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顾及邻近关系的NPP/VIIRS序列影像时空插值方法

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武汉大学学报（信息科学版） 2022年第2期47卷 252-260页

作者：程钢李岩林赵宗泽杨杰卢小平原东方河南理工大学测绘与国土信息工程学院河南焦作454000 河南理工大学自然资源部矿山时空信息与生态修复重点实验室河南焦作454000 武汉大学测绘学院湖北武汉430079

针对可见红外成像辐射仪(visible infrared imaging radiometer suite,VIIRS)月度夜光遥感影像的数据缺失问题,提出一种利用地物邻近关系相关性的像元时空插值方法,以时、空关系互相作为约束条件,将时序变化一致性较好的像元数据作为空... 详细信息

针对可见红外成像辐射仪(visible infrared imaging radiometer suite,VIIRS)月度夜光遥感影像的数据缺失问题,提出一种利用地物邻近关系相关性的像元时空插值方法,以时、空关系互相作为约束条件,将时序变化一致性较好的像元数据作为空间插值的参考,将空间关系一致性较好的月度数据作为时序插值的参考,通过构建不同的卷积核,在时序和空间维度分别对初步插值结果进行卷积运算,求得待插值像元的时空插值。以2015年江苏省月度夜光遥感影像修复为例,对不同维度时空插值方法进行对比分析,结果表明,空间维度插值虽然顾及到像元的空间关联性,仍无法满足数据大范围缺失的插值要求,插值结果整体偏低;时间维度插值考虑到像元的时间趋势性,插值精度较空间维度插值有一定提高,但部分月份插值结果有较大偏差;相对于三次Hermit插值,时空插值方法获得的月度影像灯光亮度总和的最大相对误差、年度影像灯光亮度总和相对误差以及逐像元差值均显著降低。总的来看,所提时空插值方法在插值过程中同时顾及到VIIRS数据的时间趋势平稳性和空间结构稳定性,影像插值精度提高明显,且对待插值月份前后时序数据没有严格要求,更具有广泛性。

关键词：夜光遥感 VIIRS 卷积运算时空插值影像修复邻近关系

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顾及时空异质性的缺失数据时空插值方法

测绘学报 2016年第4期45卷 458-465页

作者：樊子德龚健雅刘博李佳霖邓敏中南大学地球科学与信息物理学院湖南长沙410083 武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室湖北武汉430079 日电(NEC)中国研究院北京100084

时空插值方法被广泛应用于缺失时空数据集的插值与估计。时空插值是时空建模与分析的一个重要内容,当前该研究关注的热点之一是异质条件下的时空插值与估计问题。因此,本文从时空数据的异质性出发,提出了一种顾及时空异质性的缺失数据... 详细信息

时空插值方法被广泛应用于缺失时空数据集的插值与估计。时空插值是时空建模与分析的一个重要内容,当前该研究关注的热点之一是异质条件下的时空插值与估计问题。因此,本文从时空数据的异质性出发,提出了一种顾及时空异质性的缺失数据时空插值方法。该方法首先对数据集进行时空分区,然后分别在时间和空间按照异质协方差模型计算缺失数据的估计值,进而利用相关系数确定时空权重、融合时间和空间估计值得到缺失数据的最终估计结果。最后通过两组气象数据集进行交叉验证对比分析试验。试验结果表明本文方法对比其他插值方法具有更高的精度和适用性。

关键词：时空插值分区异质性缺失数据

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基于矩阵分解的降水时空插值方法

河海大学学报（自然科学版） 2021年第1期49卷 35-41页

作者：陈华盛晟夏润亮马瑞朱跃龙李涛武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室湖北武汉430072 黄河水利委员会黄河水利科学研究院河南郑州450003 长江空间信息技术工程有限公司湖北武汉430010 河海大学计算机与信息学院江苏南京210098

