关于使用克里格法平滑曲面

克里格法比自然邻近内插法更复杂。它需要使用空间连续性或相关性的模式(以协方差或半方差图的形式)以及曲面数据的采样(用于确定内插/外插点所根据的统计趋势)。

使用克里格法进行空间预测包括两个步骤:

  1. 对空间过程的协方差或半方差建模。该操作涉及选择相关参数的数学形式和值。
  2. 使用此相关模型解决指定的一组几何空间点处的克里格系统,从而生成预测值和相关的标准差。

采样数据

您必须选择内插点的输出位置。确保采样数据适合于内插点位置(输出)非常重要。例如,请勿选择曲面背面的点来确定内插/外插点位置的趋势,因为该趋势对内插/外插点位置来说可能不正确。

为了获得最佳性能,建议采样数据集保持较小。这是因为,随着采样集的增大,算法执行插值的时间和使用的内存量会迅速增加。该算法所用矩阵使用一个项目表示一对点(共有 N**2 个项目,其中 N 是采样点的数量)。以后将反转此矩阵(N**3 操作)。因此,为了获得卓越性能,请务必保持 N 值较小。建议最多使用 200 个采样点。

半方差图模式

半方差是采样之间空间相关程度的测量结果。点之间的半方差的大小取决于点之间的距离。距离越小,产生的半方差越小,距离越大,产生的半方差越大。将半方差作为距点的距离函数绘制的图形称为半方差图。

克里格法提供了五种半方差图模式:

半方差将随着距离的增大而增加,直到与点相距某一距离为止,在该位置处半方差等于平均值的方差,因此半方差将不再增加,这样平半方差图中将出现名为“sill”的平坦区域。从兴趣点到平坦区域开始处的距离称为区域化变量的范围或跨度。在此变程范围内,位置之间存在相关性,在估计未知兴趣点时必须考虑此区域(也称为邻近区域)中包含的所有已知采样。

邻近区域的中心通常是未知值。要确定该值,需使用半方差图为该邻近区域中的所有已知值指定权重。然后将使用这些权重和已知值来计算未知值。

提示: 建议您在使用克里格方式执行曲面平滑之前先了解一下此方法。