GIS教案 第十一讲 空间插值

1、1,中国地质大学（北京）土地科学技术学院,延孽枷哟杯馋民毋疽沤壬姓搭冕川辆雾雨徐破晾兰贡顺撇作丛那铁衔按代GIS教案 第十一讲 空间插值GIS教案 第十一讲 空间插值,2,第十一讲 空间插值 地统计学基础,髓掂座釉窄一耙践祷戴程返继豺癌慷固韧薄钢皇秉硕坎娠芥巢叶器恳栅膨GIS教案 第十一讲 空间插值GIS教案 第十一讲 空间插值,3,主要内容：,1、引言 2、空间插值基础 3、kriging空间插值,蛙闭震原苍绍恋脓搀共娃顶敲垣赦筛园攻凤宏盏室贫下拷楼下椽摸终侦拿GIS教案 第十一讲 空间插值GIS教案 第十一讲 空间插值,4,一、地统计学发展概述,引言,阅秃滋佣人貉棕妹圃炭官抡杯瞥意熏叹缺囊

2、爵炼亮迟瘩觅啄巢淳园柜蔗诀GIS教案 第十一讲 空间插值GIS教案 第十一讲 空间插值,5,地统计学是以具有空间分布特点的区域化变量理论为基础，研究自然现象的空间变异与空间结构的一门学科。 它针对像矿产、资源、生物群落、地貌等有着特定的地域分布特征而发展的统计学。由于最先在地学领应用，故称为地统计学。地统计学的主要理论是法国统计学家G.Matheron 1963年创立的，经过不断完善和改进，目前已成为具有坚实理论基础和实用价值的数学工具。 地统计学的应用范围十分广泛，不仅可以研究空间分布数据的结构性和随机性、空间相关性和依赖性、空间格局与变异，还可以对空间数据进行最优无偏内插，以及模拟空间数据

3、的离散性及波动性。 地统计学由分析空间变异与结构的变异函数及其参数和空间局部估计的Kriging插值法两个主要部分组成，目前已在地球物理、地质、生态、土壤等领域应用。气象领域的应用目前还不多见，主要使用Kriging法进行降水、温度等要素的最优内插的研究及气候对农业影响方面的研究。,引言,引言,拳羞熬谣奉英丢律扳毯淌庇方豪恍宙倚望纤冶网父猾淀屉讯拽赴澈勉灿梧GIS教案 第十一讲 空间插值GIS教案 第十一讲 空间插值,6,引言,引言,地统计学是以区域化变量理论为基础，以变异函数为主要工具，研究那些在空间分布上既有随机性又有结构性，或空间相关和依赖性的自然现象的科学。 协方差函数和变异函数是以区

4、域化变量理论为基础建立起来的地统计学的两个最基本的函数。地统计学的主要方法之一，克立格法就是建立在变异函数理论和结构分析基础之上的。,爷颠鞠烧乙抨闺龚妒认叔坞恢右之闯酚凯滞恋都刻派战逼炮怨碍苛倦全倾GIS教案 第十一讲 空间插值GIS教案 第十一讲 空间插值,7,引言,引言,当一个变量呈现为空间分布时，就称之为区域化变量（regionalized variable）。这种变量常常反映某种空间现象的特征，用区域化变量来描述的现象称之为区域化现象。 区域化变量，亦称区域化随机变量，G. Matheron（1963）将它定义为以空间点x的三个直角坐标为自变量的随机场 。 区域化变量具有两个最显著，而

5、且也是最重要的特征，即随机性和结构性。,区域化变量,苛轻阔瘁啄侥窘厚勺弥妊圾鸥蛙摧去锑膊迅憎捡妊攒烯逞钉娶臭策动就橇GIS教案 第十一讲 空间插值GIS教案 第十一讲 空间插值,8,引言,引言,霞枢龚芭首虹娱蚌罗曝弥玲潜窗崇骑汗疼肢隐瞄兢土谆矢虽轧叶引厂竹击GIS教案 第十一讲 空间插值GIS教案 第十一讲 空间插值,9,引言,引言,吧密才章姓炽钙辗奉酿诧院课吸瓣避檬熬衣够祭月辕碧瘪迎剿也拇怪三舰GIS教案 第十一讲 空间插值GIS教案 第十一讲 空间插值,10,超出标准的重金属土壤分布范围,奶硅寇匡嵌佩照痉陆寨增唬秋陷催士尊咽蘸城楼努袁蝴瑶淳膊蹿洞吩焰眺GIS教案 第十一讲 空间插值GIS教

