基于反距离权重插值法的抽水型水库水质空间分布分析

抽水型水库的运行方式和水动力特征决定了其在上水时和不上水时水质空间分布的差异性,采用反距离权重插值法对水洞沟水库的水质进行空间分布研究。结果表明:上水时,进水口附近的化学需氧量(CODCr)质量浓度超过Ⅲ类水体的标准限值(20 mg/L);全库区总氮(TN)的质量浓度亦超过Ⅲ类水体的标准限值1.0 mg/L;不上水时,由于水体自净作用,污染物质量浓度比上水时降低,仅在取水口附近总氮(TN)出现超标现象。插值结果使得水质空间分布特征更具全面性,为分时段分区域进行库区的污染物控制提供参考。

粒子群局部优化的反距离权重插值算法

参考点与参数的选取会对反距离权重(IDW)的精度产生影响。针对多参数协同优化反距离权重算法(PIDW)忽略局部特性的问题,提出一种利用粒子群对IDW进行局部优化的改进算法——PLIDW。首先,分别对研究区域中各个样本点的参数进行寻优,利用交叉验证方法进行评估,记录各自最优取值的一组参数;同时,为提高查询效率,使用K维树(KD-Tree)保存空间位置与最优参数;最后,根据空间邻近程度从K维树选取最近的一组参数优化IDW。基于模拟数据与真实的温度数据集上的实验结果表明,相较于PIDW,PLIDW在真实数据集上的准确度提高4.18%以上,改善了PIDW存在的因忽略局部特性导致部分场景准确度低的问题,适应能力更强。

顾及方向遮蔽性的反距离权重插值法

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。

一种GIS空间反距离权重的精准调控全网平衡方法

针对我国城市集中供热中很多热力公司存在调节不平衡、靠近热源的热力站供热好,在末端的热力站供热效果差、末端用户冷热不均的现象,导致能耗高、能源浪费、调节滞后等问题,提出一种基于GIS空间反距离权重的城市集中供热中精准调控的全网平衡方法,实现了如下内容:①在传统PID调控方法基础上,采用深度学习BP-PID对设备调节进行优化,再结合GIS空间反距离权重(IDW)对调控滞后性进行了优化;②实现了DBSCAN算法清洗数据并计算最优调控目标值;③实现了全网平衡调控工艺方法并给出泵阀联动最优模型及建议;④通过计算机编程,对提出方法进行技术实现与检验。结合实际应用及数据定量分析了该方法的调控误差、平衡性和经济性。有效解决了城市集中供热中的能耗高、调节不精准、网不平衡、冷热不均、调节滞后等问题,具备较好的应用价值。

考虑高程的雨量反距离权重插值法研究

在普通反距离权重插值法的基础上,采用考虑高程的反距离权重插值法,在山区和山区、平原混合地形区分别进行了雨量插值。结果表明:1在山区,考虑高程的反距离权重插值法可明显提高插值精度,且搜索半径越小,插值越精确;2在山区、平原混合地形区,普通的反距离权重插值法精度较高,但是搜索半径变小时,误差也有一定减小;3通过贵州西部地区插值结果的对比,认为权重指数α=2时结果比较理想。

反距离权重插值因子对插值误差影响分析

反距离权重插值法(IDW)作为空间分析中插值的一种常用方法,被广泛地应用于各个领域的插值计算中。针对反距离权重插值法中涉及到权重、权重幂数及搜索半径等影响因子,选用实测样本数据研究其随着幂数的变化对单点插值结果的变化趋势以及对整体插值误差的影响,通过实验数据的计算和理论分析,发现各点的插值误差变化趋势各不相同,但权重的幂数越大,权值越小,整体的单位权中误差也越大,从而整体精度越差;而随着搜索半径的增大,即数据点密度越大,得到的插值结果越好。因此,在不存在相同插值点的情况下,采用的样本数据密度越大,权重的幂数越小,得到的整体插值误差结果越好。

反距离权重插值法模拟降水分布时的幂系数优化

针对反距离权重插值法在模拟区域降水分布时的缺陷,提出利用插值点附近的已知点密集度以及已知点的相对方位描述插值点的位置特征,并将位置特征参数归一化为反距离权重插值法的权重幂系数进行插值计算。通过验证,证明该方法在模拟降水分布时比采用常数权重系数有更好的效果。

结合灰色关联改进反距离加权插值法的劈分新方法

油井产量劈分是多层油藏精细开发的重要前提,产量劈分的准确与否是油田开发后期增产措施的实施和提高最终采收率的关键。常规的地层系数劈分方法往往只考虑油层的静态参数,未考虑层间干扰等相关动态参数的影响,势必产生巨大的误差,已难以解决多层油藏产量劈分问题。为此,在常规劈分方法的基础上,运用反距离加权插值法,构建一种新的产量劈分预测模型,并运用灰色关联分析方法,将劈分系数中各影响因素进行定量化对比,确定出影响劈分系数的主要因素,最终实现油井的产量劈分。该方法应用于Z油田X区块产量劈分,与常规方法相比精度明显提高,符合实际的开发特征,为油藏后期的开发提供了重要的科学依据与指导作用。

