基于ArcGIS的降水量空间插值方法研究

目前对降水量空间插值方法的研究很多,针对反距离权重插值、样条函数插值、普通克里金插值在降水量空间插值中的缺陷,提出引入月平均总云量影响因子的协同克里金插值方法。并以内蒙古降水量数据为例进行实验,实验结果表明,引入月平均总云量影响因子的协同克里金插值在精度和拟合度方面得到改善。     

离散点云构建数字高程模型的插值方法研究

针对消除DEM构建中插值方法选择的随意性问题,该文基于机载LiDAR离散点云数据,以广东省典型城区与山区为实验对象,利用克里金、反距离权重、径向基函数和自然邻域4种插值方法,对插值参数进行优选后构建DEM,使用交叉验证、相关性分析、像元统计量和三维可视化等方法进行精度分析与比较。结果表明:在城区反距离权重插值,不但可以对空值区域进行适当填充和平滑,而且对高程最大、最小值的预测精度也很高;不同插值方法在构建山区DEM时精度相差不大,插值精度可以达到厘米级,其中普通克里金插值效果最佳。对于城区与山区点云数据反距离权重插值法生成的DEM均能很好地反映地表自然形态,为今后LiDAR点云数据构建DEM选择最佳的插值算法以及插值参数提供参考。     

克里金插值在冲击矿压空间预警中的应用

为了探索在冲击矿压空间预警过程中,使用不同的插值方法对预警云图精度的影响,从而找出精度高的插值方法予以应用。该文分别使用了基于地统计分析的克里金插值、确定性插值方法中的反距离权重插值和径向基函数插值,对古城煤矿的冲击矿压空间预警云图进行预测并交叉验证,并以均方根误差作为衡量标准。结果表明:从冲击矿压空间预警云图效果来看,基于地统计分析的克里金插值与另外两种插值方法生成的空间预警云图相比,内容表达更丰富、区域特征体现更确切;从预测值与测量值的回归图像来看,克里金插值的回归直线同标准线基本重合,优于另外两种插值方法;从均方根误差的折线图可以看出,使用克里金插值生成的空间预警云图的精度比反距离权重插值法和径向基函数插值法分别提高18%、25%左右。     

顾及多因素影响的自适应反距离加权插值方法

空间插值算法旨在利用离散的观测点测量数据估算同一区域中未采样点的估计值,进而生成连续的空间表面模型。为了获得高精度的缺失数据估计值和高分辨率空间表面模型,提出了一种顾及多因素影响的自适应反距离加权插值算法(adaptive cluster gradient inverse-distance weighting,ACGIDW)。该算法以气象数据为例,顾及复杂地形因素、经纬度和高程对空间插值的影响,并根据采样点的空间分布模式对反距离加权算法中的距离衰减参数α进行自适应调整,提高了空间插值算法的精度和自适应性。采用两组实际气温和降水数据,运用交叉验证模型,对ACGIDW方法、其他反距离加权方法、普通克立金方法进行实验对比分析,验证了ACGIDW方法的优越性和可行性。     

矿山开采沉陷预计空间插值方法分析研究

文章首先对GIS中5种常用的空间插值方法原理进行了详细阐述,采用交叉验证法来对比分析不同插值方法的精度。应用反距离权重法、克里金法、自然邻域法、样条函数法、趋势面法5种常用的空间插值方法对兖矿集团济三煤矿1308工作面开采沉陷预计数据进行插值,对比分析了各种插值方法的精度,并对插值的误差影响因素进行了实验分析。结果表明：5种常用的空间插值方法中,克里金插值和样条函数插值精度最高,自然邻域插值和反距离权重插值精度居中,趋势面插值精度最低;对插值结果造成影响的因素与沉陷预计点的数量和密度有关,沉陷预计点的密度越大、数量越多,空间插值结果的精度就越高。研究成果可为矿山开采沉陷预计插值方法的选取提供借鉴。     

内蒙古地区气温空间插值模拟方法研究

以内蒙古自治区为研究区,采用反距离权重法、样条函数法和普通克里金法对研究区119个气象观测站点的气温数据进行空间插值,结果表明,普通克里金法由于能够最优地描述气温在空间上的连续性变化特征,插值精度最高;反距离权重法插值精度次之,但其模拟结果趋于产生牛眼模式,且结果不能外推;样条函数法由于受到边界效应的影响,插值精度最低。     

基于重庆CORS网的电离层VTEC插值研究

通过处理重庆CORS网的5个基准站观测数据,获得5个基准站上空电离层垂直总电子含量(VTEC)。利用其中的4个测站上空的VTEC采用克里金插值和反距离加权插值内插出另外一个测站上空VTEC。将插值结果及广义三角级数函数模型计算的电离层VTEC与实测VTEC进行比较,发现克里金插值和反距离加权插值的精度比广义三角级数函数计算的精度更高,更稳定;且克里金插值精度高于反距离加权插值。     