为了提高基于雨量站网观测值估算降水空间分布的精度,同时考虑降水的时序发展趋势和站点空间分布,将传统的插值方法(反距离权重法、普通克里金法)和Funk矩阵分解(Funk-SVD)模型结合,提出了一种基于矩阵分解的插值方法,并采用黄河流域小... 详细信息

为了提高基于雨量站网观测值估算降水空间分布的精度,同时考虑降水的时序发展趋势和站点空间分布,将传统的插值方法(反距离权重法、普通克里金法)和Funk矩阵分解(Funk-SVD)模型结合,提出了一种基于矩阵分解的插值方法,并采用黄河流域小浪底到花园口区间2009—2012年多场降水的日观测数据进行了精度检验。结果表明,通过与Funk-SVD模型结合,反距离权重法和普通克里金法在平均绝对误差、百分误差等评价指标上的精度提升均超过15%,改善效果在周围站点分布不均匀或降水量很大的情况下尤为明显,可以大幅度减少传统方法在降水插值过程中的估计误差,提升空间估算的精度。

关键词：降水估算矩阵分解时空插值反距离权重法克里金法

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基于时间序列的时空插值算法改进研究

计算机科学 2014年第S1期41卷 414-416,424页

作者：李彦王丽娜重庆理工大学计算机科学与工程学院重庆400054

为了提高气象预报的精细化程度,针对空间插值算法进行了改进研究,加入了时间序列后的时空混合插值更加符合气象要素的时空特性,从源头上解决了由于各种不可抗力因素(如仪器故障、传输线路故障等)造成的气象站点实时数据缺失。利用重庆市... 详细信息

为了提高气象预报的精细化程度,针对空间插值算法进行了改进研究,加入了时间序列后的时空混合插值更加符合气象要素的时空特性,从源头上解决了由于各种不可抗力因素(如仪器故障、传输线路故障等)造成的气象站点实时数据缺失。利用重庆市900多个气象站近一年的观测数据进行了插值方法的对比研究,证实了该算法的可行性。

关键词：时间序列时空插值气象要素实时预测

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顾及时序平稳性的时空插值方法研究

顾及时序平稳性的时空插值方法研究

作者：尉桂兴南京师范大学

学位级别：硕士

为了得到样本的连续表面,空间插值方法是对样本空间内监测点的离散测量数据进行空间分析的主要方法之一。近年来,随着地理信息系统(GIS)、遥感技术(RS)、全球定位系统(GPS)和传感器网络(Sensor Network)的发展以及广泛应用,积累了大量... 详细信息

为了得到样本的连续表面,空间插值方法是对样本空间内监测点的离散测量数据进行空间分析的主要方法之一。近年来,随着地理信息系统(GIS)、遥感技术(RS)、全球定位系统(GPS)和传感器网络(Sensor Network)的发展以及广泛应用,积累了大量的时空地理离散数据。对于离散时空数据的处理,虽然很多学者分别在空间角度和时间角度进行了研究,主要体现在对空间插值方法和时间序列分析方法的研究上。但是,很少有在基于时空一体化的基础上,进行时空插值方法的研究。对于这些时空监测数据,一方面,其往往具有一定的空间关系和时间关系,而传统方法并没有考虑其时空相关性,往往只对其空间层面或者时间层面进行研究;另一方面,在传感器的长时间监测周期中,由于种种的机械原因和人为原因,容易出现监测数据的缺失现象,传统的插补处理往往采用时间序列方法或主观法进行修补。因此,在对离散的时空监测数据的进行处理过程中,现有的方法虽然能够空间插值得到连续表面以及通过时间序列方法进行缺失数据的填补,但是这些方法并没有顾及到时空数据的复杂时空关系,容易造成时空数据的维度信息丢失,进而对以后的研究造成潜在的影响。本文研究了基于形函数的时空插值方法,指出了其理论基础存在的重大缺陷,即没有考虑时序数据的非平稳性特征。进而通过对计量经济学中的时间序列数据的平稳性进行探讨,提出了一种顾及时序平稳性的时空插值方法,并利用江苏省23个主要城市的PM2.5时空数据集进行了实例验证,并对比分析了顾及时序平稳性时空插值方法与传统的空间插值方法和时间序列分析方法。最后对该时空插值方法进行了原型系统的设计和开发。本文的主要研究内容如下：1.对基于形函数的时空插值方法理论基础进行了研究,首先分析了二维和三维形函数定义及其特征;进而对基于形函数的两种时空插值方法进行了对比分析,最终指出了扩展法存在的重大缺陷。2.对计量经济学中的时序数据的处理方法进行深入研究,主要集中在时间序列数据的平稳性的验证理论和方法上。进而对非平稳数据的平稳化处理方法进行了研究,并分别利用不同的指标和处理方法对实例数据进行了平稳化检验和平稳化处理。3.提出了一种顾及时序平稳性的时空插值方法,并给出了算法的流程图。进而通过实例数据进行算法验证和误差评估。然后将顾及时序平稳性的时空插值方法与传统的空间插值方法与时间序列分析方法进行了对比分析,指出了该方法的优越性。4.设计并实现了顾及时序平稳性的时空插值系统,该系统对本文中提出的时空插值方法进行算法包装和系统设计,并利用实验数据进行系统验证。

