降雨量分布的空间插值方法研究——以美国爱达荷州为例

以美国爱达荷州为例,根据105个气象站点及其30年年平均降水量数据,采用反距离加权平均法、普通克立金法、规则样条函数法及趋势面法等方法进行插值,分析了不同插值方法中站点数量变化、像元尺度变化对降雨数据空间插值结果的影响.通过对数据和精度指标的对比分析,得出每一种插值方法在某一标度范围插值的精度及适用范围.研究表明:[1]插值精度并不与样本点数量成正比例关系;[2]像元尺度的变化对空间插值精度的影响很小;[3]不同插值方法对插值结果有很大的影响,规则样条函数具有优秀的插值精度.要得到最理想的插值结果,须对不同研究区,进行实测样本数据进行分析,反复试验比较,以选择最佳插值方法.     

山区等高线内插生成DEM的精度评价

文章以中国北方山区为试验研究区,对其大比例尺地形图进行了等高线矢量化,利用典型的3种内插算法分别建立DEM.然后采用数值精度指标结合显著性检验进行精度定量分析,并辅以视觉特征上能够体现插值质量的方法（地形属性可视化分析和等高线分析）对生成的DEM进行质量评价.结果表明,TIN方法生成的DEM精度最高,且晕渲图能够较好地反映山区的真实地形,由其回放的等高线与原始等高线吻合度高;相对高差越大,TIN插值较IDW插值的优越性越明显.     

山区等高线内插生成DEM的精度评价

文章以中国北方山区为试验研究区,对其大比例尺地形图进行了等高线矢量化,利用典型的3种内插算法分别建立DEM。然后采用数值精度指标结合显著性检验进行精度定量分析,并辅以视觉特征上能够体现插值质量的方法(地形属性可视化分析和等高线分析)对生成的DEM进行质量评价。结果表明,TIN方法生成的DEM精度最高,且晕渲图能够较好地反映山区的真实地形,由其回放的等高线与原始等高线吻合度高;相对高差越大,TIN插值较IDW插值的优越性越明显。     

基于克里金插值估算区域降水量的抽样方法对比分析——以甘肃省为例

降水数据的空间插值精度由降水的空间变异特征、插值方法和降水观测站分布决定的, 其中, 降水观测站及插值方法的选择尤为重要. 利用空间随机抽样、空间分层抽样和空间三明治抽样等空间抽样方案, 以甘肃省境内的气象站点为研究对象进行抽样分析, 在抽样结果的基础上进行区域降水量克里金插值, 并对比了插值结果精确度. 结果表明: 在较为丰富的先验知识的前提下, 空间三明治抽样所得的区域降水量插值结果的误差项ME(1.97)、MSE(0.0066)和RMSSE(1.0184)都是最优的, 空间分层抽样次之, 空间随机抽样最差. 与另外两种抽样方案相比, 空间三明治抽样是一种使区域误差最小, 适用范围更广, 精确度更高的抽样方法.     

矿体三维数据模型及品位插值方法研究

传统的储量计算方法采用几何平均法计算矿体的体积,用部分化验数据的平均品位代替矿块的整体品位,其计算精度很难满足需要.以三维矿体模型为基础计算矿体体积能够提高体积计算精度,以空间插值技术对矿体任意空间位置的品位进行估值,有助于提高品位估值的精度.提出了一种适于矿体储量计算的混合数据模型（线框块段模型）,详细论述了根据剖面数据生成矿体线框模型进而在线框模型基础上生成块段模型的方法.介绍了距离反比法和克立格法的原理,利用距离反比法结合某金矿体数据进行了储量估算,结果表明以线框块段模型为基础,采用空间插值技术计算矿体储量具有一定的实用价值.     

