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为了降低采样点水平和高程误差对数字高程模型（digital elevation model,DEM）建模精度的影响,受总体最小二乘算法启发,以较高精度的多面函数（multiquadric function,MQ）为基函数,发展了整体最小二乘MQ算法（MQ-T）,并分别借助数值实验和实例分析验证模型计算精度。数值实验中,以高斯合成曲面为研究对象,设计了受不同误差分量影响的采样数据,借助MQ-T曲面建模,并将计算结果与传统MQ进行比较。结果表明,当采样点仅受高程误差分量影响时,MQ-T计算结果精度与MQ相当;当采样数据受水平误差分量影响时,MQ-T计算结果中误差小于MQ中误差。实例分析中,以全站仪获取的采样数据为研究对象,借助MQ-T构建测区DEM,并将计算结果与传统插值算法进行比较,如反距离加权（inverse distance weighted,IDW）法、克里金（Kriging）法和澳大利亚国立大学DEM专用插值软件（（Australian National University DEM,ANUDEM）法。精度分析表明,随着采样点密度降低,各种插值算法精度逐步降低;不管采样密度多少,MQ-T计算精度始终高于传统插值算法;对山体阴影图分析表明,MQ-T相比Kriging法有一定峰值削平现象。 相似文献
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在地统计学函数模型和地理信息系统技术的支持下,本文利用多种插值方法对GRACE重力卫星解算出的水储量数据进行空间插值方法精度研究,并探讨了科尔沁沙地的水储量空间分布特征。结果表明:1)总体上看,地统计学插值方法优于确定性插值法的反距离权重插值、径向基插值、全局多项式插值和局部多项式插值;2)在地统计学方法中,仅引入高程数据插值,精度并没有提高,综合考虑高程和降水量的协同克里格插值方法的误差最小,插值精度最好。利用协同克里格插值法插值得到科尔沁沙地的水储量空间分布图,由图可知,科尔沁沙地的水储量呈现由南向北增加的空间分布特征。 相似文献
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空间插值方法对土壤重金属污染格局识别的影响 总被引：9，自引：0，他引：9
针对广东省某地区土壤中采样样品点的重金属污染物砷(As),文章选取统计学中具有代表性的反距离加权(IDW)、样条函数(Spline)、普通克里格(OK)3种空间插值方法,对比分析不同空间插值方法下研究区土壤中As浓度估算精度、污染特征识别和污染格局空间区划的差异。结果表明:3种空间插值方法在研究区土壤As浓度的估算中,IDW表现最佳;3种插值方法所识别的研究区As污染空间分布特征和污染格局均存在差异,但相对于OK法,IDW和Spline两种方法的结果更加相近。研究表明,在基于点状离散数据采用空间插值方法分析区域土壤重金属污染特征的过程中,应首先考虑结合区域数据样本的数量和特征,开展各空间插值方法的精度评价。 相似文献
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针对目前DEM（Digital Elevation Model, DEM）数字地形分析的精度评价多数不考虑DEM误差的空间自相关性或仅仅采用经验的自相关性模型问题,本文从DEM插值入手,从理论上推导了插值条件下格网DEM邻域窗口内坡度噪声误差的空间自相关性模型以及坡度精度模型,并选取典型的插值方法和坡度差分算法,从实验角度分析了在顾及和不顾及空间自相关性两种情况下的格网DEM坡度计算模型的噪声精度,实验结果表明：坡度精度受DEM噪声误差的空间自相关性影响较大,并与DEM插值方法和坡度计算模型中的差分算法有关。 相似文献
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DEM地形描述误差空间结构分析 总被引：6，自引：0，他引：6
数字高程模型（ＤＥＭ）是地理信息系统的核心数据之一。然而,ＤＥＭ误差的存在程度不同地影响地理信息系统空间分析的精度。本文首先说明ＤＥＭ地形描述误差的提取方法,通过误差地图以及量化研究方法,揭示ＤＥＭ误差的空间分布规律。试验结构显示误差地图是实现ＤＥＭ误差可视化的有效方法;ＤＥＭ地形描述误差具有很强的空间自相关性。自相关值随地形复杂度与ＤＥＭ分辨率的改变而有规律地变化。该结果为ＤＥＭ误差的估算与模拟 相似文献
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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。 相似文献
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针对空气质量指数（AQI）监测点分布稀疏,现有空间插值算法精度不高问题,提出了新的扩展场强模型与算法。扩展场强单参数模型引入参数c控制场强衰减程度,通过c与误差关系图并借助二分查找法计算最优c值。扩展场强双参数模型加入参数k调整场强影响范围,通过c、k与误差关系图并借助迭代双线性插值法求解最优c、k组合。以北京、天津、武汉、郑州四个城市2014-08~2015-04的50组AQI监测值为实验数据,采用交叉验证法并以RMSE、AME、PAEE为评价指标,实现了单参与双参模型及参数选取,然后与克里金法及类似的反距离加权法进行对比。实验证明,扩展场强模型能够得到针对稀疏AQI的更高插值精度,且双参数模型精度高于单参数模型。本文算法适用于采样点数目与位置均固定的稀疏数据插值,并可推广至其他类型与维度的空间数据。 相似文献
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高精度降水场是水文、气象以及环境分析的重要数据支撑,直接影响相关服务的准确性。传统降水分布模拟大多依赖站点空间维的驱动因素,而忽略了降水时序变化特征对其空间分布的影响。使用2015—2017年中国湖北省83个国家气象观测站点和28个省级观测站点近3 a月平均累积降水资料,通过相关性分析,引入站点降水时序理论变差函数模型的拱高值(C)和块金值(C0)作为影响因素,使用地理加权回归(geographically weighted regression, GWR)建立湖北省月平均降水分布模型。结果表明:（1）各站点降水的时序变差函数曲线与降水的季节性基本吻合。站点时序理论变差函数模型中,有25.3%能够在4个月内达到平稳,36.14%在6个月内达到平稳。（2）站点降水时序理论变差函数模型的C和C0与逐年12月平均累积降水在0.01水平（双侧）上显著相关,平均相关系数分别为0.745和0.526,大于地理位置和高程对降水的影响。（3）引入C和C0 有助于提升GWR模型的整体拟合优度和插值精度。对比仅使用经纬度的GWR模型和引入时序理论变差函数特征的GWR模型,3 a平均整体拟合优度从0.852提升至0.912。验证集站点插值精度评价显示,3 a绝对误差、均方根误差和平均绝对百分误差下降幅度均大于60%。因此,引入时序理论变差函数特征的时空GWR模型能够获得较高精度的降水模拟结果,更适合具有丰富历史降水资料地区的降水空间分布估算。 相似文献