MODIS 1B数据基于反距离权重的插值方法研究

在VC环境中自主开发了反距离权重法插值程序,并在ENV I系统环境实现了其它常规插值技术,通过在同一软硬件环境中对同一幅图像数据分别用不同的插值方法进行处理分析,发现反距离权重法有较好的纹理与清晰度,而且公式简单,易于实现。

基于反距离权重法的长江流域参考作物蒸散量算法适用性评价

为实现大区域尺度参考作物蒸散量(reference crop evapotranspiration,ET0)资料缺失情况下的准确计算,该文将长江流域划分为上、中、下游3个子区域,基于反距离权重法的新型空间展布方法得到3个虚拟站点分别代表每个子区域,利用长江流域102个站点1964-2013年近50a的逐日气象数据,根据FAO-56 Penman-Monteith(P-M)法、Hargreaves-Samani(HS)法、Irmark-Allen(I-A)法、Priestley-Taylor(P-T)法、Makkink(M-K)法、Penman-Van Bavel(PVB)法、1948年Penman(48-PM)法分别计算每个站点逐日ET0,并以P-M法为标准,利用Nash-Sutcliffe系数(CD)、逐日相对均方根误差(RMSE)、Kendall一致性系数(K)对其适用性进行评价,结果表明:在3个子区域6种ET0计算方法的日值与P-M法拟合方程确定系数R2均通过了极显著水平检验(α=0.01),长江上游P-T法ET0日值计算精度最高(ET0日值拟合方程斜率为1.030,RMSE=0.341 mm/d,CD=0.886,K=0.829),H-S法、I-A计算精度较低(ET0日值拟合方程斜率分别为1.427、1.308,RMSE=0.909、0.829 mm/d,CD=0.581、0.523,K=0.792、0.742),长江中、下游PVB法计算精度最高,P-T法计算精度次之,H-S法与I-A法计算精度较低;长江上游6种算法ET0月值的计算精度由高到低依次为P-T法、PVB法、M-K法、48-PM法、H-S法、I-A法,与P-M法的平均误差分别为0.27、0.35、0.51、0.48、0.74、0.78 mm/d;长江中、下游6种算法计算精度由高到低为PVB法、P-T法、M-K法、48-PM法、H-S法、I-A法;整个长江流域P-T法、PVB法与P-M法ET0计算结果相对误差均在35%以下,H-S法、I-A法计算精度较低,其相对误差基本高于40%;因此,PVB法与P-T法在整个长江流域的计算精度较高,可作为长江流域ET0简化计算推荐方法。

基于Gini系数和空间IDW插值法的山东省卫生资源配置公平性分析

目的从人口、地理和地域空间的角度来评价山东省卫生资源配置的公平程度。方法采用基尼系数对卫生资源配置的人口和地理公平性进行评价;利用地理信息系统的反距离权重插值法对地域空间上卫生资源配置的公平性进行描述性分析。结果山东省卫生资源配置在人口和地理上均处于相对公平状态;反距离权重插值法分析得出,经济发达地区卫生资源配置水平普遍高于经济落后地区。结论山东省卫生资源配置总体来说公平性较好,但是地域分布有一定差异,应该引起管理者的重视,提高对经济落后地区的卫生资源的投入。

顾及特征水深点距离重分配的反距离加权插值算法

水深是反映海底地形地貌的最基础要素,对缺失的水深点进行准确的插值能帮助有效地表达海底地形地貌起伏形态。针对海底地形变化复杂的区域,传统的反距离加权插值法存在只考虑样本水深点与待插值水深点之间的距离,而忽略了样本水深点之间的空间相关性的问题。本文提出了一种顾及特征水深点距离重分配的反距离加权插值算法。该算法首先对离散的水深点构建特征水深线,在特征水深线的基础上,提取特征水深线上的特征点作为特征水深点;然后在所有样本水深点到待插值水深点距离之和不变的约束下,提出距离重分配的量化指标;最后构造出一个顾及特征水深点距离重分配的IDW插值算法模型。实验结果表明,在海底地形变化复杂的区域,顾及特征水深点距离重分配的反距离加权插值算法与传统的IDW、自然邻域插值、样条函数插值算法等相比,能有效提高水深点的插值精准度。

基于三种空间插值方法的气温适应性分析——以江西省为例

针对江西省气象站点分布不均,密度过小,无法做到对江西整个区域进行观测,利用2020年江西省及邻近区域115站点气温月平均数据,采用反距离权重法、普通克里金法和ANUSPLIN法对江西省月平均气温进行空间插值获取插值栅格数据,并采用交叉验证法对插值精度进行对比检验,选出了对江西地区气温插值效果最好的插值方法。结果表明:在精度方面,ANUSPLIN软件插值法的插值精度最高(MAE:0.626℃,RMSE:0.751℃)。在普通克里金法次之(MAE:1.116℃,RMSE:1.348℃),反距离权重法精度最低(MAE:1.008℃,RMSE:1.217℃)。插值表观效果方面,ANUSPLIN软件法插值表面文件纹理清晰,气温走势与海拔走势息息相关;普通克里金法在站点数目少时插值表面文件易出现分层现象;反距离权重法易受极值点影响,插值表面文件易出现“牛眼”现象。综合分析得出3种插值方法对江西省气温插值的精度从高到低依次为:ANUSPLIN软件法,普通克里金法,反距离权重法。