基于GIS的气象要素插值方法比较研究

气温是重要的气象要素之一,空间插值为离散的气温数据转换为连续的空间曲面提供了有效方法,从而可以提供每个栅格上的气温要素资料。本研究在Arc GIS软件支持下,分别利用反距离权重法、张力样条函数法和普通克里格插值法对2010年全国660个气象台站观测的年平均气温进行空间插值,并利用交叉验证法对插值精度进行了验证。结果表明:既考虑了距离又考虑了已知样本点空间位置及与待插值点的空间方位关系的普通克里格插值精度明显优于反距离权重法和张力样条函数插值法。本研究结果对全国气象要素的空间插值应用具有一定参考意义。     

空间分析中几种插值方法的比较研究

针对常用的空间插值方法在精度分析方面比较的不足,从地质统计学、数学函数和几何方法方面分别选取普通克里金插值法、三次样条函数法和距离权重倒数法进行插值精度的比较与分析。文章分析了各个方法的优缺点和局限性,选取疏密差异较大的均匀和不均匀离散点数据进行实验,利用三次趋势面模型和MATLAB,ArcGIS,GS＋Version等相关软件进行分析与处理,得到三种方法在局部插值误差方面的变化规律,同时为使用插值方法的用户提供一个最优的选择方案。     

基于半变异函数的土壤有机碳空间预测方法

基于半变异函数原理,通过GS+和Variowin确定最优模型,对土壤有机碳进行空间预测,同时与反距离加权方法的空间插值结果进行预测精度和模型拟合效果对比。结果表明,基于半变异函数的土壤有机碳空间插值的均方根误差RMSE最小,比反距离加权方法提高了14%,预测精度和空间模拟效果要高于反距离加权方法的预测结果。基于半变异函数的空间插值方法要更适合土壤有机碳数据的空间预测,为其他土壤数据空间准确预测提供支持。     

克里金插值的多路径误差空间分布特征

针对多路径误差的空间分布特征,该文提出采用克里金插值法构建多路径误差的空间插值模型。通过采用ArcGIS中克里金插值工具构建的多路径误差的空间插值模型,较好地展现出多路径误差与测站位置、反射源距离等因素的空间分布特征。实验结果表明:对比泛克里金插值法、普通克里金插值法、简单克里金插值法3种方法构建的多路径误差插值模型,普通克里金插值法的效果最好。研究成果直观反映出在林区、多层建筑物等环境下多路径误差影响较大,还预测出未采样区域的多路径误差影响范围,该研究成果可应用于GPS观测站选址、GPS测量技术设计等领域。该文从空间分布特征的角度提出了一种新的研究多路径误差特性的思路,实现了对指定测区内的多路径误差的空间分布特征的探究。     

干热河谷冲沟DEM插值误差的空间分布研究

为了分析云南元谋干热河谷典型冲沟插值误差的空间分布特征,采用反距离加权（inverse distance weighting,IDW）、局部多项式（local polynomial interpolation,LPI）、张力样条（spline with tension,ST）、析取克里格（disjunctive Kriging,DK）以及不规则三角网（triangulated irregular network,TIN）模型方法对高程采样点进行插值,用交叉验证法、相对差系数及沟谷线差异衡量其插值精度。遴选高程误差大于1 m的误差点,用变异系数（coefficient of variation,CV）、全局Moran指数和Getis-Ord G_i*指数分析其空间格局特征。结果表明:TIN和DK精度较高,IDW精度最低;高程误差均呈聚集分布,聚集程度TIN > LPI > DK > ST > IDW;高程误差均呈空间正自相关,TIN模型插值误差的自相关程度最高;误差热点位于坡度大的区域。     

集成学习支持的复杂地貌类型区土壤全钾含量自适应曲面建模

土壤属性空间分布受复杂地学环境要素影响，空间分异特征十分明显，用单一全局插值模型进行土壤属性模拟，难以实现高精度模拟。对于空间不连续、全局插值模型精度有限及适应性差的特点，本文提出了一种集成学习支持的、融合地学环境变量的土壤属性自适应曲面建模方法（ASM-SP）。利用2013年采集的110个样点数据，使用回归克里金（RK）、贝叶斯克里金（BK）、普通克里金插值法（OK）、反距离加权法（IDW）、ASM-SP，分别对青海湖复杂地貌类型区进行土壤全钾含量的插补。本文采用逐点交叉验证（LOOCV）插值方法模拟精度。结果表明，ASM-SP不仅考虑了地学环境变量与土壤属性的非线性关系，而且融合了多个模型的适应性优势，是实现复杂地貌类型区土壤全钾含量的高精度模拟的一种新方法。     

