不同空间插值方法对圩畈土壤属性空间预测精度的影响

选择适合区域土壤属性特征的空间插值方法是揭示土壤有机质空间分异的基础。以皖苏两省四市(南京市、芜湖市、马鞍山市、宣城市)交界处,宣城市宣州区水阳镇为例,采用随机抽样的方法,从403个土壤采样点中随机抽样选出100个样点作为验证样点,剩下303个样点作为样本点子集,采用普通克里格(OK)、反距离加权法(IDW)、局部多项式(LP)和径向基函数(RBF)插值法对样本点进行空间插值分析,并通过独立验证和交叉验证对研究区土壤有机质的空间变异和布局进行解析和精度评定。结果表明:普通克里格、反距离加权法、局部多项式和径向基函数插值法对宣州区水阳镇的土壤有机质的预测精度相差不显著。其中,普通克里格插值的预测精度最好,局部多项式和径向基函数法插值的精度次之,反距离权重插值的精度最差。     

基于混合粒子群优化算法的改进Kriging插值法

在简单克里格插值的基础上,利用混合粒子群优化算法对变异函数的球型模型进行加权最小二乘拟合,提出了一种基于混合粒子群优化算法的改进Kriging插值法,实现了高精度的拟合,参数的全局寻优。基于黄土沟壑点云数据的实验结果表明,相较于普通克里格和遗传克里格插值法,改进算法插值精度有效提高了克里格插值精度。     

基于DEM的江苏气温空间插值研究

以江苏省及周边39个常规气象站点1957—2001年的月平均气温数据和90 m空间分辨率的DEM数据为基础,采用基于DEM的多元线性回归插值方法,分析多年平均气温与海拔、坡度和坡向等地形因子的相关关系,建立适合该区域的多元回归空间插值模型.同时与反距离权重法(IDW)和克里格(Kriging)插值法等传统方法的计算结果进行对比,并用交叉验证方法比较5种插值方法的精度.结果表明:该研究区各月气温递减率在0.5~0.9℃/(100 m)左右;基于DEM的多元线性回归空间插值方法(MLR)无论从插值效果还是误差精度上,均优于其他传统插值方法.插值结果客观地表达了气温与各地形要素的相关性,反映了气温的空间变异性.     

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(0K)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.     

基于灰色预测模型的概率积分法参数确定研究

运用灰色预测模型可以对矿山开采引起的地表下沉和水平移动的观测数据进行处理与分析,进而确定概率积分法参数.根据潞安矿区司马矿地表移动观测站的实测资料,通过建立灰色预测GM(1,1)模型,利用Matlab对观测数据进行插值处理,获得等间隔数据,求取了概率积分法参数,并进行了相关精度分析.在此基础上,将灰色系统预测方法与曲线拟合方法求取参数的结果进行了对比分析,指出了两种方法存在误差的影响因素.结果表明,运用灰色系统理论求取的概率积分法的参数可靠,体现了动态预测的特点.同时,提出可以通过实施定期等间隔的观测和加大对衰退期的观测次数等措施,提高概率积分法参数的精度.     

基于Arcgis的开采沉陷区水下地形空间插值方法分析

为探究无人船在复杂地形中测量数据最优空间插值方法,基于Arcgis软件的3D Analyst功能,采用不同的空间插值法建立水下三维地形模型,通过与实测数据进行精度分析,其中,反距离权重法的均方根误差为0.132 4m,平均误差为0.041 2m,绝对值最大误差为2.233 5m,精度结果优于克里金插值法、径向基函数法和自然邻域法,在沉陷区复杂地形环境下建立三维模型精度最高。通过进一步探究,实验结果显示参数P为3时反距离权重法精度最优。     

粒子群优化协同克里金法在确定山地斜坡土层厚度中的应用

克里金法是广泛应用的空间插值方法,但仅考虑单一因素的普通克里金法在确定山地斜坡土层厚度中存在较大误差。针对普通克里金法中的不足之处,提出了一种确定土层厚度的基于粒子群优化的协同克里金法。该方法首先用粒子群优化算法拟合半变异函数,然后将该函数用于以高程值作为辅助变量的协同克里金法中,并根据均方根误差来评价土层厚度的不确定性。将该方法应用于重庆万盛某边坡土层厚度的确定,通过交叉验证,结果表明：与普通克里金插值法相比较,考虑高程的协同克里金法插值的均方根误差降低了39.32%;基于粒子群优化的普通克里金法和协同克里金法的均方根误差分别降低了28.79%和48.45%。基于粒子群优化的协同克里金插值法对提高土层厚度的插值精度有较大作用。     

不同变异函数的泛Kriging法的GPS高程拟合结果

介绍泛Kriging法进行高程拟合的理论和方法,给出几种常用的变异函数理论模型,以实例验证基于4种较常用变异函数模型的泛Kriging法在乎坦地区GPS高程拟合的结果.研究结果表明,泛Kriging法能明显提高GPS拟合精度,4种较常用的变异函数模型虽然模型相差较大,但基于4种变异函数模型的泛Kriging法GPS拟合...     

