kriging插值法c代码

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克里金插值-Kriging插值-空间统计-空间分析

克里金插值-Kriging插值-空间统计-空间分析

克里金插值方法-Kriging 插值-空间统计-空间分析1.1 Kriging 插值克里金插值(Kriging 插值)又称为地统计学,是以空间自相关为前提,以区域化变量理论为基础,以变异函数为主要工具的一种空间插值方法。

克里金插值的实质是利用区域化变量的原始数据和变异函数的结构特点,对未采样点的区域化变量的取值进行线性无偏、最优估计。

克里金插值包括普通克里金插值、泛克里金插值、指示克里金插值、简单克里金插值、协同克里金插值等,其中普通克里金插值是最为常用的克里金插值方法。

以下介绍普通克里金插值的原理。

包括普通克里金方法在内的各种克里金插值方法的使用前提是空间数据存在着显著的空间相关性。

判断数据空间相关性是否显著的工具是半变异函数(semi-variogram ),该函数以任意两个样本点之间的距离h 为自变量,在h 给定的条件下,其函数值估计方法如下:2||||1()[()()]2()i j i j s s h h z s z s N h γ-==-∑其中()N h 是距离为h 的样本点对的个数。

()h γ最大值与最小值的差m a x m i n γγ-可以度量空间相关性的强度。

max min γγ-越大,空间相关性越强。

如果()h γ是常数,即max min 0γγ-=,则说明无论样本点之间的距离是多少,样本点之间的差异不变,也就是说样本点上的值与其周围样本点的值无关。

在实际操作中,会取一些离散的h 值,当||s s ||i j -接近某个h 时,即视为||||i j s s h -=。

然后会通过这些离散点拟合成连续的半变异函数。

拟合函数的形式有球状、指数、高斯等。

在数据存在显著的空间相关性的前提下,可以采用普通克里金方法估计未知点上的值。

普通克里金方法的基本公式如下:01ˆ()()()n i ii Z s w s Z s ==∑普通克里金方法的基本思想是:通过调整i s 的权重()i w s ,使未知点的估计值0ˆ()Z s 满足两个要求:1.0ˆ()Z s 是无偏估计,即估计误差的期望值为0,2.估计误差的方差达到最小。

matlab中的克里金插值

matlab中的克里金插值

MATLAB中的克里金插值1. 引言克里金插值是一种常用的空间插值方法,用于根据已知数据点的空间分布,推断未知点的值。

在MATLAB中,克里金插值是通过kriging函数实现的。

本文将介绍克里金插值的原理、MATLAB中的使用方法以及一些实际应用案例。

2. 克里金插值原理克里金插值基于克里金变异函数,该函数描述了空间上的变量之间的相关性。

克里金插值的基本思想是通过已知数据点的空间分布和变异函数的参数,来推断未知点的值。

克里金变异函数通常使用高斯模型、指数模型或球状模型等。

这些模型都具有一个参数,称为克里金范围,用于描述变量之间的空间相关性。

通过调整克里金范围,可以控制插值结果的平滑程度。

3. MATLAB中的克里金插值在MATLAB中,克里金插值可以使用kriging函数实现。

该函数的基本语法如下:[Z, varZ] = kriging(X, Y, Z, Xq, model)参数说明: - X:已知数据点的x坐标 - Y:已知数据点的y坐标 - Z:已知数据点的值 - Xq:待插值点的x坐标 - model:克里金变异函数的模型函数返回值: - Z:插值结果的值 - varZ:插值结果的方差使用kriging函数进行克里金插值的步骤如下: 1. 准备已知数据点的坐标和值。

