用所建模型對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行審核，預(yù)測(cè)出檢測(cè)數(shù)據(jù)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(biāo)準(zhǔn)方差都比較小，在可接受范圍之內(nèi)，說(shuō)明該建模方法具有一定的說(shuō)服性�；�于協(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(shù)據(jù)計(jì)算核查的模式，可為類似區(qū)域條件下的水資源管理數(shù)據(jù)考核工作提供借鑒方法。

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