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在分析测量温度序列特征的基础上,结合GIS空间关系模型和空气热传导方程解的特点,建立温度序列复原的目标函数。利用多尺度小波分析方法和基于时频变换稀疏理论提出基于GIS空间关系的气象温度序列复原方法。研究结果表明:在温度序列模型未知且各温度序列不完全独立的复杂条件下,该方法对于多源温度序列复原具有比较理想的效果。