2. 定义待插值点的坐标。

3. 选择合适的克里金变异函数模型。

4. 调用kriging函数进行插值,获取插值结果和方差。

4. 克里金插值的实际应用克里金插值在地质学、环境科学、农业等领域有广泛的应用。

下面以一个简单的二维插值问题为例,演示克里金插值在MATLAB中的应用。

假设有一片土地,已知某些地点的土壤含水量,我们希望通过这些已知点的数据,推断整个土地上未知点的土壤含水量。

首先,我们准备已知数据点的坐标和值。

假设有5个已知点,其坐标和土壤含水量如下:X坐标Y坐标土壤含水量X坐标Y坐标土壤含水量1 1 0.22 2 0.33 3 0.44 4 0.55 5 0.6接下来,我们定义待插值点的坐标。

线性插值、抛物插值、拉格朗日、牛顿插值代码

线性插值、抛物插值、拉格朗日、牛顿插值代码

计算机数值计算方法及程序设计P63函数值为//拉格朗日插值P63#include <stdio.h>float czl(int n,float x1,float *px,float *py);int main(){float x1,y1;int n;float *p1,*p2;float x[10]={1,2,3,4,5,6,7};float y[10]={1,1.414214,1.732051,2,2.236068,2.449490,2.645751};printf("Input numbers:x1 n=\n");scanf("%f%d",&x1,&n);p1=x;p2=y;y1=czl(n,x1,p1,p2);printf("y1=%f\n",y1);getch();return 0;}float czl(int n,float x1,float *px,float *py){int i,j;float x[10],y[10],t,y1;y1=0.0;for(i=0;i<n;i++,px++,py++){x[i]=*px;y[i]=*py;}for(i=0;i<n;i++){t=1.0;for(j=0;j<n;j++)if(i!=j)t=t*(x1-x[j])/(x[i]-x[j]);y1=y1+t*y[i];}return(y1);}//输入为//2.5 4//输出为//y=1.582274//线性插值P58#include <stdio.h>float cz(float x0,float x1,float y0,float y1,float x); int main(void){float x0,x1,y0,y1,x,y;printf("Input numbers:x0,x1,y0,y1,x=?\n");scanf("%f%f%f%f%f",&x0,&x1,&y0,&y1,&x);y=cz(x0,x1,y0,y1,x);printf("y=%f\n",y);}float cz(float x0,float x1,float y0,float y1,float x) {float l0,l1,y;l0=(x-x1)/(x0-x1);l1=(x-x0)/(x1-x0);y=l0*y0+l1*y1;return (y);}/*输入:1 5 1 2.6.68 2.5输出y=1.463526 *////抛物插值P60#include<stdio.h>float cz(float x0,float x1,float x2,float y0,float y1,float y2,float x); float cz(float x0,float x1,float x2,float y0,float y1,float y2,float x) {float l0,l1,l2,y;l0=(x-x1)*(x-x2)/((x0-x1)*(x0-x2));l1=(x-x0)*(x-x2)/((x1-x0)*(x1-x2));l2=(x-x0)*(x-x1)/((x2-x0)*(x2-x1));y=l0*y0+l1*y1+l2*y2;return(y);}int main(void){float x0,x1,x2,y0,y1,y2,x,y;printf("Input numbers:x0 x1 x2 y0 y1 y2 x=?\n");freopen("in.txt","r",stdin);freopen("out.txt","w",stdout);scanf("%f%f%f%f%f%f%f",&x0,&x1,&x2,&y0,&y1,&y2,&x);y=cz(x0,x1,x2,y0,y1,y2,x);printf("y=%f\n",y);getch();getch();return 0;}/*输入:1 3 5 1 1.732051 2.236068 2.5输出y=1.570416 *///牛顿插值P83#include<stdio.h>#include<math.h>#define N 6float sub(float a[],float b[],float x,float e); main(){float u[N]={100,121,122,169,196,225}; float v[N]={10,11,12,13,14,15};float x,y,e,*p1,*p2;printf("Input number x e= ");scanf("%f%e",&x,&e);p1=u;p2=v;y=sub(p1,p2,x,e);printf("y=%f\n",y);getch();getch();}float sub(float *pp1,float *pp2,float x,float e) {float a[N],b[N],t[N],y,y1,c;int i,k;for(i=0;i<N;i++,pp1++) {a[i]=*pp1;printf("%12.6",a[i]);}printf("\n");for(i=0;i<N;i++,*pp2++) {b[i]=*pp2;printf("%12.6f",b[i]);}printf("\n");y1=b[0];y=0;c=1.0;for(k=1;k<N;k++) {for(i=k;i<N;i++){t[i]=(b[i]-b[i-1])/(a[i]-a[i-k]);}c=c*(x-a[k-1]);y1=y1+c*t[k];if(fabs(y-y1)<e) y=y1;for(i=k;i<N;i++){b[i]=t[i];}}return(y);}。

