站点特征及插值方法对山地城市面雨量推求的影响

面雨量是考虑降雨空间异质性下城市降雨径流模拟不可或缺的输入数据,而面雨量推求与雨量站点特征、推求方法以及地形等因素密切相关。为量化分析雨量站点特征和空间插值方法对面雨量推求的影响,以典型山地城市重庆市为例,设置6种站点密度,利用最邻近指数评价站点空间特征,并探究6种空间插值方法对城市不同降雨等级下面雨量计算的适用性。结果表明:随着雨量站点密度增大,面雨量推求误差呈下降趋势,且降雨等级越高,雨量站点密度对面雨量推求的影响越显著;当雨量站点数量小于25时,面雨量模拟误差基本呈现随站点空间分布均匀程度增大而增大的趋势,但当站点数量达到25后,站点分布越均匀,误差越小;东北部山区面雨量采用反距离权重法和径向基函数法模拟时误差较小,而普通克里金法对东南部面雨量模拟更为准确,从降雨空间分布特征的表现能力来看,径向基函数法是最适宜重庆市的面雨量插值方法,尤其在山区表现出良好的模拟效果。研究成果可为不同降雨等级下雨量站点数据和面雨量推求方法的选择提供参考。

降雨时间分辨率与插值方法对城市内涝模拟影响研究

为研究不同时间分辨率降雨资料对模拟结果的影响,使用不同插值方法提高降雨时间分辨率进行城市内涝模拟并确定最佳插值方法。以西安市天福和园小区为研究区域,利用GAST-SWMM耦合模型,选取纳什系数和峰值误差作为评判标准,对研究区域模拟和实测流量过程线进行对比。研究表明:经两场实测降雨过程验证,模型纳什系数分别为0.85和0.81,表明构建的一二维耦合模型精度较高;在本文设置的五种时间分辨率中,当降雨时间分辨率为5 min时,模拟精度最高,随着降雨时间分辨率的降低,模拟流量与实测流量过程线吻合程度逐渐变差,且时间分辨率为60 min时模拟结果最差;选取分形插值、拉格朗日插值、线性插值三种方法,将实测降雨数据时间分辨率从30 min和60 min插值为5 min,模拟结果均显示与实测吻合程度最好的是分形插值方法,拉格朗日插值方法次之,线性插值方法最差。本研究可为用于城市内涝模拟的降雨资料选取及处理提供依据。

采样数量和插值方法对土壤属性变异解析的影响

土壤样点数量、土壤样点分布以及插值方法的选择都会对土壤属性预测产生影响,本文选择有机质为研究对象,从研究区703个土壤样点中,随机抽取72个样点作为验证集,并采取不重复随机抽样方式抽取631个、350个、160个、76个、35个样点子集,采取反距离权重法、普通克里格和局部多项式法进行插值,探讨插值方法、样点数量和样点分布对土壤有机质空间预测结果的影响。结果表明,随样点数量的减少,有机质预测结果制图所表达的细节特征信息逐渐减少。样点数量减少到76个和35个时,样点空间分布影响增大,土壤有机质插值预测图失真严重。土壤有机质插值预测图失真前,研究区反距离权重法预测精度略高于普通克里格法和局部多项式法。

不同插值方法下重力场模型的似大地水准面构建精度分析

因高程系统和GPS系统的坐标基准不同,导致GPS高程无法直接应用到水准成果。常规的方法是通过数学模型进行高程异常拟合,但纯数学模型难以满足三等和四等水准的精度要求。使用EGM2008重力场模型的三种插值方法计算中长波,使用数据模型拟合短波,能够有效提高高程异常拟合精度。经过计算,三种插值方法的双二次插值法精度最高,4个检核点的绝对误差达到3.3 cm以内。

