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。

基于动态Voronoi图的距离倒数加权法的改进研究

针对距离倒数加权法的不足 ,采用动态Voronoi图选取待插值点的邻近点 ,对每个已知数据点增加反映该点梯度的增量 ,并建立已知数据点的ε邻域避免计算误差 ,以改进距离倒数加权法 ,为距离倒数加权法的广泛应用创造条件。通过交叉检验与实际应用 ,证实利用改进后的距离倒数加权法进行空间数据插值精度更高 。

基于距离倒数加权法的等值面绘制简化算法

对常用的几种等值面绘制算法进行了分析,考查了其计算的复杂度,提出一种基于距离倒数加权的简易算法。该算法的基本思想是:利用计算机图像的像素离散性,结合实际工程应用上有一些情况中采样点位置稳定不变的特点,不需要先生成等值线,而是逐一扫描所有像素,以简单的函数计算其等值面彩色值。通过与已知曲面函数的理想等值面对比分析表明,该算法在采样点达到一定密度时拟合较好。给出了主要数据结构和算法的C语言实现。

距离倒数加权法在煤层底板突水评价中的应用

矿井底板水害是煤矿开采中常见灾害之一,也是制约矿区可持续发展的重要因素。赵坡煤矿17煤层开采受底板十二灰岩溶承压水水害威胁,运用突水系数法,结合距离倒数加权法对其突水危险性进行评价。通过误差分析,当可变搜索半径为24时,距离倒数加权法对于煤层底板突水系数进行插值的结果较为理想,成图效果好,精度稳定,直观地反映出煤层底板突水危险状态。虽有小部分区域突水系数超过0.1 MPa/m,但实际开采中并未涉及这些区域,可见17煤层开采是安全可行的。

基于距离倒数加权的多站潮位改正方法可行性分析

基于距离倒数加权的多站潮位改正原理,利用Matlab软件编写了基于距离倒数加权的多站潮位改正应用程序,实现了多站潮位改正的程序化处理,并结合实际案例与传统的分带分区法潮位改正进行精度比对,验证其精度可靠性.

距离倒数和克里克方法在土壤养分制图中的比较研究

空间插值方法以及模型参数的选择是制约插值精度的重要因素。为此,使用普通克里克、普通对数克里克和距离倒数加权方法对三峡库区王家沟小流域内的土壤养分(有机质、全氮、全磷)进行插值,研究了权重指数、邻域样本数目和变异函数模型对插值结果的影响,并用交叉验证的方法对这几种插值方法进行了比较。结果显示,距离倒数加权对于土壤有机质和全氮制图具有最高的精度,对数克里克对于全磷的模拟则是最优的。

一种顾及邻近域内实体间距离的空间异常检测新方法(英文)

空间异常检测已成为空间数据挖掘和知识发现的一个重要研究内容.空间异常蕴含着许多意想不到的知识,现有的空间异常检测方法大多依据空间邻近域的非空间属性差异来计算偏离因子,忽略了邻近域内空间实体间距离的影响。本文首先讨论了空间邻近域内实体间距离对空间异常检测的影响,在此基础上,提出了一种顾及邻近域内实体间距离的空间异常度量方法——SOM法,并分析了它的复杂度。由于该方法是利用实体非空间属性的加权内插值与实测值的差值作为度量空间异常程度的参数,从而顾及了邻近域内所有实体相互间距离对非空间属性偏离的影响,并且克服了现有检测方法在不均匀分布空间实体集内寻找空间异常的缺陷。最后,通过一个实际算例验证了所提方法的可行性和正确性。

基于IDW插值的测量数据等值线生成方法

航道测量是航道维护管理的重要工作,而测量数据的内业成图是电子航道图、数字航道等运行的数据基础。针对传统等值线绘制与检查流程耗费大量人力与工时的问题,采用IDW(反距离加权)插值方法与ArcGIS工具,设计了等值线生产方法与优化方案,并以此开发等值线生成平台。实践表明:新的等值线生产方法具有较高的生产效率,等值线生成平台可以推广应用于航道内业制图。

