距离幂次反比法的改进与应用

详细分析了传统的距离幂次反比法的优缺点,在此基础上提出改进以后的新方法:指示距离幂次反比(IIDW)法。与传统的方法相比,IIDW法充分利用了采样点数据提供的各种有效信息,它不但可以为未知点提供更准确属性估计值,而且它还可以定量地给出估计值的精度。另外,利用IIDW法,还可以得到待估范围内,所研究的属性值位于某一区间内的概率。理论推导和实际应用都表明,与传统距离幂次反比法相比,IIDW法是一种简单易用的更有效的插值方法,值得在一定领域,如地质、地理和气象等研究领域内,进行进一步的研究、使用和推广。

山区县域尺度降水量空间插值方法比较

随着空间降水信息需求的日益增加,降水的空间插值已被广泛应用,而不同的插值方法因不同的地区和研究目的产生不同的效果。该文以浙江省淳安县为例,选取17个站点1959～2000年多年平均和月均降水资料,在地统计学和地理信息系统(G IS)支持下,结合一些地形地理因子,采用多种插值方法对研究区降水量进行了空间插值研究,分析不同插值方法对研究区的适用性和精度,并对模拟的空间降水量图像进行了比较。通过3个检验站点的插值误差的比较,混合插值法,即回归克里金插值法误差最小,效果最好。

基于反距离加权插值的水声数据可视化算法

在使用光线投影法对体数据进行三维重建时,采样点不一定刚好落在数据点的位置,需要通过插值来计算采样点的数值。插值方法的选择直接影响最终的可视化绘制效果。反距离加权插值算法是一种计算相对快速、简单的插值方法。通过分析三维水声数据特点,引入反距离加权插值算法,确定插值算法的重要参数搜索半径和权值下降指数,在搜索半径确定的球体内对采样点进行插值,进而得到采样点的灰度值。使用人工干预实现水声数据的分层,通过调整插值参数改进绘制质量。实验结果表明,经过反距离加权插值后的图像具有较好的绘制效果。

近300a来塔里木河流域旱涝灾害特征分析

干旱与洪涝是极端水文事件中最具有代表性的水文事件，在气候变化的影响下旱涝灾害事件越来越引起人们的关注．采用传统的气象干旱指标一标准化降水指数SPI和小波分析法、反距离加权法以及线性回归分析，研究了近300a来塔里木河流域早涝灾害分布特征及关键影响因素．结果表明：近300a来塔里木河流域旱涝灾害呈增加的趋势，且洪涝事件较干旱事件明显．其中，喀什、阿克苏等地的发生频率最高，并表现为群发性；近60a塔里木河流域自西向东旱涝灾害事件呈交替现象．小波分析结果表明，塔里木河流域旱涝灾害呈现15a的周期性，由此推断未来5～10a研究区湿润化面积仍有扩大的可能．大气环流指数与多尺度下的SPI指相关性检验表明，PNA对秋季和冬季的SPI值的影响较为显著；旱涝灾害对农牧业的影响较为严重，其中，洪涝灾害的影响大于干旱．

河北地区气温内插模型及检验方法

以1965—1999年河北省逐月平均气温为研究对象,采用一元线性回归法和IDW(Inverse Distance Weighted)相结合的方法,将温度插值到河北省整个区域,绘制河北省温度空间分布图,实现了河北省年内各月平均气温空间填图;同时,分析了河北省冬季和夏季各月的月平均温度的误差精度。结果表明:插值的结果与观测值的相关系数(R)在12个月均大于0.82以上,显示插值方法具有较好的模拟精度,可用于气温的空间插值和特征分析。

一种新的插值计算方法的研究与运用

地质统计学中常用的插值方法有:距离幂次反比法、普通克里格法、多重指示克里格法等。本文分析了它们各自的优缺点,并在此基础上提出了一种新的插值方法:指示距离幂次反比法,相比其它几种方法具有插值速度快、计算结果精度高、不受特异值的影响、易于实现三维可视化的优点。本文在最后给出了这一方法的具体应用,测试结果说明,指示距离幂次反比法在一定的领域内确实可用,并具有其它方法难以具备的优点。

双偏振雷达在地面自动雨量观测资料质量控制中的应用研究

采用雨量计联合双偏振天气雷达对雨量计数据进行综合质量控制,使用反距离权重法(inverse distance weighting,IDW)从空间一致性上对自动雨量计进行质量控制,并用质量控制后的数据对双偏振雷达定量降水估测值(quantitative precipitation estimation,QPE)进行订正。利用订正后的QPE与雨量计观测值进行统计分析以确定质量控制规则,从空间及观测一致性上对自动雨量计进行综合质量控制。使用一次台风降水过程对质量控制算法的效果进行了验证,结果表明:单纯使用IDW法对雨量计进行空间一致性质量控制存在较多误判,主要是由于降水的局地突发性、结构不均匀性以及雨量计分布的稀疏性造成。结合偏振雷达,能够有效降低单纯使用空间一致性质量控制所引起的误判。经过雨量计校准订正后的QPE有了较大改善,从而提高了偏振雷达对雨量计质量控制的有效性。在台风降雨过程中,平均每小时约有5%的雨量计被认为是错误站点。综合质量控制法在雨量计分布稀疏或者处于降水边缘地带时存在一定的误判。