县域耕地地力评价中土壤养分空间插值方法的比较研究

耕地是农业生产的重要资源,耕地地力评价是耕地质量建设的重要手段,与之相关的土壤养分插值技术关系到耕地地力评价精度与可用性。以历城区为研究对象,将历城区划分为历城平原区和丘陵区,分析其采样点养分分布情况、评价指标中涉及的土壤有机质、有效磷、速效钾、有效锌、有效硼的空间变异情况。分别用反距离权重插值法(IDW)和普通克里格插值法(OK)对历城全区、平原区和丘陵区的土壤养分进行插值,通过交叉验证、叠加对比分析等方法比较不同情况下不同插值方法的精度,并对比分析基于不同插值方法的耕地地力评价结果。结果显示,IDW和OK2种方法都具有较高精度,其中IDW插值方法较适宜于丘陵区,而OK插值方法则适宜于平原区;对于有多种参评元素参与的县域耕地地力评价,采用2种方法的评价结果相差不大。基于实用性与精确性结合原则,IDW方法是县域耕地地力评价养分空间内插的最佳选择。

基于累积相似度表面的空间权重矩阵构建方法

将地理要素相似度定义为属性相似度与空间相似度,提出累积相似度表面的概念,引入曲线演化理论和快速行进方法生成累积相似度表面,构建空间权重矩阵。通过趋势面模拟数据与ASTER GDEM数字高程模型数据的试验分析证明,相比于利用欧氏距离等距离测度方法,通过累积相似度表面构建的空间权重矩阵综合考虑地理要素的属性相似度与空间相似度,体现地理要素的局部空间特征,能够更为准确地反映地理要素空间特征变化趋势。

空间分析中几种插值方法的比较研究

针对常用的空间插值方法在精度分析方面比较的不足,从地质统计学、数学函数和几何方法方面分别选取普通克里金插值法、三次样条函数法和距离权重倒数法进行插值精度的比较与分析。文章分析了各个方法的优缺点和局限性,选取疏密差异较大的均匀和不均匀离散点数据进行实验,利用三次趋势面模型和MATLAB,ArcGIS,GS+Version等相关软件进行分析与处理,得到三种方法在局部插值误差方面的变化规律,同时为使用插值方法的用户提供一个最优的选择方案。

基于空间插值算法的阳宗海夏季水质参数空间分布规律研究

水质参数是分析湖泊生态环境的重要指标。由于基于离散采样点的传统水质参数统计法不能详细分析湖泊水质参数的空间分布规律,采用了克立格(Kriging)和反距离加权(Inverse Distance Weighted,IDW)空间插值算法对阳宗海夏季水质参数指标(pH值、总叶绿素、浊度、溶解氧、电导率和藻蓝蛋白)进行空间分布规律研究。试验结果表明:阳宗海夏季表层水体的循环周期较长、空间异质性较高,尤其是总叶绿素含量、浊度和藻蓝蛋白含量;阳宗海南岸受到人为生活扰动和污染较为严重,藻蓝蛋白和溶解氧的浓度均较高;阳宗海北岸受到人为工业污染更为明显,表现为浊度在该区域达到峰值;阳宗海夏季表层水体的电导率和pH值更多地受到了治理砷污染而大量喷施的絮凝剂影响。研究成果为阳宗海水环境评估和综合整治提供了理论依据。

空间插值分析算法综述

空间插值分析算法是一种应用于将离散点的测量数据转换为连续数据表面的算法,能够将连续数据曲面与其他空间现象的分布情况进行比较,它在空间信息方面具有广泛的应用场景,尤其是地理信息方面.对泰森多边形法、反距离权重插值法、样条函数插值法、克里金插值法等空间插值算法的插值原理和应用场景进行综述,对空间插值分析算法的进展和未来研究方向进行了探讨.

航测数据处理中的空间插值方法比较

航测数据的航线间距与采样点间距差异很大,生成等值线时需要进行空间插值。以云南省江川地区的航测数据为实验数据源,分别采用反距离权重插值(IDW)、规则样条函数插值(Regularized Spline)、张力样条函数(Tension Spline)插值和Kriging插值等4种插值方法,对航测数据进行分析与比较,从中选出一种最优的插值方法及其参数,以提高航空放射性测量数据的预测精度和质量。验证结果表明,4种插值方法,相对均方差(RMSE)的排列顺序为:Tension Spline<Regularized Spline<IDW<Kriging,且插值分析中Tension所绘制的铀含量等值线也为最佳分布。因此,Tension插值方法在该航测数据处理中插值效果最好,预测的精度也最高。

基于台站温度资料对不同空间插值方法的比较

针对气象资料数据处理的外推和内插问题,以广西89个气象观测站点1971-2000年的多年平均气温观测资料为研究数据,应用了两种不同的内插方法。