顾及各向异性的多参数协同优化IDW插值方法

反距离加权插值(inverse distance weighting,IDW)的精度受到空间邻近度、距离衰减系数及最邻近点数等多个参数共同的影响。然而,目前的IDW插值算法大多仅考虑单参数的调优,或对各参数独立调优,难以实现插值模型的整体优化。此外,传统的IDW插值算法没有顾及各向异性对空间邻近度的影响。本文提出一种顾及空间各向异性的多参数协同优化IDW插值算法(PIDW)。首先,引入距离调节参数以及方向参数,将经典各向同性的欧氏空间距离扩展为各向异性的“椭圆”距离;然后,引入粒子群优化算法对最邻近点数、距离衰减系数、距离调节及各向异性方向的多参数进行协同优化,获得插值精度的偏差与方差在全局意义下的满意解。试验采用两个不同尺度的空间数据验证了PIDW算法的插值效果,结果表明本文的插值算法能够显著地提高各向异性环境下IDW插值算法的精度。通过与经典的IDW及其改进算法的IDW、普通克里金及顾及各向异性的普通克里金算法的比较分析,进一步证实了PIDW具有较好的插值效果。

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。

空间插值法在区域地下水质量评价中的应用改进研究

由于地下水的储存与运移特性及实际条件的限制,人们在对其进行观测时只能得到有限的监测结果。在进行区域地下水质量评价时,需要借助已知点信息进行空间插值来对未知点水质空间分布特性进行估计,然后评价整个区域地下水质量类别。本文首先指出传统的方法在空间插值中的不足,后提出应根据离子组分的分布特征来选择不同插值模型,同时在进行插值时应根据地下水流场来修正插值各向异性参数来提高插值精度。最后选择北京怀柔应急水源地地区进行验证,结果表明改进后的插值方法较传统插值方法提高了精度,同时改善了区域地下水质量评价结果的合理性和可解释性。

中国热量资源精细化估算

热量资源是重要的农业气候资源,掌握其精细化分布情况,对于农业气候区划有重要意义,并对农业发展起科学的指导作用,为了得到全国各时间尺度的热量资源精细化资料,需要将不同时间尺度的气象站观测资料估算到无资料的细网格上。本文对比分析了反距离加权法(IDW)、梯度距离平方反比法(GIDW)、样条函数法(Spline)、克里格法(Kriging)和趋势面法估算全国热量资源的效果,采用1998—2007年全国651个基本、基准站的1月和7月平均气温、最高气温进行空间估算试验,用交叉检验的方法分析估算误差及其分布情况。分析结果表明,梯度距离反比法(GIDW)较好地反映了局地地形、海拔高度的影响,误差最小,估算结果最优,GIDW法对热量资源的估算误差较小,相对误差总体不超过5%。基于GIS软件平台,利用1971—2000年全国2346个站的资料采用GIDW法对全国的热量资源进行了估算,得到了年、季、月、旬尺度的平均气温分布图,并制作了稳定通过0,5,10,12,15℃界限温度的初终日序日、初终间日数、积温全国分布图,空间分辨率达0.01°。

空间插值法在降水分布中的应用

空间降水信息需求日益增加,应用于空间降水的插值方法也日益完善,不同的插值方法因为所应用的地区不同会产生不同的结果.对于不同的地区,应采用不同的方法进行比较,才能得出最佳的插值方法.采用江苏省的南京市、无锡市等12个市自1999—2008年间的1月的降雨量为数据源,分别用普通克里格插值法(OK)和反距离加权法(IDW)对同时期江苏省扬州市的降雨量进行插值,通过分析发现:普通克里格插值法的结果整体上优于反距离加权平均法.

