几种插值法在海洋磁力测量数据格网化中的应用

为获得反映海区磁异常分布的磁异常图,海洋磁力测量数据处理中需要将离散数据通过插值方法进行格网化。给出了几种常用的数据格网化方法,并采用磁异常均匀分布和复杂分布情况对方法有效性进行了评价。结论表明:磁异常分布越复杂,对插值方法的要求越严格,无论是磁异常均匀分布还是复杂分布情况,Kriging法的效果最好,建议在海洋磁力测量数据处理中使用。     

基于GIS空间分析的海底表层沉积物粒度分布特征插值研究

为了对比研究不同空间插值方法在沉积物粒度空间分布表述上的精度及适用性,在2004年11月荣成宁津小型海湾-黑泥湾综合调查的基础上,探讨了表层沉积物粒度参数的空间插值,比较了IDW(反距离加权法)、Kriging(克里金插值法)、Spline(样条插值法)与NN(自然邻域法)4种GIS空间分析方法的特征、差异及实效性,并对影响插值结果准确性的因素进行分析。结果显示,在黑泥湾表层沉积物粒度结果的空间插值计算中,从插值准确性和空间表达能力两方面考虑,IDW,Spline,Kriging和NN中以IDW法较为适宜,但要考虑到"牛眼效应"的出现会与局部实际情况存在差异;Kriging法和NN法的插值结果准确性较高,但其空间表达能力稍逊;Spline法在近岸带表层沉积物粒度特征插值中的应用性相对较差。海洋调查要素空间分布的内在规律性是控制插值结果的主要因素,表层沉积物分布以长期稳定的潮流、地形特征为主导因素,呈现由岸向海条带状分布的特征。数据均匀分布区域的插值结果要优于边界区和突变区;另外,在选取的3个观察尺度上,不同插值方法的误差均与野外取样网格间距呈显著线性正相关。     

基于Kriging插值方法的MODIS资料几何纠正方法

在讨论了MODIS中分辨率成像光谱仪(Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer)遥感图像几何畸变的成因后,文章引入了利用MODIS数据间的互补性去除这种"双眼皮"现象的概念,其后采用了Kriging插值的方法对数据进行重采样.在与其他几何纠正和插值方法进行比对后结果表明,该方法能较好地去除边缘重叠影响,并能保持原有云图的特征和信息,对MODIS资料数据在后续的反演工作中有一定意义.     

多波束海底地形数据空值区域的插值填补方法分析

由于边界误差剔除、测线布设过于稀疏等因素影响,利用多波束数据生成高分辨率DEM时,常常会存在一些水深空值单元或区域。为了对这些数据空值区域进行可靠填补,在考虑地形特征及空值单元大小的情况下,利用IDW、Spline、Kriging、TIN四种插值方法对某区域多波束海底DEM空值区域进行直接内插填补试验,结果表明插值算法的选取不仅受地形类型限制,而且与空值区域的大小也密切相关。     

中太平洋莱恩海山富钴结壳元素地球化学特征及成因

富钴结壳是一种经济价值高、开发前景好的海洋矿产资源,其外部形态、内部构造和地球化学特征记录了古海洋环境的演变信息。本次研究借助富钴结壳细致分层的显微构造及元素地球化学的差异分析,探讨中太平洋莱恩海山富钴结壳成因及形成过程。富钴结壳样品由上至下可分为5层,顶部较致密Ⅰ层黑褐色,表面光滑,杂质较少,具有雪松状叠层石构造,反映了沉积水动力较强;较致密Ⅱ层与Ⅰ层宏观特征类似,具有柱状和胡萝卜状叠层石构造,沉积水动力最强;疏松Ⅲ层和疏松Ⅳ层黄褐色,内含沉积物杂质,多见斑杂状构造,沉积水动力比较弱;致密Ⅴ层为磷酸盐层,具有亮黑色的沥青光泽,富含有孔虫化石,底部Ⅴ层Sr、P、Ca等元素明显富集,表明了海洋生物的明显参与,沉积水动力最弱。莱恩海山Ce异常及高钴高锰低铁特征,表明结壳长期处于氧化环境;而Mn、Fe、Co等元素地球化学特征综合表明,海洋水动力及氧化性总体表现为由底部Ⅴ层至Ⅱ层氧化性逐渐增强,至顶部Ⅰ层有所减弱的趋势;依据元素分配系数、Ce正异常、Ho正异常、Y负异常及成因三角图,判定结壳为南极底流影响下的海水成因。综合结壳年代学数据,在元素剖面中记录了三期磷酸盐化事件,恢复了莱恩海山富钴结...     