采煤沉陷区地形插值方法精度对比分析及改进

为探究采煤沉陷区精确的地形特征,在常用地形插值模型的基础上提出一种改良插值模型。运用图像对比、交叉验证、相关性分析等方法对各插值方法进行精度分析,选取最合适该区域的插值方法;再根据非充分采动区沉陷地质结构和无法保留地形细节的情况,采用合适的插值法、使用K-means聚类法将整个研究区域分块,选取地表粗糙度Sr较大的区域,用薄板样条插值法重构局部地形DEM。线性三角网法插值曲面与真实的沉陷地形更吻合且连续性和趋势符合性良好,其评价指标精度最高。采用拟合度为0.9的薄板样条插值法重构Sr>1.50的地形DEM,并计算得整个区域的决定系数R2为0.981 5。结果表明,该组合插值方法在保持高精度的同时,具有可靠的平滑性,可以保留更多的地形细节。结论可为无人船数据构建沉陷区水下地形DEM选择最佳的插值方法及相关工作提供一定的参考。

地形因子对反距离加权插值方法(IDW)最优距离指数的影响分析

反距离加权插值方法(Inverse Distance Weighted,IDW)是生成数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)的常用内插手段之一,不同的地形应使用合适的IDW距离指数进行插值。本文选取了平原、丘陵、小起伏山地、中起伏山地和大起伏山地5种地形,设计了2组试验,从地形宏观形态和地形微观形态2个方面研究了地形对IDW插值中最优距离指数(Optimal order of distances,OOD)的影响。首先使用狼群算法(Wolf pack algorithm,WPA)计算不同地形区下IDW插值的OOD,分析不同地形之间OOD的分布差异;其次选取坡度、坡向、曲率3个地形因子,计算各采样点的OOD,分析不同地形因子对采样点OOD的影响。结果表明,从平原地区到大起伏山地地区,随着区域内地形起伏度的增加,OOD减小。采样点的OOD在高值区的占比随坡度增大而减小;OOD随坡向变化差异不大;随着地形曲率的增大,OOD在高值区的占比增加,在低值区的占比减小。在较为平坦的地区,例如平原地区,丘陵地区建议使用OOD在3≤a≤4范围内取值进行IDW插值,而在小起伏山地、中起伏山地和大起伏山地等山地区建议采用OOD在1≤a≤2范围内取值进行IDW插值。

基于插值方法的天线背架结构热分析

大型射电望远镜的天线背架具有结构复杂和节点多等特点,若能够较为精确地重构天线背架的温度场,将对背架热变形等分析有很大帮助。通过在天线结构上安装一定数目的传感器,测量指定位置的温度值,利用距离反比加权插值方法与这些离散的温度值来重构天线背架的温度场,并对不同姿态下的温度场进行分析。而距离反比加权插值效果与距离计算方式、距离方次以及搜索半径相关,以交叉验证的方式对距离反比加权插值方法进行了优化,使精度优于0.5℃。另外,通过插值方法可得出任意时刻的背架温度场,并对不同状态下的背架温度场进行分析,得出影响温度场分布的因素,以及不同方向温差对天线造成的焦距误差与指向误差。

基于时空变异的旱地土壤有机碳含量最优预测插值方法

以3.93×10^(4)km^(2)江苏北部旱地为试验区,基于1980年和2008年两期土壤样点数据,采用8种确定性和4种地统计学插值方法预测不同时期土壤有机碳含量,并筛选出时空演变下适宜的插值方法。结果表明:1980—2008年试验区土壤有机碳含量呈上升趋势,而空间变异性和自相关性有所减弱;1980年试验区土壤有机碳含量的最优预测插值方法为反高次曲面函数法,其相关系数和均方根误差分别为0.57和2.08 g·kg^(-1);2008年试验区土壤有机碳含量的最优预测插值方法为普通克里金法,其相关系数和均方根误差分别为0.60和2.17 g·kg^(-1)。总体来看,试验区土壤有机碳含量的时空变异性对不同插值方法的预测精度有很大影响。

不同比例尺下单波束测深数据的插值方法精度分析

以某内河航道局部航段作为试验区域,对不同比例尺单波束测深数据采用空间插值方法进行格网化,同时与多波束测深系统的实测数据进行对比,统计插值方法精度特征指标。结果表明,不同比例尺水深源数据密度对空间插值方法影响显著,随着测量比例尺不断减小,空间插值方法的内插精度下降明显;对于比例尺大于1:500的水深数据源,克里金插值法、最小曲率法和线性插值三角网法3种插值方法的精度基本相当,反距离加权插值法不满足插值精度要求;综合考虑内插精度特征参数,在类似区域建议采用线性插值三角网法。