空间插值方法模拟地下水空间分布适宜性探讨——以敦煌盆地东湖保护区为例

选取敦煌盆地东湖保护区稀少地下水控制点区域为研究区,以潜水埋深数据为例,利用克里金、反距离加权法和径向基函数法等3种插值方法获取地下水潜水埋深栅格图像,并通过交叉验证和拟合分析对插值结果进行比较,分析总结3种插值方法在缺少足够控制点区域获取插值图像的适用特点及差异性,结果认为:在干旱半干旱地区艰苦环境下,利用取之不易的少量地下水控制点通过克里格插值方法模拟区域地下水位埋深结果是可靠的,同时对于空间相关性较强的类似空间变量,利用克里格插值可以较好地获取区域变量空间分布趋势。     

基于GIS的马家沟滑坡稳定性计算与分区

在对长江三峡库区马家沟滑坡表面、边界及钻孔信息提取分析的基础上,采用GIS空间插值及栅格计算,结合力学公式,对马家沟I号滑坡进行三维稳定性的计算和安全系数的分区。首先根据已知的两个钻孔滑移面信息进行空间插值,得到滑移面的初步形态; 再利用得到的滑移面与其余4个钻孔的地层信息比较,推测出其余4个钻孔的滑移面信息; 最后根据所有的钻孔信息插值得到整个滑移面的形态。在对比分析了确定滑移面空间形态的各种空间插值方法后,提出了基于少量滑移面准确信息条件下,采用径向基函数插值获得滑移面较为符合实际情况。不考虑栅格柱体之间的相互作用力,并假定滑坡体内地下水位与库水位一致,利用无限边坡安全系数计算公式,在ArcGIS栅格计算器中计算得到了马家沟I号滑坡的安全系数分区图。通过计算结果可以看出马家沟I号滑坡的不稳定区主要集中在滑体前缘,而较稳定区在前缘、中间以及后缘中间部位都有所分布; 并且随着库水位上升,边坡安全系数有一定程度的下降,特别是滑坡前缘可以被库水浸没的部分。进而可以划分出马家沟滑坡的重点防护治理部位,为马家沟滑坡的防治方案提供有价值的参考。     

基于GIS空间分析的虚拟钻孔确定与实现方法

在三维地质建模过程中,通过引入一定数量的虚拟钻孔,对地层分界面几何形态更加精确的控制,不仅能够明显改善地质分界面网格的质量,而且能够提高模型精度和可视化效果。现有虚拟钻孔的引入途径主要通过手工添加实现,受人为主观因素影响较大,且自动化水平低,耗时、费力,针对这一问题,提出了一种基于GIS空间分析的虚拟钻孔确定与实现方法。以地质勘查获取的钻孔数据和地质剖面图为数据源,在ArcGIS平台的支持下,综合运用自动矢量化（Arc Scan）、要素转点（Feature To Point）、创建TIN （Create Tin）、TIN转三角形（Tinto Triangle）、泰森多边形（Create Thiessen Polygons）和相交（Intersect）等空间分析和文件转换工具,分别生成断层构造和建模区域内的二维（2D）虚拟钻孔点;而后,在利用插值工具生成各地层栅格表面的基础上,结合图形插值（Interpolate Shape）工具将2D虚拟钻孔点投影为三维（3D）虚拟钻孔;然后,利用Model Builder可视化建模工具设计了生成虚拟钻孔的模型,实现虚拟钻孔创建的自动化;最后,将获得的3D虚拟钻孔应用于三维地质建模,并进行了建模对比实验,结果表明,该方法具有一定有效性、实用性和可操作性。      

基于GIS的地灾预警降雨栅格数据自定义网格抽稀点方法实现

地质灾害预警系统中需要准确的研究区预报降雨栅格数据及生成方法,开发程序,借助于全区高程点进行子网格内高程点分层次随机抽稀,设置抽稀网格的大小及抽稀的比例,抽稀后的结果可进行人工补充剩余特征高程点;再根据已有监测站监测值,初步设定高程与降雨的关系,赋值降雨量,计算累加降雨,进行IDW插值生成预报降雨的栅格,根据不同的设置,将生成的预报降雨栅格与易发分区及历史灾害区域进行对比,判别最佳抽稀比例设置以生成最符合要求的预报降雨栅格。特点是程序快速抽稀,可控制度高,以少量更准确全面的点位获取更适用于研究区的降雨栅格,提高降雨预报的准确性,优化存取及处理效率,为降雨预报插值分析等应用提供一定的技术参考。     

