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【ArcGIS工具箱】33.插值分析——样条函数法

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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。

本次主要介绍插值方法中的样条函数插值法

  • 1、概念:

样条函数插值法是ArcGIS中一种常用的空间插值方法。这种方法主要是利用最小化表面总曲率的数学函数来对空间数据进行插值,从而生成恰好经过输入点的平滑表面。样条函数插值法最适合生成平缓变化的表面,例如高程、地下水位高度或污染程度等。
需要注意的是,样条函数插值法虽然可以生成平滑的表面,但在数据点的周边,梯度或坡度的变化率可能很大。因此,该方法不适合估计二阶导数(曲率)或进行精细的空间分析。此外,在使用样条函数插值法时,还需要考虑样本点的分布、数量以及异常值等因素对插值结果的影响。为了获得更准确和可靠的插值结果,可以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;

选择【系统工具箱→Spatial Analysis Tools→插值分析→样条函数法】工具,进行相应设置。

其中:
  • 样条函数类型包括规则样条函数法(REGULARIZED)和张力样条函数法(TENSION)。
1)、规则样条函数法(REGULARIZED)使用可能位于样本数据范围之外的值来创建渐变的平滑表面,但是产生的插值结果可能会超出样本点的取值范围。
2)、张力样条函数法(TENSION)则根据建模现象的特性来控制表面的硬度,使用受样本数据范围约束更为严格的值来创建不太平滑的表面,插值结果更接近限制在样本点的取值范围内。
  • 权重选择 REGULARIZED 权重参数的较高值可生成更加平滑的表面。输入的值必须大于或等于零。所使用的典型值为 0、0.001、0.01、0.1 和 0.5。选择 TENSION 选项权重参数的较高值会产生略微粗糙的表面,但表面与控制点紧密贴合。输入的值必须大于或等于零典型值分别为 0、1、5 和 10。
  • 点数计算每个插值像元时所使用的点数。指定的输入点越多,较远数据点对每个像元的影响就越大,输出表面也就越平滑。点数的值越大,处理输出栅格所需的时间就越长。默认值为12。
以下为不同参数设置生成的插值结果:

条函数类型:REGULARIZED

条函数类型:TENSION

权重:0.1;点数:12

权重:0.1;点数:12

权重:0.5;点数:12

权重:0.5;点数:12

权重:0.1;点数:24

权重:0.1;点数:24


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《ArcGIS工具箱》系列内容目录(持续更新):

……

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
31.插值分析——反距离权重法
32.插值分析——自然邻域法
……


本篇文章来源于微信公众号: 码农设计师

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