空间插值方法在土壤污染物研究方面的应用

空间插值方法是土壤污染物信息分析的常用方法,文章分析了4种常用空间插值方法及其特点,梳理了空间插值方法在土壤污染物空间分布、采样方案、制图、源解析和风险评价方面的应用,为土壤污染物研究提供思路,最后总结了空间插值方法在土壤污染物研究中应用的优势,提出了空间插值方法与信息技术结合、加强空间插值方法之间组合应用等未来发展方向。

几种插值方法在构建南极冰盖DEM中的比较

在南极冰盖选取不同实验区域对常用的六种插值方法进行比较分析,采用均方根预测误差和源数据均方根等评价指标对不同插值方法进行评价,结果表明克里金插值方法更适用于构建南极冰盖DEM。

基于GIS的空间插值方法研究

对地理信息系统空间数据分析中的空间数据插值方法从广义的角度分为点的插值和面的插值进行了论述,讨论了点与面的各种插值方法的理论基础、算法以及应用方式,并对空间插值的应用与推广及相关的问题进行了阐述.指出在运用空间插值方法时,要得到理想的空间插值效果,必须针对不同研究区的实际情况,对实测数据样本点进行充分分析,反复试验比较,以选择最佳的方法,并在运用一般插值方法的基础上,依据自身需要及学科的特点,对插值方法进行改进,进而提出适合各学科研究的更优的空间插值方法.

采样数量与空间插值方法对华北平原典型区土壤质量评价空间预测精度的影响

空间插值方法的差异以及采样数量不同对土壤质量评价空间分布的预测精度会产生影响。本文通过随机抽样的方法,以山东省禹城市的土壤质量指数为例,从359个土壤采样点中抽取了340,170,90,50,30五个样本子集,通过普通克里格、简单克里格、反距离加权法和样条函数法4种插值方法,分别对其空间变异和布局进行了解析和预测。结果表明:不同插值方法对预测精度影响不显著,而采样点数量则显著影响了土壤质量指数空间分布预测的精度。本文提出在华北平原县域尺度上,以土壤质量评价作为调查目的的土壤采样中,90个样点是比较适宜的采样数量。同时,将我们的结果与Cochran最佳采样数量计算公式获取的最佳采样量比较后发现,Cochran方法获取的最佳采样数量明显偏低,若不考虑实际的空间变异情况,仅仅使用Cochran公式可能会导致土壤质量空间预测不准确。

海洋盐度分布的插值方法应用与对比研究

空间插值在海洋环境评价中有着广泛的应用,常用的插值方法有:线性插值、最近邻点插值、自然邻点插值、三次多项式插值、反距离权重插值、克里金插值等。盐度是海水重要的环境因子,基于2012年8月份的北海区盐度监测数据,采用空间插值分析表层盐度分布,并通过开展不同插值方法的插值实验,对插值结果进行曲面分析和误差分析,对比各插值方法的特点与适用性。结果显示:基于本次海洋环境监测的站位与盐度数据,克里金插值、自然邻点插值曲面趋势符合较好,而且相对其他插值方法误差也较小,是相对适用于海水盐度的空间插值方法。

土壤碳储量计算中不同插值方法对比研究——以吉林省大安市为例

土壤碳储量问题是大气温室效应和全球变化研究的热点问题。本文采用"单位土壤碳量"方法,计算了吉林省大安市表层土壤有机碳总储量和平均土壤有机碳储量,以为全球碳循环研究提供精确的基础数据。分析和比较了反距离加权、全局多项式、局部多项式、径向基函数和普通克里格等不同插值模型对表层单位土壤有机碳储量空间插值结果的影响,结果表明全局多项式插值的均差最小,径向基函数中张力样条法的平均绝对误差最小,普通克里格法的标准差最小。综合分析来看,普通克里格的有理二次方程式模型插值精度最高。