天然气水合物在沉积地层中的分布模式

简要介绍了3种模式的天然气水合物在地层中的分布特征。第1种模式的水合物以胶结物的形式存在,主要分布在火山灰、凝灰质泥和浊流层中,埋深通常较小,孔隙度较高,水合物饱和度较低,沿地层层面分布;第2种模式的水合物以块状(或“鸡窝状”)的形式存在,主要分布在泥质粉砂和粉砂质泥中,埋深通常较大,沉积地层的孔隙度较低,但呈块状(或“鸡窝状”)分布的水合物的饱和度却很高,地震剖面上有时会出现VAMP异常(速度振幅异常),同样沿地层层面分布;第3种模式的水合物主要分布在泥岩或砂质白云岩的裂隙和孔洞中,以小碎块(或细脉状)穿层分布,水合物饱和度通常较低。     

海洋磁力异常逼近方法研究

通过对常用的数值逼近方法的分析和研究,针对海洋磁力测量的特点,仿真计算分析了移动曲面法、Hardy多面函数法、Shepard法和Kriging法在不同情况下的插值精度。同时,给出了一个实例来计算分析四种逼近方法插值精度。仿真与实例计算结果表明,已知点的分布情况及磁异常变化情况不同时,四种逼近方法的插值精度是不同的。针对不同的情况,本文总结出了适合于海洋磁力异常逼近的方法。     

基于Kriging 算法的海底地形插值设计与实现

针对目前海底地形构建方面存在的问题与不足,基于普通Kriging的计算公式,以渤海海域采集的离散高程点数据为例,对构建海底地形高程模型的空间插值方法——Kriging方法进行了研究。针对海底地形建模的具体实现,重点对Kriging算法的数据分布检验、数据分组、球形模型拟合、网格化插值以及结果显示等模块进行研究。最后,基于Visual C++6.0平台对海底地形高程的插值过程进行了编程实现和可视化表达,从而成功构建出渤海局部海域的海底地形特征,为海洋科学研究和工程建设提供了参考和依据。     

基于光学遥感的海岛潮间带和湿地信息提取--以东沙岛(礁)为例

基于高分辨率遥感图像,采用相似三角形原理,结合海岛多年潮汐数据进行了海岛潮间带的确定;利用克里格（Kriging）插值方法,对水深图中海岛浅水区域的水深点数据进行单元网格化处理,在遥感图像的辅助下,进行了海岛湿地范围的界定。在此基础上,确定了东沙岛潮间带和湿地的范围,提取了各自的面积,并对结果进行了分析。     