GIS支持下的西北干旱区地下侧向径流量的计算研究 ——以新疆淖毛湖盆地为例

在总结研究区各断面地下水侧向径流量常规算法的基础上,通过分析已有钻孔、物探成果,结合研究区水文地质条件确定达西公式各计算参数沿断面的空间分布特征,生成计算断面参数栅格,并基于GIS采用栅格空间叠加分析计算各计算断面上的地下水侧向径流量,结果表明前人计算结果与栅格叠加分析法计算结果大体上一致,但也存在一定差异。常规的分段计算方法,常用一个参数来表征较大尺度断面,人为因素对计算结果影响较大,基于GIS的栅格叠加分析法充分考虑了各计算参数在二维空间上的各向异性,参数选取更符合实际,结果也更为可靠,计算值可直接耦合为地下水数值模型中的二类边界（定流量边界）,避免流量边界上的人为分配情况,提高模型计算精度。     

降雨资料Kriging与IDW插值对比分析—以漓江流域为例

降水空间化信息在很多领域都具有重要意义,而进行空间插值方法形成降水空间化信息是当代较为常用的方式。面对众多的插值方法其插值精度成为我们是否采用的关键,就kirging插值法与IDW(Inverse Distance Weighting)插值进行研究以探讨其插值效果,为此类科学研究提供依据。研究以漓江流域内各气象站点降水统计资料为基础分别采用上述两种方法进行插值处理,通过与预留实测站点比较评判方法的插值效果的优劣。结果表明,多年月平均降水量作为时间步长时,降水丰沛的月份使用kriging插值法较优于IDW插值法,而枯水月份则使用IDW插值法较优于kriging插值法。     

毛乌素沙地沉积物粒度特征与土地沙漠化

为了研究毛乌素沙地沉积物的粒度特征与土地沙漠化的地质成因类型,通过系统研究沙地及相邻地区晚更新世以来在沙地内部、覆沙黄土区、黄土高原和河流谷地与湖泊等不同地质构造地貌条件下所形成的沉积物粒度特征,指出不同地质成因类型的沉积物是这些地区土地沙漠化的物质基础,区分不同类型的沉积物也是构成不同地质成因类型土地沙漠化分类的理论基础,探讨了不同地质作用对土地沙漠化的贡献及其对土地沙漠化防治方面的意义。研究表明,研究区的土地沙漠化是以各种类型的就地起沙为主要特征,地表径流的水力搬运是沙漠化物质搬运的重要途径。现代毛乌素沙地及其邻区的土地沙漠化是对地质历史时期形成的各种沉积物的进一步搬运、分选和再沉积过程,具有相对复杂的粒度特征。     

合肥义城地区土壤重金属污染评价中典型插值方法的对比

空间插值对于土壤中重金属元素的空间分布及污染评价具有重要意义。对合肥义城地区土壤中的Cu、Pb、Zn、Cd、As、Hg等污染重金属元素,以常用且具有代表性的反距离加权法、径向基函数法、普通克里格法,进行了空间插值的对比验证分析和评价。通过对各种元素的空间插值各种误差进行综合比较的结果表明：Cu、Pb、As元素采用普通克里格法进行插值结果最优,而Zn元素采用反距离加权法最优,对于Cd、Hg元素则径向基函数插值法最优。     

层次分析法和GIS空间分析法在兰州市区地质灾害易发性评价中的应用

在研究分析兰州市区地质环境背景、地质灾害类型及其发育特点基础上,选择14项指标为影响地质灾害发育程度的主要因素,其中地质灾害发育因子3项,影响和控制地质灾害的地质环境基础因子8项,地质灾害诱发因子3项,采用层次分析法建立了地质灾害易发性评价体系。利用ArcGIS平台,采用野外调查资料、基础地质资料、遥感数据等对各项指标进行量化。在指标分析和数据归一化的基础上,运用ArcGIS系统的栅格运算功能,将兰州市区各评价因子按照层次分析法所确定的权重进行信息叠加计算,得到兰州市区地质灾害易发性定量计算成果栅格图件。经综合研究分析,划定地质灾害易发区。     

Drinking and irrigational feasibility of groundwater,GIS spatial mapping in upper Thirumanimuthar sub-basin,Cauvery River,Tamil Nadu