顾及GNSS水汽分布特性和站间距离的优化IDW插值方法

针对大气可降水量(Precipitable Water Vapor, PWV)精细化过程中插值算法的选取,本文系统性地分析了线性插值三角网法、克里金插值法、空间反距离(Inverse Distance Weighting, IDW)插值法3种方法,并提出了顾及GNSS水汽特性和站间距离的优化IDW插值方法.该方法通过分析GNSS站点距离与大气水汽分布特性对插值结果的影响,进而对插值参数进行优化,使插值结果靠近高精度的观测值.利用2017年5—7月徐州连续运行参考站的GNSS实测数据与探空站数据对该方法进行分析,实验结果表明：顾及GNSS水汽特性和站间距离的优化IDW插值方法的标准差、平均绝对误差、平均相对误差、均方根误差都要低于其他3种经典插值方法,其中均方根误差分别降低了14.88%、15.70%、4.12%.此外,本文分析了暴雨天气下不同插值算法重构高分辨率大气水汽分布图的能力,发现采用优化IDW插值方法能够显著减小采样站点分布不均及降水量激增造成的插值误差.这表明优化方法有助于重构局部地区稀疏GNSS站网的高分辨率大气水汽分布图,改进监测能力.     

基于空间变异性的IDW矿石品位估值改进方法

为满足距离反比加权（IDW）插值方法在矿石品位估值中的应用,对IDW方法进行了改进.通过地质统计学中的变异函数理论分析钻孔样品数据中元素品位的空间变异性,根据矿体形态计算矿体走向、倾向和厚度3个相互垂直方向的定向变异函数,进而使用3个方向和相应变异函数的变程值确定搜索椭球体的参数.采用八分圆空间分区搜索方法对每个八分扇区内参与插值的样品个数加以限制,从而减少样品数据聚类效应;根据钻孔勘探网度,将空间搜索范围以及钻孔工程数与储量等级进行对应,实现矿石资源级别分类.通过C＋＋语言在HOOPS三维可视化平台编程实现了该方法和计算结果的可视化,以某铜矿实例说明该方法的具体步骤.结果表明该方法简单有效,能够得到很好的估值结果.     

多元指数插值响应面方法分析复杂结构可靠度

引入多元指数型插值基函数,采用正交实验设计和有限元分析生成插值点,建立指数插值响应面函数,采用随机投点法和有限元分析生成校核样本点,以校核样本点原函数值与插值函数值距离最小为优化目标,求解多元指数插值函数的待定参数,并构造迭代求解格式控制求解精度,建立了复杂结构可靠度分析的多元指数插值响应面方法.算例分析结果表明,该方法对非线性程度较强的隐式功能函数具有较高的分析精度和效率.     

退化单元位移场插值计算方法研究

针对有限元结构分析中常遇到的单元退化问题,提出移结点法和形函数法两种用于解决含退化单元模型进行位移场插值的方法.研究表明,移节点法通过增加一定数量的结点将退化单元转化为常规单元,可以获得精度较高的位移场.形函数法由于运用体积坐标的形式使得编程简单易行,形状复杂的退化单元由于单元分解会造成一定的精度损失,可以满足工程精度要求,为含有退化单元的混合单元模型进行位移场插值计算问题提供了有效的解决方法和思路.     

建筑能耗计算的海洋气象参数逐时化方法

为获取适用于海洋性气候条件下关键节能气象参数的逐时化方法,针对温度、露点温度、相对湿度、风速、大气压5种节能计算气象参数,通过对比内陆代表城市和沿海代表城市,分析了线性插值、三次样条插值、分段三次Hermite插值、Akima插值和径向基插值法在海洋性气候条件下的适用性及特点。研究表明：海洋性气候条件下,冬季温度最佳插值法为三次样条插值,湿度为Akima插值,夏季温度和湿度的最佳插值法同为分段三次Hermite插值;露点温度的最佳插值法在冬、夏两季同为线性插值法、风速和大气压的最佳插值法在冬、夏两季同为Akima插值法;不同气象参数的插值准确性在相同的季节整体变化趋势相同,夏季插值精度由小到大为风速、露点温度、湿度、温度、大气压,冬季为露点温度、风速、湿度、温度、大气压。露点温度、湿度和风速插值精度受地域影响程度较大,三者受地域影响由小到大依次为湿度、露点温度和风速。温度、大气压数据插值精度受地域影响小。     

