基因表达式编程在空间插值中的应用

空间内插是地理信息系统数据处理的常用方法之一.常用的空间插值方法存在难于客观地确定插值函数结构和参数的问题.基因表达式编程(GEP)是一种新型的遗传算法,具有极强的函数发现能力和很高的效率,并且在函数发现时不需要任何先验知识.将基因表达式编程技术应用到空间插值方法中,提出了移动拟合GEP算法(MF-GEP),无需预存函...     

基于空间插值的洪水淹没空间分布快速获取

结合空间数据和水文站点监测数据,以Kriging方法为理论基础,研究了一种洪水空间分布实时监测方法.运用空间统计学中的Kriging插值方法将一维水力学模型计算的断面数据内插成水面高程数据,对水面高程数据和研究区域地形数据进行分析,获得洪水淹没信息的空间分布.该方法可以弥补一维模型在空间分布分析上的弱势,并提高分析速度.本研究选取长江上游特定河段为实验区,验证和分析该研究方法的有效性.实验结果表明该方法能够有效实时监测洪水淹没信息的空间分布,其直观的淹没范围显示可快速为决策者提供预警信息,具有较好的应用价值.     

基于曲面样条插值算法的无线电电磁态势图生成研究

无线电电磁态势图是依据区域有限采样点形成的整个区域无线电分布的趋势图,是研究区域无线电信息分布的重要方法。利用有限点获取整个区域的分布状态在GIS中主要使用空间插值算法,此法易产生估计误差。在采样点确定的情况下,依据无线电路路测数据空间分布特点,提出了一种将曲面样条插值算法应用于态势图生成的方法,并对算法进行了改进。实验表明:本算法精度比传统算法精度高,证明了算法的有效性,利用本算法可减少测量外业,节约成本提高效率。     

三维空间离散点数据场的插值方法

给出了一种根据三维离散点生成六面体单元并构造六面体9节点形函数进行插值的算法,该算法不受被插值模型单元形态限制,绕每一待插值点都能搜索到惟一的六面体插值单元,每一个数据的插出应用了被插值点周围8~16个已知节点的数据.给出了一种有限元逆变换算法,该算法收敛稳定、可较好地适应含有扭面等较不规则六面体单元局部坐标求解.实例表明,该方法精度较高,较好地实现了三维空间离散点数据场的插值.     

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.     

基于空间插值方法的路面结构设计湿度指标精度研究

目的选取最优的空间插值方法求取年降水量,为沥青路面结构组合设计提供湿度参数,进而达到依据区域湿度特点规范设计道路结构参数的目的.方法采用4种半变异函数模型的普通克里格法等3种常见的空间插值方法对辽宁省年降水量空间要素进行插值研究,采用交叉验证法评价各方法的插值效果.结果就辽宁省年降水量而言,4种半变异函数模型中的环形模型精度最高.利用CM半变异模型的普通克里格法和其他两种插值方法计算所得平均绝对误差、平均相对误差和均方根误差具有一致性,其中OK法精度最高.结论选取CM半变异模型的OK法求取年降水量可满足计算要求,进而为道路结构设计的湿度参数选取提供参考.     

一种基于PUMA型机器人特殊结构的空间快速插值算法

针对ＰＵＭＡ型机器人的特殊结构，本文提出了把表征机器人位置和姿态的关节相互分离开来加以讨论，并分别对其进行插值的空间快速插值算法，使用该算法可避免出现三角函数、矩阵等复杂计算，同时，通过空间曲线分析，利用参数方程和坐标变换，给出了空间曲线的解析函烽，因此大大缩短了计算时间，插补精度得到较大提高。     

工业机器人轨迹规划的一种方法

本文介绍了工业机器人轨迹规划的一种方法:笛卡尔空间插值和关节空间样条插值结合法.此方法所需示教点少,实时计算量低,并且通过合理配置样条插值节点大大提高了拟合精度.文中给出了仿真实例.     

基于GOCAD的三维地质模型构建

阐明了利用GOCAD进行三维地质建模的思路及主要建模步骤。以哨牌矿区为例,利用GOCAD模拟了该区从震旦系灯影组到第四系地层及断裂。在模拟地形、地层及构造面时通过离散光滑插值技术（DSI）很好地消除了单纯的由克里金插值产生的畸变。由面模型向体模型转化时选用GOCAD的SGrid代替SOLID功能,更加方便准确的反应了真实地质情况。最后分析了GOCAD生成三维地质模型的实际应用并绘制Slicer法剖面图。     

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。     

离散余弦变换插值处理方案在海洋数据分析中的应用

传统的插值法在处理海洋数据中端点附近的数据时,其处理方法较为复杂,不同的插值方案及端点处理方法对数据处理结果有较大影响.据此,本文对比分析了海洋资料处理中常见的空间插值方案和应用较少的频域插值方案(离散余弦变换,DCT),结果表明:与常见的空间插值方案相比,频域插值方案消耗处理时间较少,程序设计和编辑以及在端点位置的处理上较为便捷,同时受数据量的影响较小,实用性较高.     