(最新整理)克里金插值法

(最新整理)克里金插值法

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本文可编辑可修改,如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅,最后祝您生活愉快业绩进步,以下为(完整)克里金插值法的全部内容。

克里金插值法克里金插值法又称空间局部插值法,是以变异函数理论和结构分析为基础,在有限区域内对区域化变量进行无偏最优估计的一种方法,是地统计学的主要内容之一,由南非矿产工程师D 。

Matheron 于1951年在寻找金矿时首次提出,法国著名统计学家G. Matheron 随后将该方法理论化、系统化,并命名为Kriging ,即克里金插值法.1 克里金插值法原理克里金插值法的适用范围为区域化变量存在空间相关性,即如果变异函数和结构分析的结果表明区域化变量存在空间相关性,则可以利用克里金插值法进行内插或外推。

其实质是利用区域化变量的原始数据和变异函数的结构特点,对未知样点进行线性无偏、最优估计,无偏是指偏差的数学期望为0,最优是指估计值与实际值之差的平方和最小[1].因此,克里金插值法是根据未知样点有限领域内的若干已知样本点数据,在考虑了样本点的形状、大小和空间方位,与未知样点的相互空间关系,以及变异函数提供的结构信息之后,对未知样点进行的一种线性无偏最优估计。

假设研究区域a 上研究变量Z(x),在点x i ∈A (i=1,2,……,n )处属性值为Z(x i ),则待插点x 0∈A 处的属性值Z (x 0)的克里金插值结果Z*(x 0)是已知采样点属性值Z (x i )(i=1,2,……,n)的加权和,即:)()(10*i ni i x Z x Z ∑==λ (1) 式中i λ是待定权重系数。

克里金插值法的详细介绍。kriging。

克里金插值法的详细介绍。kriging。

克里金插值法的详细介绍。

kriging。

kriging 插值作为地统计学中的一种插值方法由南非采矿工程师D.G.Krige于1951年首次提出,是一种求最优、线形、无偏的空间内插方法。

在充分考虑观测资料之间的相互关系后,对每一个观测资料赋予一定的权重系数,加权平均得到估计值。

这里介绍普通Kriging插值方法的基本步骤:1.该方法中衡量各点之间空间相关程度的测度是半方差,其计算公式为:h为各点之间距离,n 是由h 分开的成对样本点的数量,z 是点的属性值。

2.在不同距离的半方差值都计算出来后,绘制半方差图,横轴代表距离,纵轴代表半方差。

半方差图中有三个参数nugget(表示距离为零时的半方差),sill(表示基本达到恒定的半方差值),range(表示一个值域范围,在该范围内半方差随距离增加,超过该范围,半方差值趋于恒定)。