中国区域对流层关键参量格网产品空间插值模型精化

摘　要: 获取高时空分辨率的对流层关键参量对气候灾害研究、 气象监测、 GNSS 导航等领域具有重要意义。通过对MERRA-2 再分析资料的空间插值模型进行精化研究, 可为高时空分辨率的对流层关键参量经验模型构建提供重要思路。通过引入残差函数对顾及垂直递减率的空间插值模型进行精化, 构建了RECTm-H 模型, 以中国区域89 个探空站实测大气加权平均温度Tm 和温度T 作为参考值, 对模型进行插值精度评估。结果表明, Tm 和T 年均RMS 分别为1. 71 和2. 25 K, 说明引入残差函数可以有效提升空间插值模型精度, 降低模型区域间精度差异。     

遗传算法参数寻优的分形插值方法研究

分形插值是一种构造分形曲线的方法。分形插值方法中的垂直比例因子的大小影响拟合函数曲线的起伏，控制插值曲线的拟合精度。该文在深人分析分形插值方法的基础上，结合遗传算法可以有导向的实现参数随机搜索优化的特点，将其应用到分形插值自由参数的选取中，实现分形插值曲线与实际函数的最佳拟合。仿真结果验证了遗传算法在垂直比例因子的寻优上的有效性。     

加氢精制神经元网络模型的研究

文章采用径向基函数神经元网络建立了加氢精制反应器数学模型.选用高斯核函数作为其网络核函数,网络中心参数的求取采用K-means方法,网络中心数目的确定采用统计F检验方法,网络输出层权值的求取采用递推最小二乘方法.经过现场实测数据检验证明,建立的RBF神经元网络模型对加氢脱硫率和脱氮率具有良好的预估精度.     

地质统计学在湖南省鼓锣坪Cu、Pb、Zn元素空间分布格局研究中的应用

应用地质统计学的理论与方法,对鼓锣坪Cu、Pb、Zn元素进行了统计特征分析,发现其分布具有明显的结构性、随机性双重性质和空间变异性,并依此建立了相应实验变异函数;通过最优参数估计、模型判断和检验,优选出最佳实验变异函数参数值及理论模型。采用克里格内插方法,推测出各元素空间格局及含量,并编制了该区Cu、Pb、Zn元素空间分布格局图。研究结果表明,该区Pb、Zn元素分布与含量明显受地层及岩性控制,而Cu相对较弱;Pb、Zn共生概率最高,Cu、Zn次之,而Cu、Pb最低。     

半变异函数计算波动范围的方法研究

波动范围是进行岩土工程可靠性设计的重要参数,目前确定波动范围的多种方法中,半变异函数法因其参与计算的有效范围广、数据需求量小,更便于在实际问题中得到应用,但在计算过程中半变异函数时常表现出一定的不稳定性.利用波动函数法、相关函数法和半变异函数法,基于Mason公路静力触探试验(cone penetration test...     

内插方法对黄土丘陵DEM精度的影响

内插方法是影响数字高程模型精度的主要因素。以黄土丘陵样区为例,采用检查点、等高线套合等方法对内插结果进行精度分析,并在此基础上分别提取坡度、坡向等地形因子进一步评价各内插方法的优劣。实验结果表明:1)利用检查点法、等高线套合法进行精度分析的最优插值方法为径向基函数算法,样条函数插值次之;2)利用地形因子进行的精度对比分析结果显示样条函数插值方法最优,径向基函数算法次之;3)两种方法一致表明在实验区自然邻域插值、反距离加权插值(IDW)、Kriging插值的插值效果相对较差。     

Hermite多尺度函数在普通电阻率测井模式匹配法中的应用

模式匹配法是普通电阻率测井的一种有效的半数值、半解析的正演方法。在使用有限元法进行数值解时,基函数的选取十分重要,它影响着计算的速度和精度。Hermite多尺度函数具有正交性、高阶逼近和一阶偏导数在节点连续等特性,本文在解决数值本征模式解时,将Hermite多尺度函数作为形函数,并对其进行了改进。在不同介质的地层模型中进行验证,实验结果表明将该函数作为有限单元的形函数,电流在节点处连续并且计算精度大大提高。