关键词：时空插值平稳性时空尺度时间序列分析 PM2.5

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气象要素时空插值方法研究

气象要素时空插值方法研究

作者：彭思岭中南大学

学位级别：硕士

气象要素空间插值技术常用于获取气象站点覆盖的全局范围内各个点位的气象数据。当气象站点稀少且分布不均时,通常需要进行空间插值。然而,利用现有的方法直接进行气象要素空间插值的效果往往不理想。为了获得更高的插值精度,本文在已... 详细信息

气象要素空间插值技术常用于获取气象站点覆盖的全局范围内各个点位的气象数据。当气象站点稀少且分布不均时,通常需要进行空间插值。然而,利用现有的方法直接进行气象要素空间插值的效果往往不理想。为了获得更高的插值精度,本文在已有空间插值方法的基础上,研究了基于空间聚类的气象要素空间插值方法,并进一步扩展应用于不规则数据集插值和站点缺失数据修补的时空插值情况,发展了气象要素时空插值方法,主要包括以下5个方面的研究工作：1.详细回顾了国内外关于气象要素空间插值以及时空插值的研究进展,指出了现有的时空插值方法中存在的问题。2.实现了泰森多边形法、反距离加权法、梯度距离反比法、样条函数法、趋势面法、面积插值法、普通克里金法7种常用的插值算法,并使用7种插值方法对中国的年平均气温和年平均降雨量进行插值。交叉验证结果表明：对于年平均气温,梯度距离反比法明显优于其他6种插值方法;对于年平均降雨量,反距离加权法插值效果最好。3.提出了基于空间聚类的气象要素空间插值方法。分别采用K均值空间聚类和三步法空间聚类对中国的年平均气温和年平均降雨量进行聚类分析,将聚类后再进行插值的结果与未聚类直接插值的结果进行比较,发现聚类后再进行插值的精度更高。而三步法空间聚类的插值结果优于K均值空间聚类。4.指出了Li提出的时空插值方法的不足,并对其进行了改进,提出了改进的约减法和时空混合插值方法。将改进的约减法与原方法应用于不规则数据集插值,并对两种方法的插值结果进行了比较。运用时空混合插值方法修补气象站点的缺失数据,结果表明时空混合插值对缺失数据的修补效果优于单独的时间插值或空间插值。5.基于本文提出的气象要素时空插值方法,开发了济南城市防汛预警系统中等雨量线绘制模块,并在实践中验证所提方法的可行性和正确性。最后,总结了本文的主要研究内容,并展望了下一步的研究工作。

