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。

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。

基于反距离权重插值的城市超标洪水淹没风险分析研究

文章以全国重点防洪城市之一南昌市为例,利用ArcGIS扩展模块中反距离权重插值模型(IDW),构建了南昌市城市范围水位曲面,计算分析了超标洪水淹没风险范围。结果表明,当南昌市遭遇超标洪水时,除红谷滩等地势较高的区域外,城区范围内约558.91km^(2)区域会受洪水威胁。该成果可为南昌市水行政部门防洪决策提供依据。

基于反距权重插值的入海河口水环境研究

对某入海河口在春季和夏季进行2次水体环境因子(TP、TN、COD、Chla、SS)监测,利用Arc Map扩展模块中反距离权重插值模型,对各监测值分别进行插值分析。通过插值结果,对营养盐、Chla、COD和SS在时间和空间上的差异进行探讨,揭示了入海河口水体环境因子在季节差异和流域分布上的独有特点。

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。

基于运动学标定和空间插值的机器人定位误差补偿

绝对定位精度是衡量机器人性能的重要指标。为提升工业机器人的绝对定位精度,提出一种融合运动学标定和空间插值的定位误差分级标定的方法。首先基于D-H法建立机器人运动学模型,运用微分运动学理论建立机器人末端位置误差模型,结合IGG3权因子函数采用抗差岭估计辨识了运动学参数。而后基于机器人定位误差空间相似性特点,采用空间插值法对剩余误差进行补偿。最后通过实验对所提出的方法进行了验证。结果表明:机器人定位误差RMS值由补偿前的0.812 mm减小为0.049 mm,精度提高了93.97%。该方法能够有效减小机器人的绝对定位误差,提高定位精度。

基于改进的反距离权重插值的车辆轨迹重构方法

为解决车辆行驶过程中,时常出现的信息丢失、数据接收障碍等问题,提出了反距离权重插值方法。反距离权重插值算法因其简单,普适性强被广泛用于车辆轨迹重构,但车辆轨迹数据的分布多呈现离散、不均匀状态,当分布点采集不均匀时反距离权重插值方法会严重影响插值精度。针对这一问题,结合自然邻近关系的良好自适应分布特性,提出一种改进的反距离权重插值方法。首先,将车辆轨迹数据与道路路网数据进行匹配后,采用3σ准则法对车辆轨迹数据进行粗差剔除预处理。其次,对轨迹数据构建初始路网,并通过逐点插值法对初始路网进行插值,局部调整得到新的车辆轨迹,以待插点的一阶邻近点作为反距离权重插值参考点,通过建立自适应规则,调整各子区域内的变化参数,使其均匀地分布在待插值点周围,再进行反距离权重插值计算。最后,采用山东省淄博市的出租车轨迹数据对提出改进的反距离权重插值方法进行验证,收到了良好的效果。并在插值精度方面与当下应用较广的插值算法进行对比试验,试验表明,改进的反距离权重插值算法在原有性能的基础上具有更高的插值精度,可以应用于车辆轨迹数据丢失后的修补工作。

一种顾及方向遮蔽性的高效空间插值方法

反距离权重插值方法在航空航天中有着广泛的应用,但其存在仅考虑距离关系而忽视方位关系的缺点,顾及方向遮蔽性的调和反距离权重插值方法弥补了这种不足,提高了插值精度,但仅适用于平面插值。借鉴该方法的基本假设,根据归一化后样本点的不同空间分布,以平面均匀角和球面均匀角为基准,制定统一的均匀性量化标准,提出一种更具普适性的三维空间插值方法。在搜索插值点的临近样本点时,提出一种最近邻搜索算法,极大提高了插值计算效率。通过测试函数计算发现,与反距离权重插值方法相比,所提插值方法误差显著降低。将所提插值方法应用于某型民用飞机短舱的气动载荷插值,结果表明,所提插值方法兼具高效和高精度的优点。

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。

基于两种插值算法的三维地质建模对比

三维地质建模过程中,插值算法对模型准确性具有显著影响。为评价不同插值算法对三维建模准确性的影响,本文选取反距离权重插值法和自然邻域插值法开展对比研究。通过理论分析和案例研究,从统计学原理、插值误差和可视化效果等三方面进行了对比分析。结果表明:反距离权重插值法在建模中精度较高,适应面更广。与自然邻域插值法相比,反距离权重插值法更加适用于地层缺失严重的层位,能够更好地保留地层缺失的特征;同时,反距离权重插值法能够更好地处理断层构造,对于地层的错断起伏情况表现效果更好;反距离权重插值法在沉积地层中误差更小,与实际情况更接近。

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。

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。

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.

