بهينه‌سازي تعداد ايستگاه‌هاي باران‌سنجي ايران براساس روش‌‌هاي ميان يابي و تحليل مولفه‌هاي اصلي

Optimization of the number of rain gage stations based on interpolation methods and principal components analysis in Iran

بهينه سازي تعداد ايستگاه هاي سينوپتيك در تخمين ميزان بارندگي به لحاظ كاهش هزينۀ تعمير و نگهداري، گامي مهم است. هدف اصلي اين تحقيق، تعيين تعداد بهينۀ ايستگاه هاي سينوپتيك براي تخمين ميزان بارندگي است. بر اين اساس، ابتدا مقادير باران ايستگاه هاي سينوپتيك مربوط به دورۀ آماري مشترك 14‌ساله از سازمان هواشناسي كشور اخذ شد و عملكرد پنج روش مختلف درون يابي ارزيابي شد. با توجه به نتايج، روش تابع پايۀ شعاعي (RBF)، با ميزان خطاي 0/63 به‌عنوان مناسب ترين برازش داده، انتخاب شد و سپس با استفاده از روش يادشده و PCA بهينه سازي ايستگاه ها صورت پذيرفت. بررسيهاي انجام‌شده نشان مي دهد با حذف ايستگاه هاي سينوپتيك در روش PCA خطاي برآورد RMSE از 0/48 به 0/52نسبت به حالتي كه از همۀ ايستگاه هاي سينوپتيك استفاده ميشد، افزايش يافت و در روش ميانيابي تابع پايۀ شعاعي ميزان خطا از 0/63 به 0/55 كاهش يافت كه بيان‌كنندۀ مناسب‌بودن اين روش در بهينه سازي ايستگاه هاي سينوپتيك كشور است. نتايج بيان مي‌كند كه با حذف 34 نقطه در روش PCA و 22 نقطه در روش ميان يابي تابع پايۀ شعاعي از شبكۀ ايستگاه هاي سينوپتيك ايران مقدار خطاي به‌دست‌آمده قابل قبول است.

Optimization of the number of synoptic stations in the estimation of rainfall is an important step in terms of reducing the maintenance cost and saving the data collection. The main objective of this study was to determine the optimal number of synoptic stations to estimate the amount of rainfall in Iran. Accordingly, the amount of rainfall of synoptic stations related to a common 14-year period was received from the National Weather Service and the performances of five different interpolation methods were evaluated. Based on the results of radial basis function (RBF), with a margin of error of 0.63, this method was selected as the most appropriate method in fitting the data. Studies show that eliminating the synoptic stations in PCA method increases the estimation error of RMSE from 0.48 to 0.52 related given that all synoptic stations were used; moreover, in the radial basis function, interpolation method decreases from 0.63 to 0.55 which indicates the suitability of this method in the optimization of synoptic stations. The results indicate that through removing 34 and 22 points from the network of synoptic stations in Iran respectively in the PCA method and interpolation method of radial basis, the resulting error will acceptable.