Page 105 - 2024年第55卷第2期

化，需要一种 新 的 插 值 方 法 消 除 上 述 问 题。高 精 度 曲 面 建 模 方 法 （ＨｉｇｈＡｃｃｕｒａｃｙＳｕｒｆａｃｅＭｏｄｅｌｉｎｇ，
ＨＡＳＭ）是近几年发展起来的一种空间插值方法，它基于曲面论和最优控制论，以全局性近似数据为驱动场，
局部高精度数据为优化控制条件，能有效解决插值过程中的误差问题和多尺度问题 ［１２］ 。ＨＡＳＭ已在数字高
程模型（ ＤｉｇｉｔａｌＥｌｅｖａｔｉｏｎＭｏｄｅｌ，ＤＥＭ）构建 ［１３］ 、土壤属性要素模拟 ［１４］ 以及气候要素时空变化分析 ［１５］ 等多个
领域得到应用。岳天祥等 ［１６］ 的大量研究表明 ＨＡＳＭ比经典插值方法的模拟精度更高，具有卓越优势。目前，
已经有学者开始将 ＨＡＳＭ应用于降水降尺度研究 ［１７］ ，但现有的研究主要通过数据融合提高降尺度结果的精
度，并未从消除降水同质部分影响的角度进行尝试。而且，在实际应用 ＨＡＳＭ时，必须根据模拟需求设定
参数，而这些参数的不确定性会影响模拟结果的精确度和稳定性。模型参数优化对提升高精度曲面建模模
型鲁棒性和结果精度具有重要意义。但目前对 ＨＡＳＭ参数不确定性分析和参数优化的研究还十分匮乏。对
ＨＡＳＭ的研究，能够为提升降水降尺度精度和改善数字孪生数据 ［１８ － １９］ 提供一条可行思路。
针对上述问题，本研究结合贝叶斯优化和高精度曲面建模算法，提出了一种基于贝叶斯优化高精度曲
面建模算法（ Ｂａｙｅｓ － ＨＡＳＭ）的遥感降水降尺度校正方法。该方法利用贝叶斯优化算法实现高精度曲面建模型
参数的自动优化，并应用于降水降尺度校正，能够有效降低模型的不确定性并提升降水降尺度精度。

２ 研究区域概况

滦河流域（１１５°３０′Ｅ—１１８°４５′Ｅ，３９°１０′Ｎ—４２°４０′Ｎ）位于辽宁省、河北省和内蒙古自治区交界地
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带，流域面积 ４４７５０ｋｍ 。地形特征明显，上游为坝上高原，海拔高度 １３００～１４００ｍ；中部为燕山山
地，地形复杂，海拔高度 １０００～１８００ｍ；东南部主要为平原，海拔在 １０００ｍ以下，如图 １所示。滦河
流域处于半湿润半干旱过渡带，气候复杂多变，年平均气温在 １～１１℃，多年平均降水量 ４００～８００ｍｍ。
降水的时空分布差异显著 ［２０］ ，具有典型性和代表性。滦河流域是中国北方重要的生态屏障区，也是引
滦入津工程重要水源所在地 ［２１］ ，对其水资源的管理和保护具有重要的意义。

图 １ 研究区域

３ 研究框架

统计降水降尺度包含降水降尺度环境变量识别、降水降尺度模型构建和降水降尺度校正三个关键
环节，其中降尺度环境变量识别用于定量评估环境变量对降水空间分布的影响，实现统计降尺度环境
变量的科学选取；降尺度模型构建用于构建环境变量与降水之间的统计关系，实现遥感降水数据的降尺
度；降尺度校正用于消除降尺度模型结果与真实降水之间的各类偏差，实现高分辨降水数据的精确表达。
这三个环节结合紧密，构成了完整的技术体系，对提高降水降尺度精度均起到了至关重要的作用。
本研究是在统计降水降尺度环境变量识别 ［２２］ 和卷积神经网络降水降尺度模型构建 ［２３］ 成果的基础
上开展的后继研究。在先前的研究中，采用地理探测器定量分析方法，通过因子探测、交互探测、生

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