一．实验目的和要求
1. 目的：
✓掌握Surfer软件的基本操作技巧,如网格化、修改地图各种属性、导出图件等。
✓了解suffer自带的各种网格化方法的背景及原理。 ✓使用不同的网格化方法，并对结果做对比分析。
2. 要求：
✓熟悉Surfer软件的菜单，掌握Surfer软件的基本操作技巧。
✓根据数据文件（作业二.dat），对Surfer软件的各种网格化插值方法进行比较，并提交报告。 ✓爱护实验室设备，独立完成实验报告。
二．硬件与软件环境
1.硬件
华硕笔记本 K40IN
2.软件平台
操作系统：Windows XP
软件：Suffer 8.0 中文版
三．实验内容
3.1反距离加权插值法(Invme Distmeeto a Power)
3.1.1方法原理背景
反距离加权插值法又被称为谢别德法(Shepard) 方法。它的基本原理是设平面上分布一系列离散点, 己知其位置坐标(x i, y i) 和属性值z i ( i= 1, 2, ⋯n) , p (x , y ) 为任一格网点, 根据周围离散点的属性值, 通过距离加权插值求P 点属性值。距离加权插值法综合了泰森多边形的邻近点法和多元回归法的渐变方法的长处, 它假设P 点的属性值是在局部邻域内中所有数据点的距离加权平均值, 可以进行确切的或者圆滑的方式插值。周围点与P 点因分布位置的差异, 对P (z ) 影响不同, 我们把这种影响称为权函数w i (x , y ) , 方次参数控制着权系数如何随着离开一个格网结点距离的增加而下降。对于一个较大的方次, 较近的数据点被给定一个较高的权重份额; 对于一个较小的方次, 权重比较均匀地分配给各数据点。计算一个格网结点时, 给予一个特定数据点的权值, 与指定方次的结点到观测点的距离倒数成比例。当计算一个格网结点时,配给的权重是一个分数, 所有权重的总和等于1. 0。当一个观测点与一个格网结点重合时, 该观测点被给予一个实际为1. 0 的权重, 所有其它观测点被给予一个几乎为0. 0 的权重[2, 3 ]。换言之, 该结点被赋给与观测点一致的值, 这就是一个准确插值。权函数主要与距离有关, 有时也与方向有关, 若在P 点周围四个方向上均匀取点, 那么可不考虑方向因素, 这时:
美国证券法
式中, 表示由离散点(x i, y i) 至P (x , y ) 点的距离。p (z ) 为要求的待插点的值。权函数, u 值一般取为2。反距离加权插值法是GIS 软件根据点数生成规则格网数据文件的最常见的方法, 计算值易受数据点集的影响, 计算结果常出现一种孤立点数据明显高于周围数据点的“鸭蛋”分布模式, 可在插值过程中通过动态修改搜索准则进行一定程度的改进。
3.1.2实验步骤
（各种网格化方法的具体步骤大致相同，仅以此为例）
1.查看数据
拿到数据后，在画图之前，需要对数据有个初步了解，以便顺利做下面工作。
1)点击“文件”->“打开”，弹出下面对话框，选择实验数据：温州号导弹护卫舰
2)打开后看到，A,B列是测点系统编号，C,D列是测点纵、横坐标，E列是实测结果值，因此做等值线图需用的数据是D,C,E列。
2.网格化数据
1)点击“网格”->“数据”，选中数据弹出网格化数据对话框如下。
2)数据列对应方式为，x->D ,y->C ,z->E 。
3)网格化方法共有12种（suffer 8）,其中前9种中除了多项式回归法是一个趋势面分析作图
法外，其他8种都是节点插值方法！他们的具体插值原理见报告后面附！分别使用这些网格化方法作图并比较！
3.建立等值线图
点击“地图”->“等值线图”->“新建等值线图”，打开网格即得到等值线图
4.修改地图属性
双击等值线图，弹出属性框，做如下操作：
i.改变等级
1)根据数据范围特点选择合适的 最大值、最小值和间距。
2)为方便对比，尽量将各种类似的网格化方法得到的图设置的属性参数相同。如在加权反
距离法中即可以使用默认的最大（300）、最小值（-300），间距设为10！
ii.添加等值线填充
1)先在常规选项卡中在“填充等值线”和“颜比例”前画勾，如下图示。
2)
在“等级” –>“填充”项中，前景下设置颜谱。根据老师提供的参考图，颜谱设置如下图。为了便于对比，在所有网格化方法中均按如下颜谱设置，即填充方式：<-300时为深蓝， -100为青，0为白， 100为黄，>300为红。
为方便可以将颜谱保存（如下图），mibk或者将整个属性设置参数保存，但注意在载入后如果数据最大，最小值都不一样就不能直接使用，还需按上诉修改。
1)在标注选项中可以按需要设置标注的开始等级和跳过级数，以及标注的字体和格式。
2)在此，将跳过设为2，而开始的级别是情况定,如下图!b衰变
3)另外还可以双击个等级后的标注是否来增减标注或通过右击地图，选择“编辑等值线标注”来手动添加、移动和删除标注。