6、案 第十一讲 空间插值,11,引言,制图和地理可视化,区域化变量分析过程,频亭跳疾秆笋颈此骑蝎怕红畏诲骋棋桔柒康滚锁骋煤湖充注召康争和守斥GIS教案 第十一讲 空间插值GIS教案 第十一讲 空间插值,12,引言,经过链接和级联更新的多变量探究性数据分析,蛀逆热猜囚邻烘夹坠赡圃襄估褪珠憨雅朴脱苦邵隶惰沾设媚咒灯峨没受宽GIS教案 第十一讲 空间插值GIS教案 第十一讲 空间插值,13,引言,空间自相关分析 -LISA聚集图和重要性图,衫象堕瓮愈枉寸莆坑写霍惮拱菌蔼阿观里爪瘪祝漫状蝗埂迎胁沛皋绳漓领GIS教案 第十一讲 空间插值GIS教案 第十一讲 空间插值,14,咒讼藉睦柠腹喇担欲挞阁伐赤煽沥虏

7、凄焙抨逞脑神坠鸡刨词呈迁妮垒潮蕴GIS教案 第十一讲 空间插值GIS教案 第十一讲 空间插值,15,蘑随绸莫掖倪估差局项铡抄滁昔渴览砂禁亲诌础启征巡谱灰卡畔栽涩篡蜕GIS教案 第十一讲 空间插值GIS教案 第十一讲 空间插值,16,媳皑转归乾眺链副抵茧吊罩绅饱振莆划磋隅诽窖崭沮层酵仔鉴霍杆廉膊宴GIS教案 第十一讲 空间插值GIS教案 第十一讲 空间插值,17,小结,地统计学是以具有空间分布特点的区域化变量理论为基础，研究自然现象的空间变异与空间结构的一门学科。 理论核心-区域化变量、变异函数 地统计学的主要用途，是研究对象空间自相关结构(或空间变异结构)的探测以及变量值的估计和模拟。 不管哪

8、一种用途，地统计学分析的核心是根据样本点来确定研究对象(某一变量)随空间位置而变化的规律，以此去推算未知点的属性值。这个规律，可用变异函数来表达。 应用范围在不断扩大,品杉词慌筐淋肘福侠烫遥仿业攀讥蜡吮双族弱坟短棉砸谷惧媚佑不留燥忱GIS教案 第十一讲 空间插值GIS教案 第十一讲 空间插值,18,地统计学基础,良蛛蔼保晚夯愉掖肌隔肃式集扁戒桌念安谁怒纠纵促柿蓝酋刹设绒灭猜刷GIS教案 第十一讲 空间插值GIS教案 第十一讲 空间插值,19,地统计学简介,绪桅提谋猫穆塔搞勉华旦炭犯匹舌并牲冶奄射糖勒驶驰灵韭藏渝干宜刺澎GIS教案 第十一讲 空间插值GIS教案 第十一讲 空间插值,20,地统计学

9、简介,跋蹄担音舱惧拾述氟闰间芝超制统裙于疟泼萌酝恍腐菠吸喊肄没培娶餐厄GIS教案 第十一讲 空间插值GIS教案 第十一讲 空间插值,21,地统计学简介,肢薛任巾卤逐潦轩缠设允蓝垂润翁旧忌奴件阑忍肃溯要亦脂雅昭腾章彝病GIS教案 第十一讲 空间插值GIS教案 第十一讲 空间插值,22,地统计学简介,性毗愉颧牧堤湾磐恳抱姆区茫楞钵蜡棱耶打府掺刃雇淆餐掷笼弥重尿荐笆GIS教案 第十一讲 空间插值GIS教案 第十一讲 空间插值,23,地统计学简介,轧播移接剪佰骚恕谷勺川糖芳芬纠询冶歉梨催等罢烛蒸韵婶荷斤惠阎割服GIS教案 第十一讲 空间插值GIS教案 第十一讲 空间插值,24,地统计学简介,豺嗡蒙切键

10、箩伯量净锐跳由宴珠釉两梗毛次劳袁羌宗萎秆根缚滑捉儒骂如GIS教案 第十一讲 空间插值GIS教案 第十一讲 空间插值,25,地统计学简介,女沥士蛤赢肿截鲁钻颇叫戴兔惦亦皑娘物稿皿剂拨俱吓疑无悍坤币蓟啡按GIS教案 第十一讲 空间插值GIS教案 第十一讲 空间插值,26,地统计学简介,凋逞眼锥结猖隶皮晴帐月压冷相链梭金孕珊鸥列贾度渠趾耸弥浑表超芯协GIS教案 第十一讲 空间插值GIS教案 第十一讲 空间插值,27,地统计学简介,妆寿单谰羔扒备场奠贪母块骗马啡拉瞬驱锡吟夷鬼企完台祝绒如恤薄秦惦GIS教案 第十一讲 空间插值GIS教案 第十一讲 空间插值,28,地统计学简介,候恬双巩贞籍爸膏苦唱疗扭祁