盐城淤泥质滨海湿地DEM构建及其精度评估研究

以盐城保护区核心区为例,利用2002年野外高程测量数据,运用Kriging和TIN两种不同思想的插值方法对研究区DEM的构建与精度评估两个问题展开研究.研究结果表明:1)Kriging插值验证显示:均差接近于0,均方根标准误差接近于1.证明采用Kriging插值同时考虑数据本身约束性条件的模型是可行的.同时,运用等高线和等高点数据生成的TIN,效果同样比较理想.2)对两种DEM进行了精度评估,数据显示误差都在可控范围之内.其中Grid-DEM的绝对误差最大值为0.162 m,平均绝对误差为0.063 m,平均相对误差为4.20％;而TIN-DEM的最大值仅为0.028 m,平均绝对误差和平均相对误差只有0.005 m和0.36％.3)在对两种DEM的比较中发现:无论是绝对误差还是相对误差,Grid-DEM都要远高于TIN-DEM,两者最大值相差0.134 m;在受人类干扰较强以及经常受潮汐影响而处于不断变化的区域,Grid插值要明显差于TIN插值.但从DEM表面整体光滑度来看,Grid-DEM却要优于TIN-DEM.     

海洋环境要素客观分析图绘制的若干问题

根据海洋环境资料空间分布的特点,使用Surfer中三角形线性插值法与样条平滑的组合能够比较准确地绘制单航次数据资料的客观分析图。对于累年多源资料,为了较好地解决海洋环境场的各向异性和资料空间分布不均匀性的问题,在Carter(1987)发展的客观分析统计模型的基础上,采用不同的搜索域进行客观分析,取得了良好效果。另外,Kriging方法用于海洋绘图时,在跃层和锋面处容易出现“鼓肚”现象,不能很好地反映浅海区潮混合导致的均匀层,应用时需加以注意。     

ArcGIS不同插值方法在镇海湾海水无机氮评价中的应用

为充分发挥监测数据的作用,进而科学评价海洋环境和促进生态修复,文章分别采用ArcGIS的普通克里金法、反距离权重法和含障碍的样条函数3种插值方法,对2017年11月镇海湾海水无机氮监测数据进行插值分析,并通过插值结果比对选出最优方案。研究结果表明:通过对照点监测数据的验证,含障碍的样条函数的插值结果相对误差较小,比普通克里金法和反距离权重法更适用于海岸线复杂和岛屿众多的监测区域;根据含障碍的样条函数的插值结果制作镇海湾海水无机氮浓度空间分布图,并应用属性数据计算海水无机氮各类水质面积,与相关公报结论相符;合理采用ArcGIS插值方法对监测数据进行制图和计算,水质评价结果直观、可靠且具有应用价值。     

克里金内插法实现坐标转换的应用研究

以陕西地区2000国家大地坐标系(CGCS2000)和旧1954年北京大地坐标系转换为例,探讨了利用普通克里金内插法进行坐标转换的实现方法,比较了采用不同变异函数和空间数据窗口的转换精度。试算结果表明:大地控制网的变形与方向无关;采用适当的变异函数模型比采用简单的线性变异函数模型精度提高约40%且空间数据窗口可大幅度缩小;基于普通克里金内插方法实现陕西地区坐标转换精度可达±0.092m。     

From Discrete Gravity Survey Data to a High-resolution Gravity Field Representation in the Nordic-Baltic Region

The deduction of a regularly spaced gravity anomaly grid from scattered survey data is studied, addressing mainly two aspects: reduction of gravity to anomalies and subsequent interpolation by various methods. The problem is illustrated in a heterogeneous study area and contrasting test areas including mountains, low terrains, and a marine area. Provided with realistic error estimates, Least Squares Collocation interpolation of Residual Terrain Model anomalies yields the highest quality gravity grid. In most cases, the Bouguer reduction and other interpolation methods tested are equally viable. However, spline-based interpolation should be avoided in marine areas with trackwise survey data.     