5.导出等值线图、编写报告
“文件”->“导出”将结果以图片形式保存。
3.1.3实验结果及对比分析
等级设置：最小-300，最大300，间距为10。
填充方式：<-300时为深蓝， -100为青，0为白， 100为黄，>300为红。
标注：开始1，结束1，跳过均为2，即在30的倍数线上标注。
分析：根据周围离散点的属性值, 通过距离加权插值求P 点属性值。计算值易受数据点集
的影响, 计算结果常出现一种孤立点数据明显高于周围数据点的“鸭蛋”分布模式, 可在插值过程中通过动态修改搜索准则进行一定程度的改进。
对比：此方法对反应实际的大范围情况较可靠，能反应出大部分异常，在实际应用中较广泛，实验结果如下图。
3.2克里金插值法(Kriging)
3.2.1方法原理及背景
克里金(Kriging) 插值法又称空间自协方差最佳插值法, 它是以法国D. G. Krige 的名字命名的一种最优内插法。克里金法广泛地应用于地下水模拟、土壤制图等领域, 是一种很有用的地质统计格网化方法。它首先考虑的是空间属性在空间位置上的变异分布, 确定对一个待插点值有影响的距离范围, 然后用此范围内的采样点来估计待插点的属性值。该方法在数学上可对所研究的对象提供一种最佳线性无偏估计(某点处的确定值) 的方法。它是考虑了信息样品的形状、大小及与待估计块段相互间的空间位置等几何特征以
及品位的空间结构之后, 为达到线性、无偏和最小估计方差的估计, 而对每一个样品赋与一定的系数, 最后进行加权平均来估计块段品位的方法。但它仍是一种光滑的内插方法。在数据点多时, 其内插的结果可信度较高。克里金法类型分常规克里金插值(常规克里金模型ö克里金点模型) 和块克里金插值。常规克里金插值其内插值与原始样本的容量有关, 当样本数量较少的情况下, 采用简单的常规克里金模型内插的结果图会出现明显的凹凸现象; 块克里金插值是通过修改克里金方程以估计子块B 内的平均值来克服克里金点模型的缺点, 对估算
给定面积实验小区的平均值或对给定格网大小的规则格网进行插值比较适用。块克里金插值估算的方差结果常小于常规克里金插值, 所以, 生成的平滑插值表面不会发生常规克里金模型的凹凸现象。按照空间场是否存在漂移(drift) 可将克里金插值分为普通克里金和泛克里金, 其中普通克里金(O rdinary Kriging 简称OK 法) 常称作局部最优线性无偏估计, 所谓线性是指估计值是样本值的线性组合, 即加权线性平均, 无偏是指理论上估计值的平均值等于实际样本值的平均值, 即估计的平均误差为0,最优是指估计的误差方差最小。关键时刻20120920
3.2.2 实验步骤
具体步骤同方法一
属性设置同 2.1反距离加权法，即：
等级设置：最小-300，最大300，间距为10。
填充方式：<-300时为深蓝， -100为青，0为白， 100为黄，>300为红。
过氧碳酸钠标注：开始1，结束1，跳过均为2，即在30的倍数线上标注。
3.2.3 结果及分析
分析： 它首先考虑的是空间属性在空间位置上的变异分布, 确定对一个待插点值有影响的距离范围, 然后用此范围内的采样点来估计待插点的属性值。该方法在数学上可对所研究的对象提供一种最佳线性无偏估计(某点处的确定值) 的方法。它是考虑了信息样品的形状、大小及与待估计块段相互间的空间位置等几何特征以及品位的空间结构之后, 为达到线性、无偏和最小估计方差的估计, 而对每一个样品赋与一定的系数, 最后进行加权平均来估计块段品位的方法。
对比：克里金方法是目前应用最广泛的插值方法之一，在数据点多时, 其内插的结果可信度较高。并且对异常表现效果突出！
3.3最小曲率法(Minimum Curvature)
3.3.1方法原理及背景
最小曲率法广泛应用于地球科学。用最小曲率法生成的插值面类似于一个通过各个数据值、具有最小弯曲量的长条形薄薄的弹性片。最小曲率法试图在尽可能严格地尊重数据的同时,生成尽可能圆滑的曲面。最小曲率法不是一个精确的插值法, 也就是说在插值的过程中不可能总是完全尊重数据。使用最小曲率法时要涉及到两个参数: 最大偏差参数(M aximum Residuals) 和最大循环次数(M aximum Iteration parameter ) 参数来控制最小曲率的收敛标准, 而且最小曲率法要求至少有四个点。最小曲率法试图在尽可能严格地尊重数据的同时，生成尽可能圆滑的曲面。最小曲率法主要考虑曲面的光滑性，因此插值的成果容易失真，往往超出了最大值和最小值的范畴，由此绘出的等值线与实际相差较大。实际应用中此法只能作为平滑估值，绘出的降水量等值线主要用于定性研究降水的空间分布及走向。
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议