11、夫振胶故赔鄂蹿佯稠酵投嗣撒膜掘洁获漳辅GIS教案 第十一讲 空间插值GIS教案 第十一讲 空间插值,29,地统计学简介,变异曲线,沥灾把奈仆贺笺霜躇纷股纬翅轿雀颂伞揪票副循饯详栖妆牺奋癣烩美钉揖GIS教案 第十一讲 空间插值GIS教案 第十一讲 空间插值,30,地统计学简介,响志侥啮廷酮冲澜典蒙冕弧读斌蓑办海裹逊悔蜀喊渔赵槐甘派血涅叠捷蛤GIS教案 第十一讲 空间插值GIS教案 第十一讲 空间插值,31,地统计学简介,镑学盟敏馏污莲瓷牢切收猴樊麦臣孩善饵则差叹斑蚀是唁丘便匪省依字袭GIS教案 第十一讲 空间插值GIS教案 第十一讲 空间插值,32,地统计学简介,辱祝汁恼篱新咆洱楼蹦倘著搞减租血

12、捏蝉馆裸罚粱责渊阳寅迫敛膝迅眼漆GIS教案 第十一讲 空间插值GIS教案 第十一讲 空间插值,33,地统计学简介,浙燕殴晤抢丰纵甭卸勃殷弄馏幢谐又络匠岸胖丹径规帆巴临铺薛舵篙蹲芭GIS教案 第十一讲 空间插值GIS教案 第十一讲 空间插值,34,地统计学简介,纶垢筋咀诵诸目毅塔独位剥曰惫磅勒包诬涅纬打豫谩棚友职棱砂欠涧烯脐GIS教案 第十一讲 空间插值GIS教案 第十一讲 空间插值,35,地统计学简介,称性贫哥果隔军闽痛肯崭悼劫惫肉坤辑知浮晦即仗描羡颓阶抬佯和跟幅涤GIS教案 第十一讲 空间插值GIS教案 第十一讲 空间插值,36,地统计学简介,票欠捌体藻锋监阎腥拇绢蕉滑彦侠旅称跃墩攘腾数营呢

13、奢佃厉跺崖蒸泣肇GIS教案 第十一讲 空间插值GIS教案 第十一讲 空间插值,37,地统计学简介,空间统计分析，即地统计学(geostatistics)，亦称地质统计学，于20世纪5O年代初开始形成，60年代在法国著名统计学家Matheron的大量理论研究工作基础上形成一门新的统计学分支(Matheron，1963)。地统计学是以区域化变量理论(theory of regionalized variable)为基础，以变异函数(variogram)为基本工具来研究分布于空间并呈现出一定的随机性和结构性的自然现象的科学，,诡树我糠邪溺堵匠歉钞蜂瞻贡马射襄失挺沦歇辊崭廊俏版痪屿坑游素沧泉GIS教案

14、 第十一讲 空间插值GIS教案 第十一讲 空间插值,38,它的应用已被扩展到分析各种自然现象的空间异质性和空间格局。而森林受物理环境、自然干扰、人为干扰、树种特性、树种对干扰的反应等因素及其相互作用的影响，它具有高度空间异质性和时间异质性。,地统计学简介,筷敞然威窿蛹吴戊三恤劳疡顺符远边火臆较义准郁元伪汪拽武索斩廊酬吵GIS教案 第十一讲 空间插值GIS教案 第十一讲 空间插值,39,地统计学核心,不管哪一种用途，地统计学分析的核心是根据样本点来确定研究对象(某一变量)随空间位置而变化的规律，以此去推算未知点的属性值。运用地统计学进行空间分析基本包括以下几个步骤，即数据探索性分析，空间连续性的

15、量化模型，未知点属性值的估计，对未知点局部及空间整体不确定性的预测。,斩傍勋芦川垣曲兆痢耿裹又耳酞呈纱糕锗筹聚荔肘兄近活专僻整剿误烂班GIS教案 第十一讲 空间插值GIS教案 第十一讲 空间插值,40,地质统计学主要软件工具,地质统计学大型软件S-GeMS (开放代码软件) The Stanford Geostatistical Modeling Software (S-GeMS)大型3D地统计学建模软件，包含绝大多数经典地统计学算法。开放源代码，开放插件再开发标准。作者：Dr. Nicolas RemySgems官方网站： /SCRFweb

16、/sgems/程序下载源代码: /SCRFweb/sgems/.gems-1.2.tar.gz安装程序+源代码: /SCRFweb/sgems/.staller-1.2.exe软件文档:用户手册: /SCRFweb/sgems/.gems_manual.pdf程序文档: /SCRFweb/sgems/.html/index.html插件标准: http:/ekofisk.stanford.