利用做出的半方差图找出与之拟合的最好的理论变异函数模型(这是关键所在),可用于拟合的模型包括高斯模型、线性模型、球状模型、指数模型、圆形模型。

----球状模型,球面模型空间相关随距离的增长逐渐衰减,当距离大于球面半径后,空间相关消失。

3.用拟合的模型计算出三个参数。

例如球状模型中nugget为c0,range为a,sill为c。

4.利用拟合的模型估算未知点的属性值,方程为:,z0为估计值,zx是已知点的值,wx为权重,s是用来估算未知点的已知点的数目。

假如用三个点来估算,则有这样权重就可以求出,然后估算未知点。

(上述内容根据《地理信息系统导论》(Kang-tsung Chang著;陈健飞等译,科学出版社,2003)第十三章内容进行总结,除球状模型公式外其余公式皆来自此书)下面是本人自己编写的利用海洋中断面上观测站点的实测温度值来估算未观测处的温度的Fortran程序,利用距离未知点最近的五个观测点来估算未知点的温度,选用模型为球状模型。

do ii=1,nxif(tgrid(ii,1)==0.)thendo i=1,dsite(ii)!首先寻找距离最近的五个已知点位置do j=1,nhif(d(mm(ii),j).ne.0.or.j==1)thenhmie(j)=d(mm(ii),j)-dgrid(i)elsehmie(j)=9999hmid(j)=abs(hmie(j))end dodo j=1,nhdo k=j,nhif(hmid(j)<hmid(k))then< p="">elsem1=hmid(j)hmid(j)=hmid(k)hmid(k)=m1end ifend doend dodo j=1,5do k=1,nhif(abs(hmie(k))==hmid(j))thenlocat(j)=kend ifend doend dodo j=1,4do k=j+1,5if(locat(j)==locat(k))thendo i3=1,nhif(abs(hmie(i3))==abs(hmie(locat(j))).and.i3.ne.locat(j))then locat(j)=i3exitend ifenddoendifenddo!然后求各点间距离,并求半方差do j=1,5do k=1,5hij(j,k)=abs(d(mm(ii),locat(j))-d(mm(ii),locat(k)))/1000.end doend dodo j=1,5hio(j)=sqrt(hmid(j)**2+(abs(latgrid(ii)-lonlat(mm(ii),2))*llat)**2 $ +(abs(longrid(ii)-lonlat(mm(ii),1))*(1.112e5*$ cos(0.017*(latgrid(ii)+lonlat(mm(ii),2))/2)))**2)/1000.end dodo j=1,5do k=1,5if(hij(j,k).eq.0.)thenrleft(j,k)=0.elserleft(j,k)=sill*(1.5*hij(j,k)/range-0.5*hij(j,k)**3/range**3)end ifif(hio(j).eq.0.)thenrrig(1,j)=0.elserrig(1,j)=sill*(1.5*hio(j)/range-0.5*hio(j)**3/range**3)end ifend doend dorrig(1,6)=1.rleft(6,6)=0.rleft(6,j)=1.rleft(j,6)=1.end dotry=rleftcall brinv(rleft,nnn,lll,is,js)ty1=matmul(try,rleft)!求权重wq=matmul(rrig,rleft)!插值所有格点上t,sdo j=1,5tgrid(ii,i)=tgrid(ii,i)+wq(1,j)*t(mm(ii),locat(j)) sgrid(ii,i)=sgrid(ii,i)+wq(1,j)*s(mm(ii),locat(j)) end doenddoendifenddo</hmid(k))then<>。

简单克里金插值代码

简单克里金插值代码

简单克里金插值代码克里金插值是一种常用的空间插值方法,用于根据已知的离散点数据估计未知位置的数据值。

本文将介绍一段简单的克里金插值代码,并解释其原理和用法。

克里金插值的原理是基于空间自相关性的假设,即相邻位置的数据值之间存在一定的空间相关性。

根据这个假设,我们可以通过已知点的数据值和它们之间的空间关系,推断未知点的数据值。

以下是一段简单的克里金插值代码:```pythonimport numpy as npfrom sklearn.metrics.pairwise import pairwise_distancesdef simple_kriging(x, y, z, xi, yi):n = len(x)d = pairwise_distances(np.column_stack((x, y)), np.column_stack((xi, yi)))r = np.exp(-d)A = np.ones((n + 1, n + 1))A[:n, :n] = rA[-1, -1] = 0b = np.concatenate((z, [1]))w = np.linalg.solve(A, b)zi = np.dot(r.T, w[:-1])return zi```这段代码实现了简单克里金插值的计算过程。

