散点->均匀网格(克里金)

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克里金插值

克里金插值法的名称来源于南非采矿工程师D. G. Krige,他创建这种方法用来精确的估计矿石储量。过去几十年中,克里金插法变为地质统计学中一个基础性工具。

克里金法基于被插值的参数可以被当做区域化变量的假设。区域化变量是处于完全随机变量和完全确定变量中间的变量,其以连续的方式从一个位置变化到另一个位置,点之间相近但在统计学上相互独立,且点与点之间有一定的空间关联性 (Davis, 1986)。克里金是一系列线性回归操作,用来将预设的协方差模型的估算方差最小化。

ENVIFUSION中运用的克里金方程基于Deutsch and Journel (1992)发表的地统计学软件图形库(GSLIB)方程。因为克里金法是一个比较复杂的插值方法,包含许多选项,完全描述克里金法不是本手册的主要内容,所以如果使用者感兴趣,可以参看GSLIB教材获得更多信息:

Deutsch, C.V., & A.G. Journel. GSLIB: Geostatistical Software Library and User's Guide . Oxford University Press, New York, 1992.

其它有关克里金方法的教材包括:

Royle, A.G., F.L. Clausen, & P. Frederiksen. Practical Universal Kriging and Automatice contouring. Geo-Processing , Vol. 1, No. 4, 1981.

Davis, J.C. Statistics and Data Analysis in Geology . John Wiley & Sons, New York, 1986.

Lam, N.S. Spatial Interpolation Methods: A Review. The American Cartographer . Vol. 10, No. 2, 1983.

Heine, G.W., A Controlled Study of Some Two-Dimensional Interpolation Methods, COGS Computer Contributions , Vol. 2, No. 2.

Olea, T.A., Optimal Contour Mapping using Universal Kriging. J. Geophys. Research , Vol. 79, No. 5, 1974.

Journel, A.G., & Huijbregts, C.J. Mining Geostatistics . Academic Press, New York, NY, 1978.

普通克里金

在普通克里金算法中,第一步是从待差值的散点生成变差函数。一个变差函数由两部分组成:试验变差函数和模型变差函数。假定f是待插值的数据集,则试验变差函数为数据集中每一点针对所有其余点的方差(g),将方差与点距(h)作图可见如下所示。

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试验变差函数计算完成后,需要定义模型变差函数。模拟变差函数是一个用来模拟试验变差函数的简单数学方程。模拟变差函数随后被用来计算克里金算法中的权重。一般而言,克里金算法可以产生最好的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。

简单克里金

简单克里金是普通克里金的变种,它使用全局均值,而普通克里金方法使用局部均值。简单克里金不如普通克里金方法精确,但一般而言会产生更为平滑的差值结果。

 

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本工具从空间离散的散点数据出发,按照用户指定维度生成均匀网格,并根据高斯正态分布算法为每个网格赋值。

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数据系列:请选择插值需要使用的数据系列。

网格划分:请在三个方向指定网格划分精度。

影响半径:请指定对散点原生空间的外扩比例,默认为0.1,即在各个方向外扩百分之十。

克里金算法:EnviFusion支持简单克里金和普通克里金。

变异函数:请在球体模型、指数模型和高斯模型中选择。

变异椭球体:当进行差值时,只有被插值点一定范围内的散点数据会被使用,而这一范围可以由此椭圆划定。默认情况下,搜索空间是一个圆形(3D情况下是球体)。

椭球方向:请指定变异椭球体在三个方向的旋转角度。最小为0度,最大为180度。

搜索范围:请在三个方向指定网格搜索的范围。系统认定当前数据点的影响范围仅限于此范围之内。

最大近邻数:请指定克里金算法所指定的最大近邻数。

边界填充:对生成体积的空间边界使用指定值填充。

边界填充值:请指定填充值。

空值填充:对生成体积之外的空间使用固定值填充。

 

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图示为克里金法生成的污染数据体及若干切片。