时空积和模型的数据插值与交叉验证

研究了时空变异函数和协方差函数的积和模型并将其推导成能够实现的形式,提出了时空权重系数的计算矩阵、基于该矩阵实现了积和模型的时空插值,并用时空交叉验证来验证了插值数据的有效性。实验表明,本方法能为时空随机领域以一定的精度提供较多的信息,从而达到时空插值的目的。     

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。     

克里金插值模型在地面沉降监测中的应用

变形监测在保障工程安全、建筑物的监测以及地质结构分析等方面扮演着重要的角色。尤其是在城市发展中,地面沉降更是非常突出的问题。本文针对目前通过精密水准或GNSS进行地面沉降监测存在监测点位离散,且分布不均的问题,提出采用克里金插值模型进行沉降量内插的设想,并通过北京局部沉降监测实测数据,对上述差值模型进行了验证和精度分析。结果表明克里金插值模型用于地面沉降监测数据内插是可行的。     

复杂地形地区月平均气温(混合)地理加权回归克里格插值

以地形地貌特征复杂、观测站点分布稀疏不均匀的四川省为研究区,引入地形因子（坡度和坡向）和植被指数,采用顾及空间关系非平稳性的（混合）地理加权回归克里格模型（（mixed）geographically weighted regression Kriging,（m）GWRK）进行月尺度平均气温插值方法及精度分析研究。针对不同季节和不同地区,将（m）GWRK插值结果与基于全局回归的回归克里格（regression Kriging,RK）插值结果进行对比。结果表明,RK、GWRK、mGWRK回归关系的决定系数R2分别为0.795、0.922、0.911,均方根误差分别为0.83℃、0.64℃、0.55℃,表明GWRK、mGWRK对目标变量的解释能力以及插值精度都优于RK;GWRK、mGWRK相对于RK对月平均气温插值的改进具有季节与地区差异,冬半年的改进大于夏半年,在地形地貌变化大的地区改进大于地形地貌变化小的地区。     

基于时空Kriging方法建立深度基准面模型

深度基准面是一个呈阶梯状、不连续的基准面,该特点给海洋测绘及相关活动带来严重的影响。目前建立深度基准面模型的方法有很多,一般采用几何插值方法,其函数模型大多以数据点的位置关系为基础。本文使用时空Kriging法建立深度基准面模型,时空Kriging法综合考虑了海面在时间和空间上的变化特征,通过构建不可分离型时空变异函数,对深度基准值进行插值拟合,并通过实例证实了拟合后的深度基准面模型的精度更高、连续性更好。     

普通Kriging插值算法研究

地统计学是进行空间变异分析的有力工具.文章说明了地统计学的基本原理及其实现算法,并应用该算法对研究区域的草句白浆土有效磷的空间变异特征进行了分析,通过计算得出的地统计学参数说明了土壤有效磷具有中等空间相关性,并生成了该养分的空间分布图.     

时空数据插值的杨赤中滤波法

时空数据插值是时空数据分析的一项基础性任务,其核心问题在于建模时空自相关结构。当时空数据非平稳、分布稀疏时,现有方法难以准确建模时空自相关结构,直接影响了插值的精度与可靠性。本文基于空间域复合变量理论,采用几何学与统计学相结合的策略对时空自相关结构进行建模,提出了一种基于杨赤中滤波的时空数据插值方法。该方法首先耦合杨赤中滤波与时空积和模型,建立定量描述时空自相关结构的时空基本变化函数;然后,基于时空基本变化函数,构建满足最优线性无偏估计准则的时空数据插值模型。采用模拟数据、2000—2009年我国大陆区域年平均气温与2014年5月—2015年4月北京市日均PM_2.5浓度时空数据集进行试验验证,结果表明：本文方法的时空插值精度明显优于当前的3种代表性时空插值方法,且不需要时空平稳性假设,可以更好地适应分布稀疏的时空数据集。     

基于不同插值方法的PM1污染物浓度研究

随着GIS和计算机技术的不断发展,窄间数据插值应用越来越广,本文基于PM1污染物浓度数据,阐述了反距离加权插值法（IDW）,普通克里格插值法（Kriging）和样条函数插值（SPLINE）三种空间插值方法的数学含义,并指山了各自的特点。在IDW插值图像中,在权重不同的情况下,变化比较大的地方出现在采样点属性值变化剧烈和频繁的区域。SPLINE（规则样条）是基于生成具有连续的二阶导数和最小平方曲率的插值方法。Kriging比其他二种方法灵活,参数限制更多。但不管用哪一种插值方法,空间插值不能代替观测数据,在有一定数量的观测数据的基础上,插值结果才会更逼近真实值。     

EBK算法中半变异函数模型对DEM插值精度差异性研究

针对经验贝叶斯克里金(EBK)插值算法中的不同半变异函数模型对不同地貌地形的适应性问题,分别选取了平原,山地和丘陵三种不同地貌样区,进行空间插值试验研究。首先,选取不同地貌类型数据,获取离散高程点数据;然后,对数据进行预处理,通过GS模块分析地形数据中是否分态分布,是否存在趋势等;最后,通过经验贝叶斯克里金方法选择不同的半变异函数模型对不同地貌数据进行插值,以均方根误差为精度指标,比较分析EBK方法中不同半变异函数的适应性。分别选择径向基函数插值方法和普通克里金插值方法两种不同的插值方法作为对比,分析与EBK算法的插值精度的差异性。实验结果表明:在默认参数设置情况下,EBK算法效果更好,误差更小,精度更高。     