一种基于主成分分析的协同克里金插值方法

针对协同克里金插值方法在插值时,辅助变量较多造成计算复杂度增加,而辅助变量较少引起插值精度降低这一问题,提出了一种基于主成分分析的协同克里金插值方法（PCA-CoKriging）。该方法首先使用主成分分析对插值相关变量进行将维,得到较少几个综合指标,然后里利用这几个综合指标作为辅助变量进行协同克里金插值。为验证该方法的有效性和数据分布对该方法的影响,本文选取了2016年北京市范围内4个季节中PM_2.5浓度满足正态分布效果不同的4组数据,分别使用PCA-CoKriging和普通克里金插值方法、常规协同克里金插值方法,进行了插值试验。结果表明,本文方法与普通克里金插值方法、常规协同克里金插值法在4组试验中的平均绝对误差分别为4.91、6.04、5.61,平均均方根误差分别为6.65、8.76、7.57。综合比较,本文方法比常规协同克里金插值的平均绝对误差与均方根误差分别提升了10.73%、12.56%,比普通克里金插值法的平均绝对误差与均方根误差分别提升了18.71%、24.09%。     

利用时空Kriging进行气温插值研究

以黑龙江省近37a的月均气温数据为研究对象,介绍了一类积分式时空协方差(变异)函数模型进行时空Kriging插值。针对月均气温呈现出的明显季节变化,对各站点的气温进行去季节项处理,并在此基础上建立时空变异函数。将空间维的普通Kriging插值扩展至时空维,同时考虑空间和时间相关性对研究变量进行时空估计,并将估计结果与空间Kriging插值效果进行了比较。结果表明,时空插值效果理想,插值精度较空间Kriging更高。     

小区域GNSS高程异常拟合方法研究

选取恰当的拟合模型是提高高程异常拟合精度的关键．本文利用湖南省新化县城区全球卫星导航系统（GNSS）和水准测量数据,采用反距离加权法、多项式插值法、径向基函数法、克里金插值法等多种曲面拟合方法进行高程异常拟合研究,并进行拟合精度评定．结果表明,径向基函数插值法内插精度最高,其中误差为±0.0158 m;局部多项式插值法外推精度最高,其中误差为±0.0104 m;综合来说,局部多项式插值法在县域尺度高程拟合中精度最高,本文研究结果对小区域GNSS高程拟合方法选取工作具有一定的参考意义.      

一种改进的InSAR城市地面沉降监测精度评价方法

针对InSAR沉降监测精度评定方法的单一性，综合考虑建筑物自身沉降和时空基准难以统一的问题，构建了改进的反距离权重插值模型。以宁波东部新城某沉降区域的PS-InSAR监测结果为试验数据，在统一时空基准的前提下，利用改进IDW插值模型对监测结果进行精度评定，并以交叉验证的方式验证了该插值方法的准确性。试验证明：通过对比两个实测水准点，使用改进的IDW插值获取的InSAR监测结果误差为0.3和0.8，相比于普通IDW和Kriging方法提高了大约1.1 mm。     

时空Kalman滤波在变形分析中的应用研究

时空Kalman滤波可对变形监测数据进行时空滤波去噪、数据插补和变形预测,本文利用时空Kalman滤波进行变形分析,从模型原理及试验两方面比较分析了Kriged Kalman filter(KKF)、space time Kalman filter(STKF)和spatio-temporal mixed effects(STME) 3种典型时空Kalman滤波模型的性能和适用性。结果表明:3种时空Kalman滤波模型均基于空间基函数及动力学模型组合形式描述时空数据的时空相关性,其主要差异在于空间变异的描述形式不同、空间基函数和状态转移矩阵构造过程不同及模型降维方法不同。在适用性方面,KKF模型更适合于稀疏测站的变形分析,STKF模型及STME模型更适合于海量测站的变形分析。在变形分析应用效果方面,3种时空Kalman滤波模型均具有较高精度的时空滤波去噪、数据插补和变形预测性能,其滤波结果相对于普通Kalman滤波结果的平均改善率为21.1%,其缺失数据插补结果相对于Hermite时间插值结果的平均改善率为42.4%,其空间预测结果相对于Kriging空间插值结果的平均改善率为65.3%,其对已知测站未来变形的时空预测结果相对于普通Kalman滤波时间预测结果的平均改善率为20.6%,其对非观测站点未来变形的时空预测结果相对于Kalman滤波+Kriging组合模型预测结果的平均改善率为20.5%。     

基于反距离加权和克里格插值的S-A多重分形滤波对比研究

本文以铜陵矿集区土壤Cu元素含量数据为例,对比研究反距离加权插值法和克里格插值法对S-A多重分形滤波的影响。与单纯的反距离加权插值和克里格插值结果相比,无论是基于反距离加权插值还是克里格插值,多重分形滤波(S-A)方法分解得到的铜陵矿集区Cu元素异常场对已知Cu矿田的指示均更加准确。基于克里格插值结果的异常场相比于基于反距离加权插值结果的异常场,具有更好的异常识别效果,与铜陵矿集区已知Cu矿床分布的空间相关性更加显著,具有矿田尺度的成矿预测价值。