基于MODIS雪盖数据的北疆雪深多元非线性回归克里金插值

为了提高北疆地区雪深时空分布监测的准确性,以该区域48个气象站点2006年12月—2007年1月的月平均雪深观测数据为基础,通过分析月均雪深空间自相关性及其与经纬度、高程的相关性,结合MODIS雪盖数据构建了多元非线性回归克里金插值方法,插值获得了北疆地区较高精度的雪深空间分布数据。将插值雪深数据与普通克里金插值法、考虑高程为辅助变量的协同克里金插值法的预测结果进行比较,结果表明:1相对普通克里金和协同克里金方法,多元非线性回归克里金法的12月份雪深预测精度分别提高了15.14%和9.54%,1月份的提高了4.8%和6.7%;2由于充分利用了经纬度和地形信息,多元非线性回归克里金法的雪深预测结果可提供更多细节信息;3预测结果客观地表达了雪深随经纬度和地形变化的趋势,反映了积雪深度的空间变异性;4基于不显著相关的协变量高程的协同克里金插值法预测的雪深数据精度劣于普通克里金插值法的预测结果。     

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。     

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。     

局部加权线性回归模型的PM2.5空间插值方法

针对传统空间插值方法对影响PM2.5的插值因素考虑不全面和局部加权线性回归模型中近邻个数选择困难等问题,该文基于局部加权线性回归模型提出了一种引入正则化项的空间插值方法。以北京市3个月的PM2.5数据为例,选取SO_2、NO_2、O_3、CO作为观测指标,通过正则化进行权重系数修正、L曲线法确定正则化系数,提高了该插值模型的稳定性与自适应性。交叉验证结果显示,本文方法相对于普通Kriging,3个月的平均绝对误差(MAE)与均方根误差(RMSE)分别降低28.44%、26.25%;相对于反距离加权插值法的MAE、RMSE分别降低18.07%、17.02%。研究结果表明,基于局部加权线性回归模型的PM2.5空间插值相对于传统方法有一定提升。     

草地地上生物量高精度曲面建模

草地生物量的大区域精确估算对全球变化研究和草地资源的合理利用具有重要作用。为提高草地生物量的空间模拟精度,发展了草地地上生物量的高精度曲面建模方法HASM-GB(High Accuracy Surface Modeling for Grassland Biomass),基于内蒙古草地地上生物量野外调查资料和同时期的遥感影像数据,采用HASM-GB方法对内蒙古自治区草原地上生物量空间分布进行了模拟。通过野外实测数据采用修正的Jackknifing方法对HASM-GB方法模拟结果进行了验证,结果表明模拟结果与实测数据之间具有较低的均方根误差(28.03 g/m²)和较好的相关性,相关系数为0.62。将HASM-GB方法与遥感生物量回归模型、普通克里金和回归克里金3种方法进行了精度对比,结果表明与其他3种方法相比,HASM-GB方法的模拟结果具有相对较低的平均误差、平均绝对误差、均方根误差和与测定值较高的相关系数。通过对地上生物量空间分布格局模拟结果的分析可知,由于植被指数-生物量回归模型属于非空间方法,其模拟精度很大程度上取决于主、辅变量间的相关性水平,易受植被指数数据误差的影响。普通克里金不能考虑辅助变量的作用。HASM-GB方法能够充分考虑生物量采样点和辅助变量的空间变异信息和邻域样本的空间结构特征从而提高模拟精度,其对草地地上生物量的曲面模拟能力高于回归克里金。结果表明HASM-GB可以作为模拟草地地上生物量空间分布相对有效的方法。     

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。     

电离层局部格网降分辨率层析方法

网格划分是电离层层析的重要一环,也是影响层析精度的重要因素之一。然而,现有研究更多地关注如何通过反演算法及模型来提高精度,较少关注格网划分这一手段。本文拟从格网划分这一角度来对电离层层析方法进行优化。先利用若干试验研究了格网分辨率与层像精度的关系,然后在此结论基础上提出了一种通过降低非感兴趣区域格网分辨率来提高感兴趣区域层像精度的方法。为验证本文方法的可行性,分别开展了两个不同的层析试验。两个试验同时表明:相对于传统的格网划分方法,本文方法在均方根误差、平均绝对误差、68%及95%百分位、标准差等多个精度指标上均具有优势。根据本文试验,利用本文方法均方根误差及平均绝对误差可望分别减少15%至40%。     

主成分-多变量时间序列模型及其在桥梁变形预测中的应用

建立科学有效的变形预测模型对确保桥梁安全运营具有十分重要的意义。据此,提出了基于主成分和多变量时间序列模型耦合的桥梁变形预报模型,采用苏通大桥实测数据对模型的拟合、预测精度进行了分析验证。采用主成分分析方法提取了累计贡献值达95.088%的三个对桥面变形有影响的主成分,建立了主成分-多变量时间序列模型。结果表明,该模型拟合精度优于多变量时间序列法,监测点dx,dy,dH三个方向的均方根误差分别为2mm、2mm、8mm,预测精度分别为3mm、3mm、6mm,可以识别出由于结构损伤所引起的位移10mm的异常变化。说明该模型对于桥梁桥面变形预测具有一定的有效性和适用性。     