传统几何法与地质统计学法在资源储量估算中的对比分析:以云南蒙自白牛厂矿区对门山矿段为例

云南蒙自白牛厂对门山矿段矿体呈似层状、透镜状产出,平均倾角16°,产状较缓。考虑到矿体形态简单、产状相对稳定、有用组分分布均匀等特点,选用水平投影地质块段法与基于3DMine软件的地质统计学方法对矿段进行资源储量估算。本文介绍了两种资源储量估算方法的流程步骤,对计算方法、水平投影面积、品位、矿石量、金属量及实际采矿量等多方面进行对比分析。研究结果表明,两种方法在资源储量估算结果对比的相对误差均小于7%,计算结果较为可靠。但与实际采矿量相比时,地质统计学法估算结果明显更接近实际开采量,优于水平投影地质块段法。

三种河流相对高程模型生成方法对比

相对高程模型(REM,Relative Elevation Model的缩写)表示相对于河流水面或活性河道的海拔高度,衍生于数字高程模型(DEM,Digital Elevation Model的缩写),能够消除因河流纵向的地势造成的DEM表征不清楚,高差过大造成细节模糊地势的影响,从而在平面图上更为清晰地表征河流地形的细微变化,因而研究REM的生成方法及其适用性具有十分重要的意义。通过文献综述,选取美国加利福尼亚州内华达山脉的卡森河某河段为实验区,利用其高精度(米级分辨率)DEM数据,介绍核密度法、反距离加权法、横截面插值法三种REM生成方法。通过REM和DEM的对比,以及三种REM的效果对比,得出:当高程差过大时,DEM可视化方案往往不能很好地在河流地貌刻画中发挥作用,尤其是在解译时,利用REM可解决高差过大造成的细节模糊问题;横截面插值法主要的优势表现在可根据用户需要做适用性调整,相对而言鲁棒性强,较为灵活,但其自动化程度较低,且花费的时间较长,因此需较多的人工干预;核密度法耗时相对较少,REM结果很少有伪影或错误的相对高程值,但核密度法导致一些潜在的伪影或者错误的相对高度,体现在研究河段范围的终点会有偏差;反距离加权法(IDW,Inverse Distance Weighted的缩写)的优势是创建用时较少,且只需要输入两个数据:DEM和河流中心线,但因搜索距离问题不合适易在特殊地段出现失效情况。因此,REM将在河流精细刻画中发挥重要的作用,其生成方法已经可以实际应用,但有待进一步提高和完善;REM模型不需经过复杂计算,适合难以进行现场调查的河流对比研究,且应用范围较广,为河流迁移、洪水分析、河流管理和修复、生物栖息地选取以及文化评估方面的研究提供了重要作用。

重复利用状态值的竞争深度Q网络算法

在使用反距离加权法(Inverse Distance Weighted method,IDW)对土壤重金属含量进行预测时,算法中的超参数一般由先验知识确定,一定程度上存在不确定性。针对这一问题,提出了一种状态值再利用的竞争深度Q学习网络算法以精确估计IDW的超参数。该算法在训练时,将每轮训练样本中的奖励值进行标准化后,与Dueling-DQN中Q网络的状态值结合形成新的总奖励值,然后将总奖励值输入到Q网络中进行学习,从而增强了状态与动作的内在联系,使算法更加稳定。最后使用该算法在IDW上进行超参数学习,并与几种常见强化学习算法进行对比实验。实验表明,提出的RSV-DuDQN算法可以使模型更快收敛,同时提升了模型的稳定性,还可以更准确地得到IDW的参数估计。

不同采样密度条件下污染面积估算方法的分析比较

土壤污染面积估算方法主要有无污染点位连线法、克里金插值法和反距离权重插值法等,目前尚无统一明确规定。为比较多种估算方法的适用性及准确性,以南方某生产退役场地为例,利用污染物检测数据,使用了无污染点位连线法、克里金插值法和反距离权重插值法等三种方法绘制了不同采样密度条件下的污染面积。结果表明:采用连线法获得较小的污染面积,IDW法污染面积最大;采样网格越密集,获得的污染范围更小;采用Surfer软件中的Kriging法获得的污染面积与连线法获得的污染面积最为接近。

基于扩展空间句法的城区人口密度估算方法

城市人口密度是人口空间分布的重要指标,对城市交通、安全、规划和管理都有着重要意义。针对传统的人口密度估算方法在数据要求、可操作性以及精度方面的不足,本文提出一种基于扩展空间句法的城市人口密度估算方法。该方法通过城市空间可达性与城市行人流量的相关关系,估算城市人口密度的空间分布情况。经过实验验证表明,与传统估算方法相比,该方法需要的人口统计数据较少,可操作性强,与G IS软件无缝融合,通过反距离权重法(IDW)可使模拟估算结果连续,试验验证表明该方法适用于城镇地区人口密度估算。

海伦市耕层土壤有机质含量空间预测方法研究

有机质含量是表征土壤肥力质量的重要属性,其空间分布模式对于施肥等耕作管理措施的推荐具有重要的指导意义。本文以我国黑土区黑龙江省海伦市为研究区域,在土壤采样点数量较有限的情况下,分别采用普通克里格、反距离权重、遥感反演和基于土壤学专业知识四种方法对耕层土壤有机质含量进行了空间预测。结果表明:四种方法表征的海伦耕地土壤有机质含量空间分布特征具有相似性,即由东北向西南方向递减。空间预测精度从高到低依次为反距离权重、普通克里格、基于土壤学专业知识和遥感反演法;而在有机质的局部变异细节表达方面,从高到低为遥感反演、基于土壤学专业知识、反距离权重和普通克里格法。四种方法中仅遥感反演法预测结果的极差范围较宽,普通克里格法则存在明显的平滑效应,而综合比较结果则表明,最合适的方法是基于土壤学专业知识的方法。