Refining low-resolution (LR) spatial fields with high-resolution (HR) information is challenging as the diversity of spatial datasets often prevents direct matching of observations. Yet, when LR samples are modeled as aggregate conditional means of HR samples with respect to a mediating variable that is globally observed, the recovery of the underlying fine-grained field can be framed as taking an "inverse" of the conditional expectation, namely a deconditioning problem. In this work, we introduce conditional mean processes (CMP), a new class of Gaussian Processes describing conditional means. By treating CMPs as inter-domain features of the underlying field, a posterior for the latent field can be established as a solution to the deconditioning problem. Furthermore, we show that this solution can be viewed as a two-staged vector-valued kernel ridge regressor and show that it has a minimax optimal convergence rate under mild assumptions. Lastly, we demonstrate its proficiency in a synthetic and a real-world atmospheric field downscaling problem, showing substantial improvements over existing methods.


翻译:以高分辨率(HR)信息重新确定低分辨率(LR)空间域具有挑战性,因为空间数据集的多样性往往阻碍直接匹配观测。然而,当将LR样本模拟成与全球观测的介质变量相比的总体有条件的HR样本工具时,可将基础细微颗粒场的恢复归类为“反”有条件期望,即调制问题。在这项工作中,我们引入了有条件的中值程序(CMP),即描述有条件手段的新型高斯进程。通过将CMPs作为基础字段的内在特征对待,可将潜层场的外表建成解决调制问题的办法。此外,我们表明,这一解决方案可被视为一种两阶段矢量值内脊反射器,并表明,在轻度假设下,它具有一种微量最大最佳的趋同率。最后,我们展示了它在合成和真实大气领域缩小规模问题上的熟练性,展示了现有方法的显著改进。

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