降雨量分布的空间插值方法研究——以美国爱达荷州为例

以美国爱达荷州为例,根据105个气象站点及其30年年平均降水量数据,采用反距离加权平均法、普通克立金法、规则样条函数法及趋势面法等方法进行插值,分析了不同插值方法中站点数量变化、像元尺度变化对降雨数据空间插值结果的影响。通过对数据和精度指标的对比分析,得出每一种插值方法在某一标度范围插值的精度及适用范围。研究表明:①插值精度并不与样本点数量成正比例关系;②像元尺度的变化对空间插值精度的影响很小;③不同插值方法对插值结果有很大的影响,规则样条函数具有优秀的插值精度。要得到最理想的插值结果,须对不同研究区,进行实测样本数据进行分析,反复试验比较,以选择最佳插值方法。

基于WiFi的一种改进的室内定位算法

为解决室内定位中算法定位精度不高、误差偏大的问题,在原有指纹匹配算法的基础上,提出了一种新的信号能量加权改进接收信号强度的方法。通过对改进后的信号能量进行均值滤波和阈值滤波处理,改善离线建立指纹库阶段建库数据源。在线匹配阶段,改进WKNN算法,利用方差加权结合欧式距离倒数进行相似度匹配。该方法与目前的WKNN算法相比,在减少复杂度的同时,对定位效果进行改善。在不考虑AP组合对定位结果影响的情况下,仿真结果表明所提出的改进算法能明显提高定位精度。

不同采样与插值方法的DEM质量分析

通过编程实现数字高程模型DEM数据采集的随机采样、规则采样和成层随机采样的3种算法;再对某一地区的格网大小为30 m×30 m的栅格格式的高程数据进行采样,使用克立金法(Kriging)、样条函数法(Spline)和距离倒数加权法(Inverse Distance Weighted)3种插值方法分别对采样数据进行插值;然后计算出平均高程值之差的绝对值、中误差和单点最大误差。通过分析发现,成层随机采样与距离倒数加权插值组合适合于对高程总体偏差要求较高的应用;规则采样与样条函数插值组合适合于对相对高程要求较高的应用。

滨浅海单波束测深潮汐改正的方法

单波束测深仪在现在的海上地质调查中被广泛应用,潮汐校正是必不可少的内容。我们给出一种利用潮汐预报值进行潮汐改正的方法和过程,并介绍该方法在黄河三角洲环境地质补充调查项目中的应用。

基于不同空间插值的DEM土方量计算比较

从空间立体模型角度出发,根据土地开发整理项目实际情况,使用项目申报必备的实测地形信息和规划信息,利用地理信息系统(GIS)的空间分析技术,采用反距离加权插值法(IDW)、克里金插值法(Kriging)、样条函数插值法(Spline)在不同栅格大小的情况下建立数字高程模型(DEM)计算土方量。并以山西省大同县倍加造镇土地开发整理项目为例,选用项目土方量成果为参考值与三种插值方法计算得出的土方量进行对比,得出结论:采用Kriging空间插值生成的DEM计算土方量比较准确;在计算土方量时应选取2.0 m栅格较为准确。应用GIS技术计算土方量,可以为今后的土方量计算提供参考。

大点线距数据网格化方法研究——以达来庙地区高精度磁测数据为例

以达来庙1∶5万高精度航磁数据为例,使用三角网法、距离倒数加权法、双向线法、克里格法进行网格化处理,通过不同参数进行设置,试验得到最适合该区域的网格化方法。针对处理中发现的网格化数据出现的沿测线方向的"串珠"现象,对数据网格化方法进行参数调整修改。总结出针对大点线距数据中几种网格化方法的使用条件。

基于单波束的施工期航道回淤简化监测方法及应用

航道工程建设后,泥沙和地形通过一定时间到达平衡,故航道区域发生回淤现象。考虑航道施工期回淤特征的多变性和复杂性,利用单波束测深技术测量的便捷快速,且单点垂向精度高的优点,设计了航道施工期回淤监测快速简便实施方案。方案中使用了固定断面法进行了监测网的布置;采用距离倒数加权平均法提高狭长航道验潮精度和速度;使用断面单元分算汇总的办法计算疏浚施工期航道回淤量。通过对实例项目的操作,基本满足快速准确回淤监测要求,为长期回淤研究提供宝贵的施工期资料。