中国农业气象 ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (7): 1063-1076.doi: 10.3969/j.issn.1000-6362.2025.07.014
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胡洁,姜志伟,姜涛,王海兵,杨智博
HU Jie, JIANG Zhi-wei, JIANG Tao, WANG Hai-bing, YANG Zhi-bo
摘要:
针对ESA−CCI土壤水分数据在中国存在大量缺失值、适用性偏低问题,本研究充分考虑时空数据相关性和结构特征,以K−最近邻(KNN)机器学习算法为核心,构建三维时空数据补缺方法,利用2016−2018年5−10月中国区域ESA−CCI土壤水分和地面观测数据,对比分析数据补缺前后的区域适用性。结果表明:(1)补缺后的ESA−CCI土壤水分数据时空连续性大幅提升,保持了原始数据的时空结构特征,能较好表征中国区域土壤水分时空变化特征,但空间结构和异质性表征优于时间波动性表征。(2)数据补缺后的ESA−CCI土壤水分与地面观测的数值统计分布特征基本一致,在中国区域的准确性和一致性总体较好,平均均方根误差(RMSE)、偏差(Bias)、相关系数(r)和结构相似性指数(SSIM)分别为0.068m3·m−3、0.008m3·m−3、0.618和0.999。(3)综合数据缺失率和时空评估指标,ESA−CCI土壤水分在黄淮海平原区、黄土高原区、东北平原区的区域综合适用性表现最好,其次为云贵高原区、长江中下游区、北方干旱半干旱区,四川盆地及其周边地区和华南区的数据时空覆盖连续性较好,但时空评估指标表现相对较差,青藏高原区数据缺失率严重,综合适用性表现最差。