哀牢山山区降水时空分布的影响因素及插值方法比较

为了研究哀牢山山区降水的影响主要因素并探索适于山区降水的空间插值方法,本文利用研究区内30个地面测站10年(2005~2014)的降雨实测数据,根据降雨的时间分布特征,将研究时段划分为年季、干季和湿季,并对影响降水的因素进行空间自相关分析,确定并组合得到影响降水的主要因子,使用留一法交叉检验插值精度,通过分析验证,寻求最优的降雨插值方法。研究结果表明,1)影响降水的主要因子为高程、纬度、坡度、坡向和主风向效应指数(PWEI);2)影响年季降水变化的主要因子为高程、纬度、坡度和坡向;影响湿季降水的主要因子为高程、纬度、坡度和PWEI;影响干季降水的主要因子为高程、坡度、纬度和坡向;3)插值过程中结合环境特征引入影响降水的因子,很大程度上提高了插值结果的精确性。由此可见,降雨插值精度不仅和插值方法本身的结构有关,更重要的是在降水特征的基础上合理筛选及引入主要环境影响因子。

基于人工神经网络的田间信息插值方法研究

提出了一种基于人工神经网络的田间信息插值新方法,并利用ArcView3.2软件绘制碱解氮的BP神经网络插值空间分布图和球状插值分布图,并对BP神经网络插值方法和克立格球状插值方法的结果进行了误差分析。结果表明,BP神经网络的插值方法优于克立格球状插值法,该方法有利于田间信息空间分布特性准确、直观的表达,有利于农田精确施肥、灌溉、播种等精细农业生产管理。

似大地水准面格网双二次多项式插值方法

分析似大地水准面格网插值目前常用的方法,指出基于距离的加权内插方法是存在问题的,它会使曲面畸形、错开、不光滑、不连续,而双线性内插方法会使曲面存在明显的"尖点"和"折痕",这不符合似大地水准面的连续光滑性质,双二次多项式插值方法在拐点插值的情况下,也会出现曲面错开的现象。针对这些问题,建议采用改正的双二次多项式插值方法。它针对拐点插值进行了修正,有利于改善曲面的连续性和光滑性,提高似大地水准面格网插值的精度。

基于ICESat数据的南极冰盖DEM插值方法比较及精度分析

南极数字高程模型(DEM)是从事南极地学和环境变化研究的基础.内插是建立数字高程模型的重要技术点,插值方法有多种,根据不同的适用情况,不同的插值方法各有优劣.利用克里格、距离反权、三角网剖分、最小曲率以及移动平均5种插值方法分别建立南极冰盖小范围区域的DEM,通过抽取部分观测数据作为验证值对各插值方法进行了比较.结果表明:克里格插值方法的可靠性最好,稳定性最高.然后,利用克里格插值方法,基于ICESat测高卫星的GLA12数据建立了南极冰盖的DEM.由于南极大陆实测数据有限,缺乏对DEM的检核.为了分析所建DEM的可靠性,利用中国南极内陆冰盖考察所采集的GPS实测数据,对所建立的DEM进行了验证分析.结果显示,DEM在坡度较缓的南极内陆冰盖区域精度较高,符合度在3 m以内;距离卫星轨道越近的区域精度越高,可达到1 m以内.在坡度较大,高程变化较为显著的区域如沿海地区,精度较低,差距最大的点超过40 m.

气象遥感图像及格点场重采样插值方法

重采样插值方法是气象信息处理领域研究的问题之一。针对气象遥感图像,介绍了基于地图投影坐标转换的直接重采样插值方法和间接重采样插值方法;针对气象格点场,介绍了双线性插值方法和贝塞尔插值方法。以气象业务中不同分辨率的气象卫星(FY2E和FY2D)遥感图像以及欧洲中期天气预报中心(ECMWF)降水预报场为例,分别对不同重采样插值方法进行了分析比较。结果表明:基于间接重采样的气象遥感图像最近邻点插值法的计算量小于邻点权重插值方法,而邻点权重插值方法的效果优于最近邻点插值方法;随着图像的分辨率提高,最近邻点插值法与邻点权重插值方法相比,计算量小的优势更加明显;对于高分辨率的气象遥感图像建议采用基于间接重采样的最近邻点法;对于气象格点场,贝塞尔插值方法的插值效果优于双线性插值方法。