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。     

基于厄米特插值和时间序列模型在沉降监测中的应用

针对沉降监测中用时间序列分析数据样本较少、处理精度不高的问题,本文引入厄米特插值,提出用厄米特插值法对数据进行插值,增加数据样本,然后用时间序列对数据进行建模分析。为了验证用厄米特插值后的数据建模精度,将上述理论运用到工程实例中,用时间序列分析分别对厄米特插值处理后的数据和原始数据进行建模分析,得到用厄米特插值处理后的数据进行时间序列分析建模的平均绝对误差比原始数据建模的平均绝对误差高0.083 8 mm。说明厄米特插值和时间序列组合模型精度比较高。     

土壤重金属的空间插值方法比较分析——以阳谷县为例

空间插值通过采集少量的数据点,利用其中的空间关联,推求该区域内其他位置的属性值。本文以山东省阳谷县土壤重金属Cu采样数据为例进行空间探索性分析,分别采用了反距离权重插值和普通克里金插值两种方法进行空间分布插值模拟。结果表明,针对研究区采样数据,反距离权重插值方法生成的模型平均误差为1.97 mg/kg,总体精度为92%;普通克里金插值模型的平均误差为1.91 mg/kg,总体精度为92.35%,普通克里金插值方法更优。     

基于映射函数网络RTK的大气误差内插估计模型

在比较分析已有内插模型的基础上,以卫星高度角、参考站高程、距离为变量,以大气映射函数为基本模型,提出了一种新的适用于高程差异大的大气误差内插模型。利用江苏连续运行参考站系统部分参考站数据,采用不同的内插模型进行处理、比较与分析。结果表明,对于高程差异大、卫星高度角小的用户站,映射函数估计方法、低阶曲面模型能够准确地估计出其与主参考站之间双差对流层误差,其最大均方差不超过2cm;映射函数估计双差电离层误差方法与低阶曲面模型、线性内插模型的估计精度相当。在以上4种方法的比较中,距离线性内插模型的估计精度最差,将近5cm。     

利用MODIS数据研究天山北麓Kriging雪深插值

以天山北麓为研究区,通过MOD10A2获得月最大雪盖,在无雪区构建虚拟气象站,提高了样本点数量和空间均匀性。运用普通Kriging和协Kriging法对12月至2月最大雪深进行了空间插值,利用交叉检验法对插值精度进行了评估。     

三维激光扫描技术在复杂地质隧道岩体信息获取中的优化

为了更高效、高精度地获取岩体结构面信息,借助三维激光扫描技术,提出并建立一种基于Kriging算子和最小二乘法组合的点云插值方法。首先对获取的隧道点云数据利用单一的最小二乘法进行插值,并以此为基础,结合Kriging算子的适应度函数建立组合插值模型。在利用三维激光扫描仪已获取的某岩溶隧道的原始点云数据的基础上,运用组合模型进行插值处理,以此获取岩体结构面信息,并将组合方法得到的结果与单一的插值方法进行对比,发现组合方法插值效果较好,误差也较小。基于Kriging算法和最小二乘法结合的插值方法,在利用三维激光扫描技术获取岩溶隧道岩体几何信息—结构面产状的过程中能更加精确、全面,并可以用于岩体稳定性评价。     

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。     

京津冀地区GNSS对流层延迟空间插值研究

对流层延迟差异影响合成孔径雷达干涉测量技术(InSAR)形变测量精度;水汽的变化影响天气变化.对流层延迟与水汽具有较好的对应,因此有必要开展全球导航卫星系统(GNSS)对流层延迟的插值研究.以京津冀地区为例,针对GNSS对流层延迟,开展对流层延迟的空间插值研究.首先开展了GNSS对流层延迟与水汽的比较分析,两者存在显著正相关特性,相关性超过91.7%,论证了对流层延迟取代水汽的可行性.然后利用反距离权重法对京津冀地区2016年9月至2017年8月的12组GNSS测站对流层延迟进行空间插值,通过提取插值点对流层延迟与GNSS站点对流层延迟比较验证空间插值精度.全年数据平均偏差最大为1.12cm,均方根误差最大为0.89cm;未发生降水过程平均偏差最大为1.25cm,均方根误差最大为0.82cm;发生降水过程平均偏差最大为1.08cm,均方根误差最大为1.38cm.京津冀平原区域的GNSS对流层延迟空间插值结果精度满足气象等应用要求,可为气象预报和InSAR大气校正提供参考.     

基于参数统计的DEM粗差探测算法

基于参数统计的DEM粗差探测算法利用双线性内插法计算某点的高程估值,并以此进行粗差检测,方法简单易行。文中以Kriging法取代原有的内插算法,使高程估值的计算更加符合实际的分布。试验证明基于半变异函数的Kriging内插法较传统方法更为准确,也使原有算法的可靠性得到进一步的提高。     

Kriging法在区域重力场插值中的适用性研究

由于重力观测网点位分布不均匀,密度不够,在精细刻画区域重力场变化时受到很大限制,因此需采用合理的插值算法。文中介绍Kriging插值算法和变异函数理论模型的基础上,结合陕西地区2011—2012年离散重力变化数据,利用最小二乘法得到各个理论变异函数模型的拟合参数,并将实验变异函数模型用于Kriging插值算法,同时综合考虑交叉验证精度统计、插值精度统计结果,以此来研究Kriging插值算法的适用性,研究结果表明:基于最小二乘法获得的球形模型、指数模型拟合参数精度高,高斯模型、对数模型精度最差;基于球形模型、指数模型的实验变异函数用于Kriging插值算法得到的插值结果精度最高、图像平滑自然、异常区明显,是一种适合陕西地区重力离散数据进行插值计算的有效算法。