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反距离加权插值法是空间分析中插值的一种常用方法,被广泛应用于各个领域的插值计算中。针对反距离插值法(IDW)中未考虑时间因素与高程因素的影响,本文提出一种顾及高程因素的时空反距离加权插值法(H-TIDW)。该方法首先利用时间序列分解法去除数据的季节性波动,然后综合考虑时空距离与高程因素构建时空插值模型进行预测,最后在预测结果上叠加季节性波动得到最终的预测值。验证结果表明:顾及高程的时空反距离加权插值法将时空信息考虑到距离计算之内,从时间和空间两个维度对PM2.5浓度数据进行分析研究,避免了只考虑空间或者时间而造成大量有价值信息丢失,且插值精度也有一定程度的提升。 相似文献
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反距离加权插值(inverse distance weighting,IDW)的精度受到空间邻近度、距离衰减系数及最邻近点数等多个参数共同的影响.然而,目前的IDW插值算法大多仅考虑单参数的调优,或对各参数独立调优,难以实现插值模型的整体优化.此外,传统的IDW插值算法没有顾及各向异性对空间邻近度的影响.本文提出一种顾及空间各向异性的多参数协同优化IDW插值算法(PIDW).首先,引入距离调节参数以及方向参数,将经典各向同性的欧氏空间距离扩展为各向异性的"椭圆"距离;然后,引入粒子群优化算法对最邻近点数、距离衰减系数、距离调节及各向异性方向的多参数进行协同优化,获得插值精度的偏差与方差在全局意义下的满意解.试验采用两个不同尺度的空间数据验证了PIDW算法的插值效果,结果表明本文的插值算法能够显著地提高各向异性环境下IDW插值算法的精度.通过与经典的IDW及其改进算法的IDW、普通克里金及顾及各向异性的普通克里金算法的比较分析,进一步证实了PIDW具有较好的插值效果. 相似文献
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Comparison of interpolation models for estimating heavy metals in soils under various spatial characteristics and sampling methods 总被引：2，自引：0，他引：2 
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下载免费PDF全文 Heavy metal pollution in soils has become increasingly challenging, especially in developing countries. Estimating the spatial distribution of heavy metals in soils is essential to preventing their build‐up. This article aims to identify the effects of spatial scales, spatial autocorrelation, sampling methods, and proportion on interpolation models in estimating the distribution of heavy metals in soils. Six interpolation models (area‐and‐point kriging, AAPK; inverse distance weighting, IDW; local polynomial interpolation, LP; ordinary kriging, OK; simple kriging, SK; and thin plate spline, TPS), three sampling methods (random, stratified, and systematic sampling), and five sampling proportions (1, 5, 10, 15, and 20%) are considered in this study using sets of simulated data, and the real situation was tested for verification. The results show that, in general, with the increase of spatial autocorrelation or the sampling percentage, the accuracy and stability of different interpolation models gradually increase; however, the various interpolation models have their own specific characteristics and application conditions. The best application conditions of the interpolation models compared with other models under the same situation are summarized and explained in theory. These conclusions have implications for future work. 相似文献
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安徽省降雨量空间分布方法 总被引：1，自引：0，他引：1
基于安徽省78个气象站点的30年(1977-2006)降水资料,运用地理信息系统软件ArcGIS提供的空间插值方法,研究安徽省降水量的空间分布规律。通过对17个检验点的空间插值进行检验,相关性明显,表明反距离加权插值法在模拟降水量空间分布具有较高的精度。 相似文献
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The Shuttle Radar Topography Mission (SRTM), the first relatively high spatial resolution near‐global digital elevation dataset, possesses great utility for a wide array of environmental applications worldwide. This article concerns the accuracy of SRTM in low‐relief areas with heterogeneous vegetation cover. Three questions were addressed about low‐relief SRTM topographic representation: to what extent are errors spatially autocorrelated, and how should this influence sample design? Is spatial resolution or production method more important for explaining elevation differences? How dominant is the association of vegetation cover with SRTM elevation error? Two low‐relief sites in Louisiana, USA, were analyzed to determine the nature and impact of