ArcGIS教程:根据经验半变异函数拟合模型

  半变异函数/协方差建模是空间描述和空间预测之间的关键步骤。地统计的主要应用是预测未采样位置处的属性值(克里金法)。

  经验半变异函数和协方差可提供有关数据集的空间自相关的信息。但是,不提供所有可能方向和距离的信息。因此,为确保克里金法预测的克里金法方差为正值,根据经验半变异函数/协方差拟合模型(即连续函数或曲线)是很有必要的。

  经验半变异函数/协方差值的不同视图

  地统计向导可提供经验半变异函数值的三种不同视图。可以使用任意数量(一个、两个或全部三个)的视图来帮助您根据数据拟合模型。默认视图显示了已丢弃和已平均化的经验半变异函数/协方差值。

  

  已丢弃值显示为红色的点,是通过使用宽为一个步长的方形像元将经验半变异函数/协方差点组合(分组)在一起后生成的。平均点显示为蓝色的十字符号,是通过将处于圆周分区内的经验半变异函数/协方差点进行分组后生成的。丢弃点显示半变异函数/协方差值中的局部变化,而平均值显示半变异函数/协方差值的平滑变化。在很多情况下,根据平均值拟合模型会更容易一些,因为它们将为数据中的空间自相关提供相对简洁的视图,与丢弃点相比,平均值将显示的半变异函数值的变化更为平滑。

  显示点控件可以设置为“已丢弃和已平均化”(如上图所示)、“已丢弃”或“已平均化”(如下图所示)。

  

  

  此外,还可以向图中添加线。这些线是根据已丢弃的经验半变异函数/协方差值进行拟合的局部多项式。如果将显示搜索方向选项设置为 True,则只会显示根据“显示搜索方向”工具的中轴样带中经验半变异函数/协方差表面拟合的局部多项式,如下图所示:

  

  根据经验数据拟合的半变异函数/协方差模型应该:

  •   穿过已丢弃值(红色的点)云的中心。
  •   穿过尽可能接近平均值(蓝色的十字符号)的位置。
  •   穿过尽可能接近线(绿色的线)的位置。

  请记住,即使模型没有完全拟合经验数据,您对现象的认识也可以决定模型的形状和块金以及变程值、偏基台值和各向异性值(回想一下,经验数据只是要构建的真实现象模型的样本,并不能完全代表真实现象的所有空间和统计方面)。

  不同类型的半变异函数/协方差模型

  Geostatistical Analyst 为构建经验半变异函数模型提供以下函数:

  •   圆
  •   球面
  •   四球
  •   五球
  •   指数
  •   高斯
  •   有理二次方程式
  •   孔洞效应
  •   K-Bessel
  •   J-Bessel
  •   稳定的

  所选模型会影响未知值的预测,尤其是当接近原点的曲线形状明显不同时。接近原点处的曲线越陡,最接近的相邻元素对预测的影响就越大。

  这样,输出曲面将更不平滑。每个模型都用于更准确地拟合不同种类的现象。

  下图显示了两个常用模型(“指数”和“高斯”)并标识了函数的不同之处:

  

  

时间: 2024-10-28 10:40:35

ArcGIS教程:根据经验半变异函数拟合模型的相关文章

ArcGIS教程:不同方向的经验半变异函数

有时,测量位置的值会包含一种方向影响,这种方向影响可以通过统计方式进行量化但可能无法通过已知的可识别过程予以说明.此方向影响称为各向异性.各向异性用于分析样本是否在不同方向上呈现出不同的范围.容差角度用于确定在哪个角度下包括或排除接近点,直至达到带宽.带宽用于指定当确定将在半变异函数中绘制哪些点对时应采用的搜索宽度. 条柱中的点是分别位于特定距离和方向内的位置对.从概念上讲,可以将方向分组视为对将在分组过程中绘制的点对的限制,或者视为绘制所有点对并仅考虑表示特定方向的图形部分.以下场景描述了带宽

ArcGIS教程:合并半变异函数模型

通常有两个或更多处理过程将决定某一现象的空间分布.例如植被量(生物量)可能与高程和土壤湿度相关.如果这种关系已知,则能够使用协同克里金法预测生物量.可将生物量的测量值用作数据集 1,高程用作数据集 2,土壤湿度用作数据集 3.可能要根据每个数据集拟合不同的半变异函数模型,因为每个数据集的空间结构各不相同.也就是说,球面模型可能最适合高程,指数模型可能最适合土壤湿度,而这两种模型的组合可能最适合生物量.然后可通过一种最适合数据结构的方式将模型合并. 但有时并不知道在某一现象中将确定空间结构的因素的