关键词：气象要素空间插值空间聚类时空插值等雨量线

基于时间序列的PM_(2.5)时空插值算法改进研究

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科技资讯 2023年第4期21卷 1-5,23页

作者：肖亚楠中铁第五勘察设计院集团有限公司北京102600

该文以成都市及其周边市区分布的环境监测站点作为研究对象,将空气污染物指数作为数据源,进行时间序列平稳性处理,改进了时空插值算法的经典算法——约减法,从而提高了PM_(2.5)数据插值精度。同时还分析了PM_(2.5)的自相关特点,对时间... 详细信息

该文以成都市及其周边市区分布的环境监测站点作为研究对象,将空气污染物指数作为数据源,进行时间序列平稳性处理,改进了时空插值算法的经典算法——约减法,从而提高了PM_(2.5)数据插值精度。同时还分析了PM_(2.5)的自相关特点,对时间序列数据进行分段处理,在自区间内使用函数模型法实现对PM_(2.5)数据的实时预测。实验表明,对时空插值算法改进后,在进行既往缺失数据修补及实时PM_(2.5)数据预测时,结果精度及可靠性高。

关键词： PM_(2.5) 时间序列相关性分析时空插值

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时空数据插值的杨赤中滤波法

测绘学报 2023年第10期52卷 1760-1771页

作者：阳洁刘启亮冯天琪邓敏中南大学地球科学与信息物理学院地理信息系湖南长沙410083

时空数据插值是时空数据分析的一项基础性任务,其核心问题在于建模时空自相关结构。当时空数据非平稳、分布稀疏时,现有方法难以准确建模时空自相关结构,直接影响了插值的精度与可靠性。本文基于空间域复合变量理论,采用几何学与统计学... 详细信息

时空数据插值是时空数据分析的一项基础性任务,其核心问题在于建模时空自相关结构。当时空数据非平稳、分布稀疏时,现有方法难以准确建模时空自相关结构,直接影响了插值的精度与可靠性。本文基于空间域复合变量理论,采用几何学与统计学相结合的策略对时空自相关结构进行建模,提出了一种基于杨赤中滤波的时空数据插值方法。该方法首先耦合杨赤中滤波与时空积和模型,建立定量描述时空自相关结构的时空基本变化函数;然后,基于时空基本变化函数,构建满足最优线性无偏估计准则的时空数据插值模型。采用模拟数据、2000—2009年我国大陆区域年平均气温与2014年5月—2015年4月北京市日均PM 2.5浓度时空数据集进行试验验证,结果表明:本文方法的时空插值精度明显优于当前的3种代表性时空插值方法,且不需要时空平稳性假设,可以更好地适应分布稀疏的时空数据集。

关键词：时空插值杨赤中滤波时空积和模型时空自相关时空非平稳

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时空Kriging插值在边坡变形监测中的应用

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煤炭学报 2014年第5期39卷 874-879页

作者：王建民张锦邓增兵王燕涛太原理工大学矿业工程学院山西太原030024 中煤平朔集团有限公司山西朔州036006

边坡形变监测中的监测点布设受限现场条件,布设位置可能不尽合理且数量有限,监测区域数据处理时需要进行时空插值。将经典的Kriging空间插值进行时空扩展,利用时空一类积和式方法建立了时空变异函数模型;分析了参数与变形的之间的关系;... 详细信息

边坡形变监测中的监测点布设受限现场条件,布设位置可能不尽合理且数量有限,监测区域数据处理时需要进行时空插值。将经典的Kriging空间插值进行时空扩展,利用时空一类积和式方法建立了时空变异函数模型;分析了参数与变形的之间的关系;给出了时空插值的计算方法。以平朔露天矿边坡监测为实验对象,将整体时空Kriging插值与单一的Kriging空间插值结果进行对比分析,结果表明,同时兼顾了时间与空间关联性的时空Kriging插值精度有所提高。将监测区进行网格化,初步建立了监测区域的三维动态形变场模型,从整体上分析了边坡的稳定性。

关键词：时空插值 Kriging 边坡监测变异函数