SRTM error in such areas. Light detection and ranging (LiDAR) data were employed as reference, and SRTM elevations were contrasted with the US National Elevation Dataset (NED). Spatial autocorrelation of errors persisted hundreds of meters spatially in low‐relief topography; production method was more critical than spatial resolution, and elevation error due to vegetation canopy effects could actually dominate the SRTM representation of the landscape. Indeed, low‐lying, forested, riparian areas may be represented as substantially higher than surrounding agricultural areas, leading to an inverted terrain model. 相似文献
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空间连续的气象要素是区域环境、生态系统模拟的重要参数,空间插值是实现气象观测站点数据空间化的主要方法。由于不同区域气候要素时空分布的复杂性,研究适用于特定区域的空间化方法具有重要意义。本文以湖南省为研究区,分析长江中游亚热带丘陵区气象要素的空间化方法。基于湖南省及其毗邻地区的46个气象站点14年(2000—2013年)的气象观测数据(月降水量、月均温)和DEM数据,对普通克里金法(OK)、反距离加权法(IDW)、样条法(SPLINE)和基于DEM的多元线性回归插值法(MLR)进行比较分析研究。研究结果表明:1)月降水量和月均温的MRE和RMISE值排序分别为:SPLINEIDWMLROK和SPLINOKIDWMLR;年平均降水量和年均温插值的MRE和RMISE值排序分别为:SPLINEIDWOKMLR和SPLINOKIDWMLR;2)MLR法不仅插值误差小,而且能从细节上反映出气象变化的空间变异性;3)对多变量进行数据探索分析表明,MLR插值法中,经度、坡度与年降水量空间分布存在空间的一致性;纬度、高程和坡度对年均温的空间分布具有很强的解释力。 相似文献
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顾及方向遮蔽性的反距离权重插值法 总被引：1，自引：0，他引：1
针对反距离权重(IDW)空间插值在实际应用中存在的缺陷,本文对IDW插值算法进行了优化改进,提出了调和反距离权重(AIDW)空间插值方式。该插值方式在传统IDW的算式中增加了反映样点方位的调和权重系数K,其插值过程综合考虑了样点距离和样点方位对插值点的共同影响。理论分析和实例应用表明:AIDW插值方式可减小或克服样点分布不均的IDW插值缺陷,使离散点的空间插值结果更趋于合理,其等值线绘制亦可有效避免传统IDW插值中的孤立圆及同心圆现象,使等值线的绘制更接近于人工作业。 相似文献
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An Adaptive Method of High Accuracy Surface Modeling and Its Application to Simulating Elevation Surfaces 总被引：3，自引：0，他引：3
An adaptive method is employed to speed up computation of high accuracy surface modeling (HASM), for which an error indicator and an error estimator are developed. Root mean‐square error (RMSE) is used as the error estimator that is formulated as a function of gully density and grid cell size. The error indicator is developed on the basis of error surfaces for different spatial resolutions, which are interpolated in terms of the absolute errors calculated at sampled points while paying attention to the landform characteristics. The error surfaces indicate the magnitude and distribution of errors in each step of adaptive refinement and make spatial changes to the errors in the simulation process visualized. The adaptive method of high accuracy surface modeling (HASM‐AM) is applied to simulating elevation surface of the Dong‐Zhi tableland with 27.24 million pixels at a spatial resolution of 10 m × 10 m. Test results show that HASM‐AM has greatly speeded up computation by avoiding unnecessary calculations and saving memory. In addition, HASM‐AM improves simulation accuracy. 相似文献
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张苏 《测绘与空间地理信息》2020,(4):148-150,153
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。 相似文献
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目前,针对利用无人机技术在山地起伏大、山体植被密集区域,难以获取地面点及DEM等问题,本文提出了一种结合布料模拟算法和改进的局部最大值算法,利用树顶点、树高等植被信息,提取地面点,进而生成整个区域的DEM的方法。以中国传统村落德夯村为例,利用植被系数和高程信息将点云分割为植被密集区和非植被密集区两个部分。在非植被密集区,通过布料模拟算法和改进的局部最大值算法分别提取地面点和树顶点,计算平均树高;在植被密集区,通过该区域的树顶点推算得到植被密集区的近似地面点,最终将两部分的地面点云进行TIN插值得到该地区的DEM。试验结果表明,利用此方法生成的DEM均方根误差,在非植被密集区达0.037 m,植被密集区可达1.606 m,整体平均误差达1.492 m,总体精度较好,基本可以满足村落尺度空间分析的需求。 相似文献