ArcGIS中空間數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)插值分析以克里金插值法為例胡碧峰解析課件

空間數(shù)據(jù)的插值分析-以克里金插值法為例浙江大學(xué)環(huán)資學(xué)院遙感所2014級(jí)碩士胡碧峰空間數(shù)據(jù)的插值分析-以克里金插值法為例浙江大學(xué)環(huán)資學(xué)院遙感所1空間插值

空間插值常用于將離散點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為連續(xù)的數(shù)據(jù)曲面，它包括內(nèi)插和外推兩種算法。前者是通過(guò)已知點(diǎn)的數(shù)據(jù)計(jì)算同一區(qū)域內(nèi)其他未知點(diǎn)的數(shù)據(jù)，后者則是通過(guò)已知區(qū)域的數(shù)據(jù)，求未知區(qū)域的數(shù)據(jù)。主要的內(nèi)插方法有：反距離加權(quán)（InverseDistanceWeighted）全局多項(xiàng)式（GlobalPolynomialInterpolation）全局多項(xiàng)式（LocalPolynomialInterpolation）徑向基函數(shù)（RadialBasisFuntions）克里格內(nèi)插（

Kriging）空間插值空間插值常用于將離散點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為連續(xù)的2

空間插值的理論假設(shè)是：空間位置上越靠近的點(diǎn)，越可能具有相似的特征值，而距離越遠(yuǎn)的點(diǎn)，其特征值相似的可能性越小。空間插值方法正是依據(jù)該假設(shè)設(shè)計(jì)的，分為整體插值方法和部分插值方法兩類。整體插值：用研究區(qū)域所有采樣點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行全區(qū)域特征擬合，如邊界內(nèi)插法、趨勢(shì)面分析等。部分插值：僅僅用鄰近的數(shù)據(jù)點(diǎn)來(lái)估計(jì)未知點(diǎn)的值，如最鄰近點(diǎn)法（泰森多邊形方法）、移動(dòng)平均插值方法（距離倒數(shù)插值法）、樣條函數(shù)插值方法、空間自協(xié)方差最佳插值方法（克里金插值）等?？臻g插值的理論假設(shè)是：空間位置上越靠近的點(diǎn)，越可能具3克里金插值

克里金方法（Kriging）,是以南非礦業(yè)工程師D.G.Krige(克里格)名字命名的一項(xiàng)實(shí)用空間估計(jì)技術(shù)，是地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)的重要組成部分，也是地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)的核心。

簡(jiǎn)單克里金(SK)普通克里金(OK)泛克里金(UK)協(xié)同克里金(CK)貝葉斯克里金（BK）指示克里金(IK)克里金插值克里金方法（Kriging）,4

克里金插值方法井眼地震（普通克里金）（應(yīng)用隨機(jī)函數(shù)理論）不僅考慮待估點(diǎn)位置與已知數(shù)據(jù)位置的相互關(guān)系，而且還考慮變量的空間相關(guān)性?？死锝鸩逯捣椒ň鄣卣穑ㄆ胀死锝穑☉?yīng)用隨機(jī)函數(shù)理論）5

設(shè)為區(qū)域上的一系列觀測(cè)點(diǎn)，為相應(yīng)的觀測(cè)值。區(qū)域化變量在處的值可采用一個(gè)線性組合來(lái)估計(jì)：克里金估值的基本思路Z*(x0)無(wú)偏最優(yōu)無(wú)偏性和估計(jì)方差最小被作為選取的標(biāo)準(zhǔn)----以普通克里金為例設(shè)為區(qū)域上的一系6從本征假設(shè)出發(fā),可知為常數(shù),有可得到關(guān)系式:（1）無(wú)偏條件Z*(x0)（在搜尋鄰域內(nèi)為常數(shù)，不同鄰域可以有差別）從本征假設(shè)出發(fā),可知為常數(shù),有可得到7（2）估計(jì)方差最小應(yīng)用拉格朗日乘數(shù)法求條件極值Z*(x0)（2）估計(jì)方差最小應(yīng)用拉格朗日乘數(shù)法求條件極值Z*(x0)81、數(shù)據(jù)檢查，即空間數(shù)據(jù)探索分析。此功能主要通過(guò)ExploreData菜單中實(shí)現(xiàn)。擴(kuò)展模塊提供了多種分析工具，這些工具主要是通過(guò)生成各種視圖，進(jìn)行交互性分析。如直方圖、QQplot圖、半變異函數(shù)/協(xié)方差圖等。1、數(shù)據(jù)檢查，即空間數(shù)據(jù)探索分析。此功能主要通過(guò)Explor92、直方圖：直方圖顯示數(shù)據(jù)的概率分布特征以及概括性的統(tǒng)計(jì)指標(biāo)。從圖中可觀察分析數(shù)據(jù)是否為正態(tài)分布?？死锔穹椒▽?duì)正態(tài)數(shù)據(jù)的預(yù)測(cè)精度最高，而且有些空間分析方法特別要求數(shù)據(jù)為正態(tài)分布。

