地理研究 ›› 2014, Vol. 33 ›› Issue (8): 1417-1426.doi: 10.11821/dlyj201408003
收稿日期:
2013-12-24
修回日期:
2014-03-18
出版日期:
2014-08-20
发布日期:
2014-08-10
作者简介:
作者简介:段平(1984- ),男,湖北监利人,博士研究生,主要从事空间数据插值方法研究。
基金资助:
Ping DUAN, Yehua SHENG(), Jia LI, Haiyang LV, Siyang ZHANG
Received:
2013-12-24
Revised:
2014-03-18
Online:
2014-08-20
Published:
2014-08-10
摘要:
反距离权重(Inverse Distance Weighting,IDW)插值通常采用距离搜索策略选择插值参考点,当采样点集分布不均匀时,距离搜索策略使得参考点聚集一侧影响插值精度。自然邻近关系具有良好的自适应分布特性,可有效地解决参考点分布不均匀问题。结合自然邻近关系,提出自适应的反距离权重(Adaptive-IDW,AIDW)插值方法。首先对采样数据构建初始Delaunay三角网,然后采用逐点插入法,将待插值点插入初始Delaunay三角网中,局部调整得到新的Delaunay三角网,以待插值点的一阶邻近点作为IDW插值的参考点,使参考点自适应均匀地分布在待插值点周围,再进行IDW插值计算。利用AIDW插值方法对Franke函数、全国气温观测数据进行插值实验,结果表明此方法具有较高的精度,且减少了“牛眼”现象。
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表3
采样点为2000、插值点为1000的插值误差统计"
插值方法 | εmax | εmin | εme | εrmse | 时间(s) |
---|---|---|---|---|---|
IDW/点数固定 | 4.7040E-02 | -3.9979E-02 | 1.4654E-04 | 8.1831E-03 | 1.9661E-01 |
IDW/半径固定 | 4.4330E-02 | -3.9197E-02 | 1.0089E-04 | 7.8569E-03 | 1.0591E-01 |
NNI | 5.2840E-02 | -6.7897E-02 | -2.2281E-04 | 4.3300E-03 | 5.9657E+00 |
AIDW | 2.5195E-02 | -2.8181E-02 | 1.0064E-04 | 5.2229E-03 | 1.0079E-01 |
表4
采样点为5000、插值点为1000的插值误差统计"
插值方法 | εmax | εmin | εme | εrmse | 时间(s) |
---|---|---|---|---|---|
IDW/点数固定 | 2.9507E-02 | -2.4713E-02 | 9.9800E-05 | 5.0458E-03 | 4.5276E-01 |
IDW/半径固定 | 3.1048E-02 | -2.3046E-02 | 8.8139E-05 | 4.8384E-03 | 3.3553E-01 |
NNI | 3.8267E-02 | -3.5618E-02 | -9.7021E-05 | 2.4240E-03 | 1.5587E+01 |
AIDW | 1.7637E-02 | -1.6134E-02 | -1.4573E-07 | 3.0991E-03 | 2.0731E-01 |
表5
采样点为10000、插值点为1000的插值误差统计"
插值方法 | εmax | εmin | εme | εrmse | 时间(s) |
---|---|---|---|---|---|
IDW/点数固定 | 2.0089E-02 | -2.0537E-02 | 4.6727E-05 | 3.5117E-03 | 8.1887E-01 |
IDW/半径固定 | 2.4847E-02 | -1.5791E-02 | 6.8011E-05 | 3.4972E-03 | 1.9138E-01 |
NNI | 3.0395E-02 | -7.8220E-03 | -2.5906E-05 | 1.2156E-03 | 3.3864E+01 |
AIDW | 1.1890E-02 | -1.1242E-02 | 7.7898E-06 | 2.0983E-03 | 1.3803E-01 |
表6
采样点为20000、插值点为1000的插值误差统计"
插值方法 | εmax | εmin | εme | εrmse | 时间(s) |
---|---|---|---|---|---|
IDW/点数固定 | 1.2244E-02 | -1.1579E-02 | 3.7575E-05 | 2.3602E-03 | 9.3095E-01 |
IDW/半径固定 | 2.1479E-02 | -1.1672E-02 | 9.4939E-05 | 2.6900E-03 | 3.2508E-01 |
NNI | 1.3414E-02 | -4.2618E-02 | -5.1863E-05 | 1.7519E-03 | 7.0862E+01 |
AIDW | 8.8736E-03 | -7.3645E-03 | 1.5984E-05 | 1.4228E-03 | 2.1341E-01 |
表7
各种插值方法的误差统计(oC)"
方法 | εmax | εmin | εme | εrmse |
---|---|---|---|---|
IDW-Default | 3.8939E+00 | -3.7626E+00 | 2.5680E-02 | 7.9266E-01 |
IDW-4/2 | 4.0916E+00 | -3.7738E+00 | 1.5773E-02 | 7.6070E-01 |
IDW-8/1 | 3.9136E+00 | -3.7762E+00 | 1.4010E-02 | 7.5865E-01 |
IDW-8/2 | 3.7270E+00 | -3.6215E+00 | 1.5546E-02 | 7.6433E-01 |
NNI | 4.2397E+00 | -3.5932E+00 | -7.3869E-03 | 7.4926E-01 |
AIDW | 3.8492E+00 | -3.8634E+00 | 9.3323E-03 | 7.5376E-01 |
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