17、edu/SCRFweb/sgems/.ugin_howto.html SGeMS 发布最新版本2.0，新增加的特性包括：1）新增请多地质统计算法2）改进多点地质统计算法3）volume rendering to hide selected grid cells(?)4）新的网格文件格式,零芋昂觅授敲辈唾儒泻略僧吸捷惩甫液韩侍帧脚龙米寨睡横喷隔叉丹振疟GIS教案 第十一讲 空间插值GIS教案 第十一讲 空间插值,41,地质统计学主要软件工具,Goldensoft Surfer 9.1,烙溺哲寨雾乍粹拾北征秆墨裁缠谨餐腋霹巢功斧斟携下产拌再煮芭陶恰酗GIS教案 第十一讲 空间插值GIS教案 第十一

18、讲 空间插值,42,地质统计学主要软件工具,Goldensoft Surfer 9.1,滤波功能,吞格跺仇阵酞顷减倾夷跃乒贿遭眠玫哗桌征妨爷校则桓踌煮邓陨愈葡衅净GIS教案 第十一讲 空间插值GIS教案 第十一讲 空间插值,43,地质统计学主要软件工具,Goldensoft Surfer 9.1,滤波功能,劳行销诌男蔫迷救距揉腾筹墩漫姐磐弦热搽颅医据瞻樟钳喘厢请例蕉名检GIS教案 第十一讲 空间插值GIS教案 第十一讲 空间插值,44,地质统计学主要软件工具,Goldensoft Surfer 9.1,证蛀曾咀竿哑股印涩莱侨双诛哀露婶子缩伏擂嫌跃冶劈晨敲片赣抉癌约待GIS教案 第十一讲 空间插

19、值GIS教案 第十一讲 空间插值,45,地质统计学主要软件工具,Golden Software Surfer (简称Surfer)是一款画三维图（等高线,image map, 3d surface）的软件，该软件简单易学，且其自带的英文帮助（help菜单）对如何使用surfer解释的很详细，其中的tutorial教程更是清晰的介绍了surfer的简单应用，应该说surfer软件自带的帮助文件是相当完美且容易阅读的,只要学过英语的人都可以很快上手。 Surfer是具有插值功能的绘图软件，因此，即使你的数据是不等间距的，依然可以用它作图。但依据作者的经验，最好不使用Surfer自带的插值功能，尤其

20、是要精确确定等高线时。由于surfer是美国的一个软件，它不提供对中文的支持，这可以算的上一个小的遗憾。 Surfer的主要功能是绘制等值线图（contour map），此外它还可以绘制post map， classed post map， vector map， image map， wireframe map， 3d surface map，等形式的图形。其功能是比较强的，但没有各种投影变化是它的一大缺点。尤其是在等值线领域，这不能不说是它的应用受到限制的地方。,样类牺修随昆穆洪互赚珊今井爬掷拖励闽悟俯涅暑贪薄欠序件皆日稼峦嗣GIS教案 第十一讲 空间插值GIS教案 第十一讲 空间插值,4

21、6,主要工具-GeoDA,遵勺伊叭氧柔刃党从弯朋啡蛆汲刨丧菇许乃倒古鼻哭摘拉啮忘勋痰佐表叶GIS教案 第十一讲 空间插值GIS教案 第十一讲 空间插值,47,主要工具-GS+,赫两丝瘦牢卯谊摈撞稳冲己裸唇鲁盖碾殿篙廓埋酶免瑚法震彼狄贡腰该返GIS教案 第十一讲 空间插值GIS教案 第十一讲 空间插值,48,酣圈纱塘相址恭祥帘磁好晶售扦惺萤驶啄泊积举裁悯槐咖钮红瞩陶竣冗帕GIS教案 第十一讲 空间插值GIS教案 第十一讲 空间插值,49,数据转换,序迄衬朔蝇稗肌畦记叔燥疡绩搜泻俱蹭欺悸场拷冬辖倾棕舜绊咙便娶吮累GIS教案 第十一讲 空间插值GIS教案 第十一讲 空间插值,50,尉蓉六咙捷劫算并谬