多维线性插值方法的构建及应用

根据全国2010年607个气象站点的日降水量资料以及各站点平面分布与高程信息,构建了多维线性空间插值方法。在不同插值控制站点数目(n=4,8,12)情景下,分析了多维线性空间插值方法与反距离权重插值、样条插值和克里格插值法(球面模型和高斯模型)在我国年降水量空间插值中的应用情况。对比发现,不同的控制站点情境下,各种插值方法的插值结果差异显著,但随着控制站点数目的增加,各插值结果的差异性减小;多维线性插值方法在多种情景下都表现出较好的插值精度。

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。

昌吉地区1971—2021年夏季高温时空变化特征

基于昌吉地区平原10个国家气象站点1971—2021年夏季≥37℃、≥40℃高温资料,采用趋势分析、Mann-Kendall突变检验、ArcGIS 10.7软件中的反距离权重插值(IDW)等方法,探讨昌吉地区51年夏季≥37℃、≥40℃高温的时空变化特征。结果表明,1971—2021年吉昌地区≥37℃、≥40℃高温日数变化整体呈上升趋势,≥37℃高温日数在1997年发生突变,≥40℃高温日数未确定发生突变年份;区域性变化显示,≥37℃、≥40℃高温日数呈西部多、东部少,北部多、南部少的分布特征。总结昌吉地区的高温变化特征,提升气象为农服务的能力和水平,可为防灾减灾、保障当地粮食安全和种子安全提供科学依据。

用于区域陆面过程模拟的土壤特征参数的空间插值方法研究

用于气候模型的陆地过程模型包括陆地水文过程模型和地球生物化学过程模型等,它们需要网格化的土壤物理和化学属性资料。目前,用于该类模型的土壤资料基本上是来源于20世纪70年代联合国粮农组织的1∶5000000土壤图和4300多个土壤剖面的属性资料,其中所用的中国地区的土壤剖面资料不足200个。这些资料显然不能很好地表达中国区域土壤的空间分异性。早在20世纪80年代中国就开展了大规模全国范围的土壤普查,积累了数以万计土壤剖面的属性资料,但都是纸质数据。根据需要,作者已数字化近10000个中国土壤剖面的属性数据。为了模型的应用,需要对属性数据进行空间网格化处理。但土壤具有高度的空间分异性,为了使网格数据具有好的空间代表性,需要对空间插值方法进行研究。利用空间插值的方法对土壤要素的空间变异的研究,已有大量工作,但所研究区域范围较小,要素单一。作者基于1∶1000000土壤地图,利用反距离权重空间插值法,对中国土壤属性进行了空间插值,最终结果表明:对于土壤中砂粒含量、粘粒含量、有机质值以及全氮含量的插值计算,基于相邻剖面反距离权重法的空间插值效果要优于同一土属下土种的空间插值;而对于粉粒含量、全磷含量和pH值的插值计算,利用同一土属下土种的空间插值效果则更优;对于土壤全钾含量的插值结果,两种方法相差不大。

基于基尼系数和IDW插值法的云南省卫生资源配置公平性分析

目的分析2017年云南省卫生资源配置的公平性,为今后卫生资源的投入、规划布局提供依据。方法采用基尼系数对云南省2017年各项卫生资源按人口和地理分布的公平性进行评价,利用反距离权重插值法对云南省2017年卫生资源按地理分布情况进行描述分析。结果 2017年云南省卫生机构数、病床数、卫生技术人员和执业(助理)医师数按人口分布的基尼系数分别为0.138 6、0.124 8、0.190 4和0.235 5,按地理分布的基尼系数分别为0.331 3、0.379 0、0.379 7和0.402 8。结论2017年云南省卫生资源按人口配置的公平性优于地理配置的公平性,其中执业(助理)医师配置的公平性最差。云南省2017年卫生资源在地理空间上呈现以昆明市为中心向四周辐射递减的趋势分布,而西北部区域卫生资源配置最低。