它接受输入参数x、y、z,分别表示已知点的横坐标、纵坐标和数据值。

xi、yi表示需要估计的未知点的坐标。

代码先计算已知点之间的距离矩阵d,并将其转换为相关性矩阵r。

然后构建线性方程组A和向量b,并使用numpy的linalg.solve函数求解线性方程组,得到权重向量w。

最后,通过点积运算得到未知点的估计值zi。

使用这段代码的方法很简单。

首先,准备好已知点的坐标和数据值,以及需要估计的未知点的坐标。

然后,调用simple_kriging函数并传入这些参数,即可得到未知点的估计值。

克里金插值在地理信息系统、环境科学、地质勘探等领域有着广泛的应用。

ARCGIS克里金插值法

ARCGIS克里金插值法

A R C G I S克里金插值法 Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】1、mapgis转化arcgis打开mapgis 文件转换装入点---输出shape文件输出shape文件另存2、arcgis克里金插值a、载入文件打开arcmap载入点文件载入后右击---join and relates——join点Ok右击—data---export data另存—ok 提示是否载入点击是删除原来的shape文件,使用新保存的这个B、添加区域框()就是边界还可以直接添加一些已转换为shape的现状地物另存后点ok为所需要成区的范围线(必须保证无拓扑错误,可在mapgis 中检查,其实在mapgis 中若是有相应的区文件 可以直接转换shape成的区用于后期剪裁)分析范围——-----options上下左右要调整这个范围就是生成的光栅图的范围C、分析数据(插值到光栅)--interpolate to raster ----其中为分辨率为分析对象保存位置和名字D 、进行重新分级-----------classify-------分级后点保存路径如果需要,转化成光栅——————-----convert----分多少级分级临界值切割以上是切割光栅文件 切割为一个整体统一颜色的 如果需要彩色图 可以用双击该图---symbology---categories —unique values---value field —GRIDCDDE —修改颜色若是直接裁剪彩色文件 是在分级后对分级之后的文件直接用要切的范围框 就是那个区保存路径切完得到修饰后即可出图这是出图模式从上到下依次是标题、图例、指北针、比例尺出图横向出图,存为jepg即可。

Kriging插值组件的混合编程实现

Kriging插值组件的混合编程实现

1 前

分 析 功能 , R软件 开 发 小 组 不 断提 供 大 量 的功 能 库 函 数, 这 些优 势 促 使 R 软 件 受 到 广 大 科 研 工 作 者 的 喜 爱, 本 文选 择 R进行底 层 普通 K r i g i n g插值 编程 实现 正
是 基 于 R的这些 优点 。
完成 东北三省 气温插值 分析 。实验效果表明 , 在. N e t 技 术框架下 , 使 用 R和 c # 混合 编程模 式开发普通 K r i g i n g插值功 能的周期短成本低且容 易扩展 到其他 空 间统计分析功 能实现 。
关键词 : R语言 ; . N E T组件技 术 ; 普通 K r i g i n g ; 混合编程
N E T技 术 是 Mi c r o s o f t 公 司继 . C O M 技 术 后 新 推
K r i g i n g 模 型、 协同K r i g i n g 模型等 ] 。当区域化变 量 Z ( ) 的数学期望 Z ( ) ] = m为未知常数 时, 常采用 普通 K r i g i n g 插值模型_ 6 进行插值。 目前仅 有少量 软 件 提供 普通 K r i g i n g插 值功 能 , 例如 A r c G I S 、 M a p G I S 等 。这些价格 昂贵 的商业软件 中 K r i g i n g 插值实现方
下 编译 中间 语 言 , 生成 动态链 接库 D L L提 供 组 件 接 口。其 他高 级语 言 可 以 引 用 此 D L L并 调 用 接 口函 数 实 现功 能调 用 。R 函数 被 C # 调 用 的实 现 代 码 就 是 在 D L L构 建 的过程 中完 成 的 。
2 . 2 C # 调 用 R函数 方法
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kriging插值法c代码
克里格插值法(Kriging)是一种空间插值方法,用于根据已知数据点的位置和值来预测未知数据点的值。

