白话空间统计二十九:空间插值(六)IDW部分完结篇
写在前面的话:
我知道很多同学都在等克里金,但是空间插值这个系列我已经预定好了撰写的思路,所以暂时没办法直接跳过前面的内容直奔克里金,所以大家只能将就一下先把前面的内容看完,但是应该快了。
前文再续,书接上一回。
上一章节我们讲了IDW插值法的计算,核心就在于根据距离把权重给算出来,然后带着权重用值预测出需要插值的位置的值是多少。而且也演示了ArcGIS如何使用这个工具来进行插值。
本章我们先来讲讲ArcGIS工具中IDW的一些参数设置。
首先,IDW插值,默认的情况是一种区域局部性的插值,无论是选择N个观测点的子集,还是选择固定距离的方式,都是利用了局部数据来进行预测,从理论上来看,这是符合地理空间相关性和异质性理论的。
但是有一种情况,就是认为,如果我的插值区域很小,例如:只有一个县,几十平方公里,而且观测站点非常少(比如少于12个),如果还是按照12个点来进行插值,就等于每个位置都利用了所有的观测点了——这种插值思路,实际上是一种全局插值的思想,有时候还挺有用的哦。
局部可变插值出来的结果,与采样点的分布有很大的关系,比如还是按照12个点来进行查找,那么观测点密集的地方,很近的区域就能找到12个点;而观测点稀疏地方,就需要很大的范围才能找到12个点,这样插值的情况,可能是这样的:
那么我们如果换成固定模式呢:
可以看见,如果采用固定模式,一般来说寻找到的子集大多不会发生剧烈的跳变(当然也有可能跳变,视观点分布的情况而定),那么如果说,我就是需要做到最平滑,忽略你的各种地理原理,最简单的方法,就是采用全局的模式,认为整个区域中,所有的观测点都参与到插值中:
在这种模式下,所有的点均参与插值计算,每个位置的计算,都不会因为出现子集不统一而产生的跳变。所以这种全局搜索模式下,可以生成最平滑的结果。
那么还有的同学发现,如果我要的是覆盖北京的全部的一个插值结果,比如你说的这个ArcGIS的“问题”:
前面我们已经说过,这是默认的方法是内插,也就是范围内的插值,但是现在我们要覆盖全图的结果,而不仅仅是内插得来,应该怎么去设置呢?
在ArcGIS里面,把内插改为外插,主要通过环境变量里面的处理范围这个选项来设定,如下:
我们修改处理范围,为我们需要覆盖的整个区域,比如设置为北京市的行政区划:
注意,我这里的观测点数据是投影坐标系——插值因为涉及到距离运算,所以最好不要采用地理坐标系,如果是地理坐标系的,最好先做投影。
运行插值,结果如下:
这样就生成了一个能够覆盖整个区域的插值栅格。
然后有同学又产生了一个问题,如果我仅仅需要北京市范围(严丝合缝的北京行政区划,多一点都不要,少一点都不行)咋办?
遇上这种情况,只需要在用一个工具就可以了。在ArcGIS的toolbox里面,有一个工具,叫做按掩膜提取,位置在:Spatial Analyst Tools —— Extraction —— Extract by Mask:
点击打开工具,设置如下:
然后运行工具,就可以得到你需要的区域了:
当然,采用数据管理工具箱里面的栅格裁剪也能实现,大家自己去测试好了,我个人习惯喜欢用这个提取工具,方便省事参数少。
到此,IDW插值,打完收工。
下期预告:插值中仅次于IDW第二简单的插值算法:径向基函数插值(RBF),有时候也叫样条函数插值。它可以生成最平滑的曲线,是强迫症患者的福音哦。
待续未完。
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