2、直方圖：直方圖顯示數(shù)據(jù)的概率分布特征以及概括性的統(tǒng)計(jì)指標(biāo)103、正態(tài)QQPlot圖：

檢查數(shù)據(jù)的正態(tài)分布情況。作圖原理是用分位圖思想。直線表示正態(tài)分布，從圖中可以看出數(shù)據(jù)很接近正態(tài)分布3、正態(tài)QQPlot圖：11（3）趨勢(shì)分析圖。藍(lán)線表示南北方向，呈近似水平，可見南北方向無(wú)趨勢(shì)。綠線表示東西方向，呈倒"U"形，可用二階曲線擬合，在后面進(jìn)行表面預(yù)測(cè)時(shí)將會(huì)去除。（3）趨勢(shì)分析圖。12ArcGIS中空間數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)插值分析以克里金插值法為例胡碧峰解析課件134、半變異函數(shù)/協(xié)方差函數(shù)。

該圖可以反應(yīng)數(shù)據(jù)的空間相關(guān)程度，只有數(shù)據(jù)空間相關(guān)，才有必要進(jìn)行空間插值法。圖表的橫坐標(biāo)表示任兩點(diǎn)的空間距離，縱標(biāo)表示該兩點(diǎn)的半變異函數(shù)值。根據(jù)距離越近越相似的原理，因而x值越小，y值應(yīng)該越小。

4、半變異函數(shù)/協(xié)方差函數(shù)。該圖可以反應(yīng)數(shù)據(jù)的空間相關(guān)程度14在ArcGIS中進(jìn)行常規(guī)克里格插值的基本操作流程在ArcGIS中進(jìn)行常規(guī)克里格插值的基本操作流程15ArcGIS中空間數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)插值分析以克里金插值法為例胡碧峰解析課件16ArcGIS中空間數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)插值分析以克里金插值法為例胡碧峰解析課件17調(diào)入“地統(tǒng)計(jì)分析“工具調(diào)入“地統(tǒng)計(jì)分析“工具18ArcGIS中空間數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)插值分析以克里金插值法為例胡碧峰解析課件192.參數(shù)設(shè)置分析圖層及屬性設(shè)置插值方式2.參數(shù)設(shè)置分析圖層及屬性設(shè)置插值方式20ArcGIS中空間數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)插值分析以克里金插值法為例胡碧峰解析課件213.參數(shù)設(shè)置3.參數(shù)設(shè)置22ArcGIS中空間數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)插值分析以克里金插值法為例胡碧峰解析課件23誤差統(tǒng)計(jì)誤差統(tǒng)計(jì)24ArcGIS中空間數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)插值分析以克里金插值法為例胡碧峰解析課件25ArcGIS中空間數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)插值分析以克里金插值法為例胡碧峰解析課件26ArcGIS中空間數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)插值分析以克里金插值法為例胡碧峰解析課件27ArcGIS中空間數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)插值分析以克里金插值法為例胡碧峰解析課件28ArcGIS中空間數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)插值分析以克里金插值法為例胡碧峰解析課件29圖例調(diào)整選擇分級(jí)數(shù)目選擇手工輸入方式輸入級(jí)別間距最后點(diǎn)OK圖例調(diào)整選擇分級(jí)數(shù)目選擇手工輸入方式輸入級(jí)別間距最后點(diǎn)OK30ArcGIS中空間數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)插值分析以克里金插值法為例胡碧峰解析課件31ArcGIS中空間數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)插值分析以克里金插值法為例胡碧峰解析課件32ArcGIS中空間數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)插值分析以克里金插值法為例胡碧峰解析課件33ArcGIS中空間數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)插值分析以克里金插值法為例胡碧峰解析課件34空間數(shù)據(jù)的插值分析-以克里金插值法為例浙江大學(xué)環(huán)資學(xué)院遙感所2014級(jí)碩士胡碧峰空間數(shù)據(jù)的插值分析-以克里金插值法為例浙江大學(xué)環(huán)資學(xué)院遙感所35空間插值