ArcGIS教程:半变异函数与协方差函数

半变异函数和协方差函数将邻近事物比远处事物更相似这一假设加以量化.半变异函数和协方差都将统计相关性的强度作为距离函数来测量. 对半变异函数和协方差函数建模的过程将半变异函数或协方差曲线与经验数据拟合.目标是达到最佳拟合,并将对现象的认知纳入模型.之后模型便可用于预测. 在拟合模型时,浏览数据中的方向自相关.基台.变程和块金是模型的重要特征.如果数据中有测量误差,请使用测量值误差模型.跟踪这一链接来了解如何将模型与经验半变异函数拟合. 半变异函数 半变异函数定义为 γ(si,sj) = ? var

ArcGIS教程:半变异函数建模

当进行半变异函数建模时,可对自相关性进行检查和量化.在地统计中,这称为空间建模,也称为结构分析或变异分析.在半变异函数的空间建模中,可以从经验半变异函数图开始,计算为, Semivariogram(distance h) = 0.5 * average [ (value at location i– value at location j)2] (所有成对位置的相隔距离为 h).该公式涉及到计算配对位置的差值平方的一半.快速绘制所有配对则变得难以处理.并不绘制每个配对,而是将配对分组为各个步长条

ArcGIS教程:使用方向半变异函数和协方差函数考虑各向异性

由于您是在二维空间内进行操作,因此可能希望半变异函数和协方差函数不仅随距离发生改变,还会随方向发生改变.这被称为各向异性. 考虑两个点 si 和 sj,以及分开这两个点的矢量,这个矢量记为 si - sj.该矢量在 x 轴和 y 轴上都具有距离.或者,在极坐标中可将该矢量视为具有距离和角度.此处,各向异性用于描述半变异函数;思路与协方差函数类似. 各向同性模型在所有方向上都是相同的,而各向异性模型在某些方向上达到基台的速度高于另一些方向.达到基台的较长轴的长度称为主变程,达到基台的较短轴的长度称

了解半变异函数:变程、基台和块金

变程和基台 块金 半变异函数显示测量采样点的空间自相关.绘制每对位置,然后根据这些位置拟合模型.通常使用某几个特征来描述这些模型. 变程和基台 查看半变异函数的模型时,您将注意到模型会在特定距离处呈现水平状态.模型首次呈现水平状态的距离称为变程.比该变程近的距离分隔的样本位置与空间自相关,而距离远于该变程的样本位置不与空间自相关. 半变异函数模型在变程处所获得的值(y 轴上的值)称为基台.偏基台等于基台减去块金. 半变异函数示例 块金 从理论上讲,在零间距(步长 = 0)处,半变异函数的值是 0

ArcGIS教程:地统计模型的组成

地统计(克里金法)模型包括多个组成部分:检查数据(分布.趋势.方向组成和异常值),计算经验半变异函数或协方差值,根据经验值拟合模型,生成克里金方程矩阵以及对其进行求解以为输出表面中的每个位置获取预测值及其关联误差(不确定性). 计算经验半变异函数 与大多数插值法一样,克里金法基于距离越近的事物就越相似这一基本原则(此处量化为空间自相关).经验半变异函数是一种发掘这种关系的方法.在距离上彼此接近的点对应比互相远离的点对差异小.在经验半变异函数中可检查使这种假设成立的范围. 拟合模型 拟合通过用点定

ArcGIS教程:地统计分析

生成用于表达特定属性的连续表面是大多数地理信息系统 (GIS) 应用程序中应具备的一种重要功能.最常用的一种表面类型可能就是 terrain 数字高程模型.对于世界的各个部分来说,在小比例下,这些数据集都易于获得.不过,只有从地表.地下或大气中的位置采集的测量值才可用于生成连续表面.大多数 GIS 建模工具所面对的主要挑战就是,基于现有样本数据尽可能精确地生成表面以及表征预测表面的误差和变异性.新生成的表面用于进一步的 GIS 建模和分析以及 3D可视化.了解该数据的质量可以极大地提高 GIS

ArcGIS教程:选择步长大小

步长大小的选择对于经验半变异函数有着重要的影响.例如,如果步长过大,短程自相关可能会被掩膜.如果步长过小,可能会有许多空条柱单元,并且条柱单元内的采样过小,而无法获得条柱单元的典型平均值. 当样本位于采样格网上时,格网间距通常可准确地表示步长大小.但如果您的数据是采用非规则或随机采样方案获得的,那么,合适的步长大小的选择并不那么简单.一条经验法则是用步长数乘以步长大小,它应该为所有点之间最大距离的一半左右.同时,如果拟合的半变异函数模型的变程相对于经验半变异函数的范围非常小,则可减少步长大小.相