基于地形要素的三维薄板样条插值方法研究——以广东省降水量空间分布为例

将海拔高程引入到薄板样条函数中,建立三维薄板样条模型(3DTPS),并借助地理信息系统对广东省降水量进行空间插值。以广东省气象站分布图、90m×90m数字高程模型(DEM)为实验数据,以Visual Basic.Net为平台,ArcGIS Engine为二次开发工具,提取DEM的海拔高程值以及广东省气象站点的经纬度坐标和年均降水量,用3DTPS进行空间插值,最后生成等间距的广东省年均降水量分布图。通过交叉实验,与普通TPS、反距离加权法、克里金插值进行对比分析,用均方误差作为评价指标,得出3DTPS插值精度最高。

基于3D TPS空间插值的中国降水量空间分布响

常用的空间插值模型通常仅考虑地理位置坐标而忽略高程值,针对这一不足,本研究以中国年均降水量空间分布为例,将高程值作为重要的自变量因子用于三维薄板样条(3DTPS)模型的空间插值,旨在减少因高程值变化较大造成的影响,提高空间数据插值精度。基于Visual Basic.Net和ArcGIS Engine二次开发工具,通过提取中国数字高程模型(DEM)图中的高程值以及中国气象站分布图中气象站的地理坐标和年均降水量,再以DEM图中的格网为模板,用3DTPS模型进行空间插值,得到中国年均降水量空间分布图。最后,与其他不同模型进行对比分析,证明3DTPS的插值精度最高,标准误差为113.95,尤其在高程值变化较大的区域优势明显。