空間插值常用于將離散點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為連續(xù)的數(shù)據(jù)曲面，它包括內(nèi)插和外推兩種算法。前者是通過(guò)已知點(diǎn)的數(shù)據(jù)計(jì)算同一區(qū)域內(nèi)其他未知點(diǎn)的數(shù)據(jù)，后者則是通過(guò)已知區(qū)域的數(shù)據(jù)，求未知區(qū)域的數(shù)據(jù)。主要的內(nèi)插方法有：反距離加權(quán)（InverseDistanceWeighted）全局多項(xiàng)式（GlobalPolynomialInterpolation）全局多項(xiàng)式（LocalPolynomialInterpolation）徑向基函數(shù)（RadialBasisFuntions）克里格內(nèi)插（

Kriging）空間插值空間插值常用于將離散點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為連續(xù)的36

空間插值的理論假設(shè)是：空間位置上越靠近的點(diǎn)，越可能具有相似的特征值，而距離越遠(yuǎn)的點(diǎn)，其特征值相似的可能性越小?？臻g插值方法正是依據(jù)該假設(shè)設(shè)計(jì)的，分為整體插值方法和部分插值方法兩類。整體插值：用研究區(qū)域所有采樣點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行全區(qū)域特征擬合，如邊界內(nèi)插法、趨勢(shì)面分析等。部分插值：僅僅用鄰近的數(shù)據(jù)點(diǎn)來(lái)估計(jì)未知點(diǎn)的值，如最鄰近點(diǎn)法（泰森多邊形方法）、移動(dòng)平均插值方法（距離倒數(shù)插值法）、樣條函數(shù)插值方法、空間自協(xié)方差最佳插值方法（克里金插值）等?？臻g插值的理論假設(shè)是：空間位置上越靠近的點(diǎn)，越可能具37克里金插值

克里金方法（Kriging）,是以南非礦業(yè)工程師D.G.Krige(克里格)名字命名的一項(xiàng)實(shí)用空間估計(jì)技術(shù)，是地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)的重要組成部分，也是地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)的核心。

簡(jiǎn)單克里金(SK)普通克里金(OK)泛克里金(UK)協(xié)同克里金(CK)貝葉斯克里金（BK）指示克里金(IK)克里金插值克里金方法（Kriging）,38

克里金插值方法井眼地震（普通克里金）（應(yīng)用隨機(jī)函數(shù)理論）不僅考慮待估點(diǎn)位置與已知數(shù)據(jù)位置的相互關(guān)系，而且還考慮變量的空間相關(guān)性?？死锝鸩逯捣椒ň鄣卣穑ㄆ胀死锝穑☉?yīng)用隨機(jī)函數(shù)理論）39