基于径向基函数神经网络的机载LiDAR点云空洞填补方法

机载LiDAR技术为地表三维数据的获取和DEM、DSM的构建提供了有利的条件. 由于建筑物和植被遮挡等原因,造成了点云的缺失,形成区域的空洞,给地表建模带来不便,需要对LiDAR点云数据进行插值处理以修复缺失的数据. 对径向基函数(RBF)神经网络构建插值模型进行了研究,利用该模型对点云中缺失的空洞区域进行修复. 通过利用一部分采样点对RBF神经网络进行学习训练,得到模型中参数的具体值,然后利用这些参数值对空洞区进行插值. 实验验证了RBF神经网络模型的有效性及插值精度.     

特征水质指标空间修正插值法预测混合供水带

针对多水源供水地区不同水厂之间存在混合供水带,水力水质条件不稳定,易出现铁释放超标、余氯偏低等水质问题,采用特征水质指标空间修正插值法预测该水质风险区域。特征水质指标是指不同水厂出厂水差异较大,且在管网中按一定规律分布、具有明显识别特征的水质指标,根据其空间分布情况可以判断各水厂单独及混合供水区域。考虑到管网分布与地理空间差异,在插值前引入修正系数对特征指标进行修正。以双水厂供水的H市为例预测混合供水带,结果表明:H市一般特征指标电导率和敏感特征指标总铁质量浓度的空间修正插值结果基本一致,且与水力模型模拟结果基本吻合;在所预测的混合供水带内设置在线监测点,观测到流速、流向的频繁改变,符合混合供水带水力特征,说明预测结果正确,方法可行。     

一维重心型插值:公式、算法和应用

重心插值公式具有计算量小、数值计算稳定性好和增加新的插值节点不需重新计算原有插值节点基函数的优点。将经典Lagrange插值改写为重心插值公式,配合切比雪夫点作为插值节点可以避免Lagrange插值的振荡性,有效地提高Lagrange插值的插值精度。在重心插值公式中,通过对插值权的不同选取,可以得到重心有理插值格式。相比多项式插值,重心有理插值具有更高的插值精度。本文对一维重心型插值公式、插值节点分布、插值精度和应用作了评述。给出了各种插值格式的表达式、相关的计算机编程算法和插值算例。     

识别低渗油藏甜点的试井解释体系及其应用

随着石油勘探开发的深入进行,低渗、特低渗油藏的评价及开发正受到越来越多的关注.由于低渗油藏较强的非均质性,在滚动开发时通常先对甜点进行集中开采,因此需要对甜点有较高的认识.而当前各种判断甜点的方法都存在一定的技术或经济层面的问题.基于试井技术,本文建立了一套完整的试井解释体系.使用该体系能够较好地降低试井解释的多解性,获得合理可靠的解释结果,并对结果通过插值方法来识别甜点.在该体系中,建立了基于时空尺度的"三维"试井解释评价技术.以井组为单位,分析并解释了所有试井测试资料,对最终试井解释结果中的地层系数进行克里格插值,并根据插值结果评价了地层系数在整个区块上的空间分布,提出了适宜开发的甜点位置,以此用来指导生产开发.为说明该体系的应用价值,本文给出了长庆油田某区块的分析案例.     

基于PLS的面雨量统计学降尺度

基于GIS的面雨量估算方法和基于模式输出的雨量产品都无法解决分辨率过低的问题,并且都不同程度地忽略了中小尺度地形对降水的影响.回顾了各种统计学降尺度方法,使用NCEP/NCAR提供的2011年4—9月的6 h一次的再分析资料,以及江苏省气象台提供的全省20多个常规站降水实况观测资料,结合高分辨率DEM数据,利用偏最小二乘法（PLS）设计了一套考虑地形因子动力作用的面雨量降尺度方案.通过合理选择和构造大尺度预报因子,地形因子动力作用参数化,回归分析与空间插值相结合的面雨量降尺度方案,成功还原了研究区域内代表站的实况降水序列,并绘制出研究区域内高分辨率的面雨量空间分布图.     

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。     

改进的构建Wi-Fi位置指纹库算法研究

针对传统的位置指纹算法在更新位置指纹库时人力和物力巨大耗费的问题,提出利用压缩传感理论和重心拉格朗日插值算法来更新位置指纹库.压缩传感理论将指纹向量的重构过程转换为一个最小 l₀范数的优化问题,并通过最小全变分方法求解原始指纹向量.重心拉格朗日插值算法利用样本节点间的空间相关性,使得在离线阶段通过测量少量指纹就可重建位置指纹库.在真实室内环境的实验验证了压缩传感恢复算法比重心拉格朗日插值算法具有更好的定位性能.