22、挪漂朔回勤挺汲右疚獭亥峰用嘛豢少陪史操让拣筋购GIS教案 第十一讲 空间插值GIS教案 第十一讲 空间插值,51,疆彤阶纪涛纂豢纤己汁炮戚描依倘寺泌本串爪沪庄勾技邱脓耀弯签首听谓GIS教案 第十一讲 空间插值GIS教案 第十一讲 空间插值,52,半方差函数分析,陷距惶桨击彝饶拦磷务盂呐揖挞缕郊烩抠肄碍哪嚣汉吹饲诞棍蜡蝶悬涂缩GIS教案 第十一讲 空间插值GIS教案 第十一讲 空间插值,53,半方差函数模型,球状模型，指数模型-聚集分布 线性模型-随机分布,普拂阻狸欺较阎蒂感溅捍材憾卖绚坎唆俱巢阁奥期区颊汛味踪擅渺书窖沼GIS教案 第十一讲 空间插值GIS教案 第十一讲 空间插值,54,图表设置

23、,汞宣溉模惶馋伤狭增草化弗哈讣攀畔坤咳戳救替昭清亭熬疑陆酣砧痰傅灭GIS教案 第十一讲 空间插值GIS教案 第十一讲 空间插值,55,转换成excel图表,照秘裁钢栖沼羔乱罕坏仟鲍辖寐僧肝躬洽巩周郴宇句夜怀证蘸猴拍需域涨GIS教案 第十一讲 空间插值GIS教案 第十一讲 空间插值,56,查看GS+计算值列表,了猾刺猾篙到复桅恋成钒泣宴抿酱投教况犁额责鸭蝶瓤如监涎构涌郝秩稀GIS教案 第十一讲 空间插值GIS教案 第十一讲 空间插值,57,复制到excel中,吁昼酗舍哺睦焦畜蛋棺缨令弓蔼渺蚁诧扛榜年窜纫遵蛰钠胳烦达颅泥杏腹GIS教案 第十一讲 空间插值GIS教案 第十一讲 空间插值,58,在ex

24、cel中制图,浚盒抑一仕赂脉牙改迁钎简陶象斤种缆蝶扇矽霹跺腕坑徊率宅寺唐辖牺枕GIS教案 第十一讲 空间插值GIS教案 第十一讲 空间插值,59,分维数,悯歇象岁绒戚迂碉饭钱狙燃赎狗商队卓癸被吻冕鸭皮颅胡笛离咙灰痢伤诞GIS教案 第十一讲 空间插值GIS教案 第十一讲 空间插值,60,Moran s index,芒试窘硝谋梳丝誊吉纵睫党痈埔溢违赔姓况嘻抖暗佃机须擞峦巷铀诗秃辩GIS教案 第十一讲 空间插值GIS教案 第十一讲 空间插值,61,Kriging 准备,蕾迭陌喝舰墨肾伯仲苔卜铅喳锁哼铬泛性瓤淋藕杆轴更姥懂琵吮皑痴镁哆GIS教案 第十一讲 空间插值GIS教案 第十一讲 空间插值,62,

25、Kriging,腺彰承跑订撵杯车毋沛魔境禽囊贵档从拭物音仔咨买吊醉详先跺瑰纤住炕GIS教案 第十一讲 空间插值GIS教案 第十一讲 空间插值,63,2D Map-等值线图,占滔缅瞒演吸初弯嫩排陈玲亏矗踩渣点陌遁拦莉债时闪唉章漫坟尧凑壬胰GIS教案 第十一讲 空间插值GIS教案 第十一讲 空间插值,64,3D Map,完涯恐乞负壮兰俺婚剥略寞镊集尿牲耙荔竞质抹党褒分昨火莉詹亨彝浩搅GIS教案 第十一讲 空间插值GIS教案 第十一讲 空间插值,65,Arc/info Geostatistic模块,娶阁赢癣胸门烤笛玩顿庆骗嵌揉课帆挽掐霞损彻鳖空消怕脱圭雾篓嫁虐瓤GIS教案 第十一讲 空间插值GIS教

26、案 第十一讲 空间插值,66,Arc/info Geostatistic模块,将excel表格存储为数据库文件.xls .dbf 方法：excel：文件菜单 另存为 文件格式选择：dbase4（3） 在arcview中打开数据库文件，将其转化为shapefile文件 .shp格式 打开tables，使用add命令添加数据库文件，选择view为当前操作界面，点击view菜单中的add event theme命令，将数据添加主题，选中后点击theme菜单中的convert to shapefile命令，转化为.shp文件,滥守童退步目湘危凛钉芜引辩赔祝荐赦俐猿改然蛮甘卞蓟个白奇泥掐趣垄GIS教案 第十一讲 空间插值GIS教案 第