In the present study, the chemical characteristics of groundwater with respect to drinking and Irrigation water quality in upper Thirumanimuthar sub-basin, Cauvery River, have been studied. 51 groundwater samples were collected and analysed for pH, conductance, total dissolved solids, total hardness, calcium, magnesium, carbonate, bicarbonate, total alkalinity, chloride, sodium, potassium, sulphate etc. The values analyzed were evaluated in detail and compared with WHO water quality standards. It is observed that, for most of the groundwater quality parameters, the values are not potable for drinking and irrigational use. To understand the spatial distribution of unsuitable zones, ArcGIS was employed. Attributes were linked and spatial interpolation mapping was done. Inverse distance weighted interpolation technique was followed for raster and vector mapping. Finally the overlay analyses were also carried out to locate the worst quality zone.     

黄土高原降水量空间插值方法研究

为了研究黄土高原降水量的空间分布特征,利用ARCGIS软件分别采用多种空间内插方法对黄土高原108个气象站点1980-2009年30年间的平均年降水量进行空降插值。经过正交检验以及内插检验得到最优的插值方法为普通克里金法,最终对利用该方法获得的黄土高原降水量内插图进行分析,得出近30年来黄土高原区降水量分布呈现出明显的由东南向西北递减的态势。     

Large-scale spatial interpolation of soil pH across the Loess Plateau, China

Soil pH plays an important role in biogeochemical processes in soils. The spatial distribution of soil pH provides basic and useful information relevant to soil management and agricultural production. To obtain an accurate distribution map of soil pH on the Loess Plateau of China, 382 sampling sites were investigated throughout the region and four interpolation methods, i.e., inverse distance weighting (IDW), splines, ordinary kriging, and cokriging, were applied to produce a continuous soil pH surface. In the study region, soil pH values ranged from 6.06 to 10.76, with a mean of 8.49 and a median of 8.48. Land use type had a significant effect (p < 0.01) on soil pH; grassland soils had higher pHs than cropland and forestland soils. From a regional perspective, soil pH showed weak variation and strong spatial dependence, indicated by the low values of the coefficient of variation (0.05) and the nugget-to-sill ratios (<0.25). Indices of cross-validation, i.e., average error, mean absolute error, root mean square error, and model efficiency coefficient were used to compare the performance of the four different interpolation methods. Kriging methods interpolated more accurately than IDW and splines. Cokriging performed better than ordinary kriging and the accuracy was improved using soil organic carbon as an auxiliary variable. Regional distribution maps of soil pH were produced. The southeastern part of the region had relatively low soil pH values, probably due to higher precipitation, leaching, and higher soil organic matter contents. Areas of high soil pH were located in the north of the central part of the region, possibly associated with the salinization of sandy soils under inappropriate irrigation practices in an arid climate. Map accuracy could be further improved using new methods and incorporating other auxiliary variables, such as precipitation, elevation, terrain attributes, and vegetation types.     

不同雨量次降雨空间插值对比——以四川省南充市降雨为例

为对比分析大雨、中雨、小雨条件下,不同空间插值方法模拟地市州尺度降雨的差异,基于四川省南充市9个县级辖区三次24h降雨量数据,采用反距离加权(Inverse Distance Weighting,IDW)、张力样条函数(Spline with Tension,ST)、局部多项式(Local Polynomial Interpolation,LPI)、ANUDEM四种插值方法,从插值平均误差(ME)、中误差(RMSE)角度进行了对比分析。结果显示,按ME排序,大雨、中雨时LPISTIDWANUDEM,小雨时IDW、ANUDEM、ST基本相似,LPI最大;三种降雨条件下四种插值方法 ME均小于0.5mm。从RMSE看,大雨、中雨、小雨时ANUDEM插值RMSE为1.79mm、3.07mm和0.05mm,显著小于IDW、LPI和ST;三种插值方法之间差异微小,大雨、中雨、小雨时均接近13mm、8mm和0.5mm。在降雨量等级为大雨和中雨时,ANUDEM插值方法优于其他插值方法,而在降雨量等级为小雨时,四种插值方法差异较小。