Введение

Компьютерные технологии - неотъемлемая часть интерпретации гидрометеорологических измерений. В процессе интерпретации данных на разных этапах необходимо построение различных тематических карт.

В современных пакетах моделирования данных, как правило, существует большое число алгоритмов построения карт. Обоснованный выбор алгоритма, учитывающего особенности создаваемой карты, позволяет заметно повысить точность моделей при заданном наборе исходных данных. Важность этого обстоятельства в гидрометеорологии обусловлена тремя моментами:

1. ограниченностью эмпирических данных;

2. наличием ряда ошибок в измерениях (случайных, систематических и т.д.);

3. высокой стоимостью полевых измерений.

Из сказанного видно, что специалист, занимающийся интерпретацией гидрометеорологических данных, должен разбираться в методах моделирования, причем не только на «гидрометеорологическом» уровне, но и на математическом.

Поэтому в курсах «Основы компьютерных технологий решения гидрометеорологических задач» предусмотрено освоение методов моделирования различных метеорологических параметров.

Изучение алгоритмов картирования ведется на примере программного пакета Surfer (версия 8.0) и модуля геостатического анализа (Geostatical Analyst) Гис-пакета ArcGis 9.3.

1. Основные возможности пакета Surfer

Surfer позволяет строить и визуализировать двумерные карты, которые математически описываются функцией вида z=f(x,y). Назовем три основные функции пакета:

а) построение цифровой модели поверхности; б) вспомогательные операции с цифровыми моделями; в) визуализация поверхности.

Постановка задачи построения карты формулируется как переход от набора значений функции Z в произвольных (неупорядоченных) точках плоскости (n точек с координатами X_i,Y_i, i=1,2,…, n) к значениям этой функции в узлах некоторой регулярной сетки. В более общей постановке эта задача сводится к вычислению значений функции в любой точке области картирования (а значит, и в узлах сетки) по исходному набору данных.

Переход к значениям в регулярной сетке необходим для решения двух задач:

1) построения непрерывной поверхности (например, в виде карты), по которой можно было бы узнать значения параметра в любой точке области построения карты;

2) представления этих данных в виде математической цифровой модели, с помощью которой, решают другие метеорологические задачи, например, пространственные изменения климатических характеристик и др.

Пакет Surfer предоставляет широкий набор математических методов интерполяции и аппроксимации, которые позволяют выбрать наиболее подходящий алгоритм для повышения точности модели. Достоинством пакета Surfer является возможность проводить оценку качества исходных данных и получаемых результатов.

Перечисленные возможности пакета Surfer 8.0 позволяют проводить выявление "подозрительных" данных, и некачественных замеров. Имеется возможность определять участки, где наблюдается недостаток данных. Таким образом, речь идет уже о задаче выбора оптимальной конфигурации размещения сетки наблюдений, обеспечивающей необходимую точность модели.

В пакете Surfer решение подобных задач обеспечивается построением карт значений погрешностей интерполяции, а также расширенными возможностями моделирования с использованием вариограмм.