以下是一个简单的克里格插值法的 C 语言代码示例:```c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <math.h>
#define MAX_POINTS 100
// 定义结构体来存储数据点的位置和值
typedef struct {
double x;
double y;
double z;
} DataPoint;
// 计算数据点之间的距离
double calculateDistance(DataPoint p1, DataPoint p2) {
double dx = p1.x - p2.x;
double dy = p1.y - p2.y;
return sqrt(dx * dx + dy * dy);
}
// 计算克里格插值的权重
double calculateKrigingWeight(DataPoint *points, int nPoints, DataPoint queryPoint) {
double sumWeight = 0.0;
for (int i = 0; i < nPoints; i++) {
DataPoint point = points[i];
double distance = calculateDistance(queryPoint, point);
double weight = 1.0 / (1.0 + distance * distance);
sumWeight += weight;
}
return sumWeight / nPoints;
}
// 进行克里格插值
double krigingInterpolation(DataPoint *points, int nPoints, DataPoint queryPoint) {
double sumZ = 0.0;
double sumWeight = 0.0;
for (int i = 0; i < nPoints; i++) {
DataPoint point = points[i];
double distance = calculateDistance(queryPoint, point);
double weight = 1.0 / (1.0 + distance * distance);
sumZ += point.z * weight;
sumWeight += weight;
}
return sumZ / sumWeight;
}
int main() {
// 定义数据点的数量
int nPoints = 5;
// 分配内存来存储数据点
DataPoint *points = (DataPoint *)malloc(nPoints * sizeof(DataPoint));
// 输入数据点的位置和值
points[0].x = 1.0; points[0].y = 2.0; points[0].z = 10.0;
points[1].x = 2.0; points[1].y = 3.0; points[1].z = 15.0;
points[2].x = 3.0; points[2].y = 4.0; points[2].z = 7.0;
points[3].x = 4.0; points[3].y = 5.0; points[3].z = 12.0;
points[4].x = 5.0; points[4].y = 6.0; points[4].z = 9.0;
// 定义查询点的位置
DataPoint queryPoint;
queryPoint.x = 3.5; queryPoint.y = 4.5;
// 计算克里格插值的权重
double krigingWeight = calculateKrigingWeight(points, nPoints, queryPoint);
// 进行克里格插值
double interpolatedValue = krigingInterpolation(points, nPoints, queryPoint);
// 输出结果
printf("克里格插值的权重: %.2f\n", krigingWeight);
printf("克里格插值的结果: %.2f\n", interpolatedValue);
// 释放内存
free(points);
return 0;
}
```
这段代码实现了一个简单的克里格插值法。

它通过给定的一组数据点和一个查询点的位置,计算出查询点的插值结果。

首先,定义了一个数据点的结构体,包括位置坐标和对应的数值。

然后,计算了两个数据点之间的距离,并根据距离计算克里格插值的权重。

接下来,通过对所有数据点的加权求和,得到了查询点的插值结果。

请注意,这只是一个简单的示例代码,实际应用中可能需要更复杂的计算和优化。

克里格插值法有许多变体和参数设置,具体的实现方式可能因应用场景和需求而有所不同。

如果你需要在实际项目中使用克里格插值法,建议进一步研究相关的文献和库以获得更准确和高效的实现。

希望这个示例对你有帮助。

如果你有任何其他问题,请随时提问。

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