設(shè)為區(qū)域上的一系列觀測(cè)點(diǎn)，為相應(yīng)的觀測(cè)值。區(qū)域化變量在處的值可采用一個(gè)線性組合來(lái)估計(jì)：克里金估值的基本思路Z*(x0)無(wú)偏最優(yōu)無(wú)偏性和估計(jì)方差最小被作為選取的標(biāo)準(zhǔn)----以普通克里金為例設(shè)為區(qū)域上的一系40從本征假設(shè)出發(fā),可知為常數(shù),有可得到關(guān)系式:（1）無(wú)偏條件Z*(x0)（在搜尋鄰域內(nèi)為常數(shù)，不同鄰域可以有差別）從本征假設(shè)出發(fā),可知為常數(shù),有可得到41（2）估計(jì)方差最小應(yīng)用拉格朗日乘數(shù)法求條件極值Z*(x0)（2）估計(jì)方差最小應(yīng)用拉格朗日乘數(shù)法求條件極值Z*(x0)421、數(shù)據(jù)檢查，即空間數(shù)據(jù)探索分析。此功能主要通過(guò)ExploreData菜單中實(shí)現(xiàn)。擴(kuò)展模塊提供了多種分析工具，這些工具主要是通過(guò)生成各種視圖，進(jìn)行交互性分析。如直方圖、QQplot圖、半變異函數(shù)/協(xié)方差圖等。1、數(shù)據(jù)檢查，即空間數(shù)據(jù)探索分析。此功能主要通過(guò)Explor432、直方圖：直方圖顯示數(shù)據(jù)的概率分布特征以及概括性的統(tǒng)計(jì)指標(biāo)。從圖中可觀察分析數(shù)據(jù)是否為正態(tài)分布。克里格方法對(duì)正態(tài)數(shù)據(jù)的預(yù)測(cè)精度最高，而且有些空間分析方法特別要求數(shù)據(jù)為正態(tài)分布。

2、直方圖：直方圖顯示數(shù)據(jù)的概率分布特征以及概括性的統(tǒng)計(jì)指標(biāo)443、正態(tài)QQPlot圖：

檢查數(shù)據(jù)的正態(tài)分布情況。作圖原理是用分位圖思想。直線表示正態(tài)分布，從圖中可以看出數(shù)據(jù)很接近正態(tài)分布3、正態(tài)QQPlot圖：45（3）趨勢(shì)分析圖。藍(lán)線表示南北方向，呈近似水平，可見南北方向無(wú)趨勢(shì)。綠線表示東西方向，呈倒"U"形，可用二階曲線擬合，在后面進(jìn)行表面預(yù)測(cè)時(shí)將會(huì)去除。（3）趨勢(shì)分析圖。46ArcGIS中空間數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)插值分析以克里金插值法為例胡碧峰解析課件474、半變異函數(shù)/協(xié)方差函數(shù)。

該圖可以反應(yīng)數(shù)據(jù)的空間相關(guān)程度，只有數(shù)據(jù)空間相關(guān)，才有必要進(jìn)行空間插值法。圖表的橫坐標(biāo)表示任兩點(diǎn)的空間距離，縱標(biāo)表示該兩點(diǎn)的半變異函數(shù)值。根據(jù)距離越近越相似的原理，因而x值越小，y值應(yīng)該越小。

4、半變異函數(shù)/協(xié)方差函數(shù)。該圖可以反應(yīng)數(shù)據(jù)的空間相關(guān)程度48在ArcGIS中進(jìn)行常規(guī)克里格插值的基本操作流程在ArcGIS中進(jìn)行常規(guī)克里格插值的基本操作流程49ArcGIS中空間數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)插值分析以克里金插值法為例胡碧峰解析課件50ArcGIS中空間數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)插值分析以克里金插值法為例胡碧峰解析課件51調(diào)入“地統(tǒng)計(jì)分析“工具調(diào)入“地統(tǒng)計(jì)分析“工具52ArcGIS中空間數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)插值分析以克里金插值法為例胡碧峰解析課件532.參數(shù)設(shè)置分析圖層及屬性設(shè)置插值方式2.參數(shù)設(shè)置分析圖層及屬性設(shè)置插值方式54ArcGIS中空間數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)插值分析以克里金插值法為例胡碧峰解析課件553.參數(shù)設(shè)置3.參數(shù)設(shè)置56ArcGIS中空間數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)插值分析以克里金插值法為例胡碧峰解析課件57誤差統(tǒng)計(jì)誤差統(tǒng)計(jì)58ArcGIS中空間數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)插值分析以克里金插值法為例胡碧峰解析課件59ArcGIS中空間數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)插值分析以克里金插值法為例胡碧峰解析課件60ArcGIS中空間數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)插值分析以克里金插值法為例胡碧峰解析課件61ArcGIS中空間數(shù)