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【ArcGIS工具箱】31.插值分析——反距离权重法

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在ArcGIS中,插值分析是一种常用的空间分析方法,用于根据已知点的数据预测未知点的值。这种方法在地理信息系统(GIS)中广泛应用,例如,用于创建连续的表面模型,表示温度、高程、降水等空间分布。
ArcGIS提供了多种插值方法,例如反距离权重、样条函数法、克里金、自然邻域法、趋势面等。每种方法都有其特定的应用场景和优缺点,因此在进行插值分析时,应根据数据的特点和分析需求选择合适的插值方法。同时,还需要注意插值分析的局限性,例如插值结果可能受到样本点分布、数据质量等因素的影响。因此,在使用插值结果进行决策或分析时,应谨慎评估其可靠性和准确性。
本次主要介绍反距离加权法 (IDW)。
  • 1、概念

反距离权重插值法(Inverse Distance Weighting,简称IDW)是ArcGIS中一种常用而简便的空间插值方法
反距离权重插值是使用一组采样点的线性权重组合来确定像元值,其中,权重是一种反距离函数(未知点与已知点之间的距离的倒数或倒数的某种函数),即离插值点越近的样本点赋予的权重越大
需要注意的是,反距离权重插值法是一种加权平均距离的方法,其预测结果受到已知点分布、数量和权重设置等因素的影响。因此,在使用该方法进行插值分析时,应根据实际情况和需求进行参数设置和结果评估。
此外,虽然反距离权重插值法在空间插值中应用广泛,但它也有其局限性。例如,它可能无法很好地处理数据中的极端值或异常值;对于输入点的采样很稀疏或不均匀的情况,结果可能不足以表示出所需的表面等。因此,在使用反距离权重插值法时,应结合其他方法或数据进行综合分析和验证。
  • 2、工具:
加载【points】点要素将其作为插值分析中的采样点;
加载【Barrier_Line】线要素将其作为折线障碍要素

选择【系统工具箱→Spatial Analysis Tools→插值分析→反距离权重法】工具,进行相应设置

其中:
  • Z值字段:存放每个点的高度值或量级值的字段;
  • :基于距离控制样本点对插值点的影响的参数,默认值为2。反距离权重法主要依赖于反距离的幂值,指定较大的幂值,会对距离较近的点产生更大的影响,使得插值产生的表面更加详细,即更不光滑。反之亦然。
  • 搜索半径:用于限制计算每个输出像元值时所使用的输入点,从而控制内插表面的特性。包括以下两个选项:
    1)、变量表示搜索是可变的,用于指定在计算内插像元值时所使用的点数,这样一来,用于各内插像元的半径距离将有所不同,而具体情况将取决于必须在各内插像元周围搜索多长距离才能达到指定的输入点数。由此将导致一些邻域较小而另一些邻域较大,这是由位于内插像元附近的测量点的密度所决定的。另外,也可指定搜索半径不得超出的最大距离,如果在获取指定点数之前特定邻域的半径达到最大距离,则会针对最大距离内的测量点数执行该位置的预测。通常,如果此现象产生的偏差较大,则应使用较小邻域或最少点数。
    2)、固定则表示搜索半径是固定的,此时需要设定邻域距离和最少点数当邻域中的测量点数小于所指定的最少值时,搜索半径将不断增大,直到可以囊括最少点数为止。由于将针对研究区域内的每个内插像元(像元中心)应用所指定的固定搜索半径,因此如果测量点分布不均匀(它们很少均匀分布),则很可能会在不同的邻域中使用不同数量的测量点,从而产生不同的预测结果。
  • 输入折线障碍要素:表示为输入搜索样本点时用作中断或限制的折线要素,可以表示地表中的悬崖、山脊或某种其他中断。此时,仅将那些位于障碍同一侧的输入采样点视为当前待处理像元。
以下为不同参数设置生成的插值结果:

幂:2;搜索半径:变量;点数:12

幂:2;搜索半径:固定;点数:12

幂:2;搜索半径:变量;点数:24

幂:8;搜索半径:变量;点数:12

幂:2;搜索半径:变量;点数:12;输入折线障碍要素:Barrier_Line


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《ArcGIS工具箱》系列内容目录(持续更新):

……

19.重分类——使用表/ASCII文件重分类
20.重分类——查找表
21.重分类——分割
22.重分类——按函数重设比例
23.条件分析——条件函数和设为空函数
24.条件分析——选取函数
25.地图代数——栅格计算器
26.提取分析——按属性提取
27.提取分析——按形状提
28.提取分析——按位置提取
29.提取分析——(多)值提取至点
30.提取分析——采样
……


本篇文章来源于微信公众号: 码农设计师

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