基于Kriging方法的空间数据插值研究

介绍了Kriging插值方法及其实质,提出一种变异函数理论模型参数估计的新方法,给出变异函数理论模型有效性评定的统计指标,并通过算例予以验证。最后,通过实例与反距离加权法相比较,证实Kriging插值的优越性。     

时空理论变异函数模型及其精度影响

针对已有的时空模型研究深度不够的问题,该文主要研究两类时空理论变异函数模型,即分离和非分离模型,并分析其对时空预测精度的影响。首先,阐述了两类模型中较为流行的6种时空理论子模型及其参数物理意义;最后以2014年山东省PM2.5日均浓度为例,给出各模型理论表达式,并在Matlab中对各模型运用遗传算法进行参数拟合和时空预测精度验证。实验结果显示,6种模型的整体预测精度顺序与模型拟合精度顺序相当,说明时空理论模型同空间理论模型一样,其模型拟合精度与后续预测精度成正相关。     

应用地统计学和径向基函数的DEM插值

为了解决紧支撑径向基函数(CSRBF)内插生成DEM中合理设置紧支撑半径的问题,文章提出了基于地统计学和CSRBF的DEM插值方法,采用地统计学中变程的倍数来度量空间相关性的强弱,取变程的倍数设为CSRBF紧支撑半径,使得CSRBF插值矩阵呈稀疏带状分布,保证插值矩阵稳定求解,最终生成较高精度的DEM。最后以实测高程数据为例,使用交叉验证对插值方法进行实验,根据最大误差、最小误差、平均误差和均方根误差等指标进行精度分析,结果表明该插值方法精度高,插值结果可靠,可作为一种有效的DEM插值方法。     

顾及粗差影响的全球电离层克里金插值及精度分析

针对克里格电离层插值方法受粗差数据影响和全球适用性问题,基于克里金插值的变异函数,构造电离层插值的粗差剔除统计量,实现插值过程自动化粗差剔除。采用全球电离层总电子含量格网产品进行试验验证,得出以下结论:①粗差剔除统计量能有效剔除粗差,保证插值精度与样本精度相当;②基于2014年太阳活动高年样本,克里金插值的精度RMS为1.0~5.0 TECU(total electron content unit)。     

基于Kriging方法的负偏态分布数据的空间插值研究

Kriging插值方法的前提是数据符合或基本符合正态分布的假设,或通过对非正态数据进行正态变换,使其满足要求。但对于拖尾的负偏态分布数据,正态变换方法无法奏效,若直接对数据进行Kriging插值,精度较低。文中在对样本数据深入分析的基础上,借助GIS平台,从不同透视角度对数据进行趋势分析,利用二次多项式模型对数据进行全局趋势拟合,并对随机的短程变异进行Kriging插值,选取不同的变异函数模型进行拟合比较,最终确定最优的模型参数,达到较为理想的插值结果。     

基于地统计学的江西省年降水量插值研究

本文选取江西省86个气象站点2008年的年降水量数据,基于地统计学理论对数据进行探索性空间数据分析,得出该组气象数据插值的理论最优模型。采用不同全局趋势及变差函数模型进行插值,通过交叉性检验证实了该理论模型的有效性。最终结果显示,采用3次函数剔除全局趋势并以球状模型作为变差函数模型的考虑高程的Co-Kriging方法插值结果最优。     

中长距离网络RTK大气延迟的Kriging插值方法研究

利用普通Kriging插值的指数函数模型和高斯函数模型,精密地实时估计网络RTK中用户站每一历元的大气延迟。利用一个含6个参考站的GPS网络(参考站间距为38.8～132.7km)的观测数据进行了实验,结果表明,对于长度为79.1km的基线的双差电离层延迟和双差对流层延迟,相应的Kriging插值(指数模型和高斯模型)的精度一般可达2cm和5cm,这表明普通Kriging插值可用于网络RTK用户站的大气延迟内插。     

利用事件影响域挖掘时空关联规则

首先发展了基于事件影响域的时空事务表构建策略,提出了基于事件影响域的时空关联规则挖掘方法,给出了相应的挖掘算法(简称ECSTAR算法)。通过一个实际算例验证了所提方法的可行性和有效性。     

用遗传算法改进模糊隶属度克里格插值的研究

克里格法是一种应用广泛的空间插值方法,本文研究了指示克里格法和模糊隶属度克里格法,讨论了用遗传算法对模糊隶属度克里格法进行改进的可能性及效果,并在空气污染数据插值中对3种方法的效果进行了比较。实验结果分析表明,遗传算法改进的模糊隶属度克里格插值在结果上要优于前2种方法,且具有鲁棒性较高和适应性较强等优点。