空间内插法在航道测量水深检测中的应用

针对目前航道测量水深检测中主要依赖人工判读比对的主观随意性问题,探讨空间插值法在水深检测中应用的可行性。选取地形条件各异的测点样本数据,用反距离加权插值法、克里格插值法、样条函数插值法、自然邻点插值法对其插值分析。通过实验比较发现,需针对具体的地形特征选择最优空间插值法,对河床地形起伏大、水深测点密度较低的区域,空间插值误差的比对超限比例会超出规范允许的限值,故较难进行实际应用;反之,空间插值法具备应用可行性。     

黄海渔业资源密度空间插值方法的比较研究

空间插值是渔业生态学研究,特别是海洋生态系统模型构建中的常用工具。为找到适合黄海渔业资源密度的插值方法,本文对四种常用的空间插值方法进行了比较研究。四种插值方法分别为反距离加权（Inverse distance weighted,IDW）、全局多项式（global polynomial interpolation,GPI）、局部多项式（local polynomial interpolation,LPI）和普通克里格（ordinary kriging,OK）。采用交叉验证分析（cross-validation diagnostic）确定不同插值方法的准确度。同时,结合渔业资源密度空间分布的可视化表达,比较不同插值方法结果的优劣。结果表明,原始的生物学数据具有典型的非正态分布特征,对数转化方法能让其显著地接近或符合正态分布。四个调查阶段中,指数模型在2014年8月和10月为最佳半方差函数,2015年1月和5月数据具有明显的纯块金效应。配对样本T检验表明,预测数据和实测数据之间没有显著差异（P>0.05）。交叉验证结果表明,OK在2014年10月插值效果最好,IDW在剩余的三个航次表现最佳,GPI和LPI表现效果不佳。OK在空间分布的可视化表达方面效果最好,既不像IDW一样有较多的“牛眼”效应,也不像GPI和LPI一样具有过多的平滑效果。然而,纯块金效应的存在有时会影响OK的应用。综上所述,我们推荐操作简单且处理快速的IDW作为黄海渔业资源密度常规的插值方法。     

一种近海底质类型图生成的非参数方法

近海底质类型图在近海工程和经济活动中有着广泛的应用价值。针对传统制图方法中存在的问题,本文提出了一种基于非参数指示Kriging的底质类型图生成方法。该方法能够有效地规避制图过程中的主观性,且对取样数据的平稳性和统计分布没有特殊要求,并能对制图结果的不确定性进行定量评价。该方法在连云港南部海域的应用实践表明,在相同的条件下,该方法可获得比传统方法更为精确地的制图结果,具有一定的实用价值。     

Mapping Submerged Aquatic Vegetation with GIS in the Caloosahatchee Estuary: Evaluation of Different Interpolation Methods

This article evaluates different spatial interpolation methods for mapping submerged aquatic vegetation (SAV) in the Caloosahatchee Estuary, Florida. Data used for interpolation were collected by the Submersed Aquatic Vegetation Early Warning System (SAVEWS). The system consists of hydro-acoustic equipment, which operates from a slow-moving boat and records bottom depth, seagrass height, and seagrass density. This information is coupled with geographic location coordinates from a Global Positioning System (GPS) and stored together in digital files, representing SAV status at points along transect lines. Adequate spatial interpolation is needed to present the SAV information, including density, height, and water depth, as spatially continuous data for mapping and for comparison between seasons and years. Interpolation methods examined in this study include ordinary kriging with five different semivariance models combined with a variable number of neighboring points, the inverse distance weighted (IDW) method with different parameters, and the triangulated irregular network (TIN) method with linear and quintic options. Interpolation results were compared with survey data at selected calibration transects to examine the suitability of different interpolation methods. Suitability was quantified by the determination coefficient (R2) and the root-mean-square error (RMSE) between interpolated and observed values. The most suitable interpolation method was identified as the one yielding the highest R2 value and/or the lowest RMSE value. For different geographic conditions, seasons, and SAV parameters, different interpolation methods were recommended. This study identified that kriging was more suitable than the IDW or TIN method for spatial interpolation of all SAV parameters measured. It also suggested that transect data with irregular spatial distribution patterns such as SAV parameters are sensitive to interpolation methods. An inappropriate interpolation method such as TIN can lead to erroneous spatial representation of the SAV status. With a functional geographic system and adequate computing power, the evaluation and selection of interpolation methods can be automated and quantitative, leading to a more efficient and accurate decision.