Геостатистические методы

Геостатистические методы предполагают, что определенная пространственная вариация, характерная для природных явлений, может быть смоделирована с помощью случайных процессов с пространственной автокорреляцией.

Геостатистические методы требуют, чтобы пространственная автокорреляция была явным образом смоделирована.

Геостатистические методы могут использоваться для описания и моделирования пространственных паттернов (вариография), прогнозирования значений в точках, где измерения не выполнялись (кригинг), и оценки неопределенности, связанной с интерполируемым значением в таких точках (кригинг).

Мастер Geostatistical Wizard предлагает несколько видов кригинга, которые подходят для различных типов данных и имеют различные базовые допущения:

•Ординарный (Ordinary)

•Простой

•Универсальный (Universal)

•Индикаторный (Indicator);

•Вероятностный (Probability);

•Дизъюнктивный (Disjunctive);

•Площадная интерполяция (Areal interpolation)

•Эмпирический байесовский

Создаваемые поверхности

Данные методы используются для построения следующих поверхностей:

•Карты проинтерполированных значений кригинга

•Карты стандартных ошибок кригинга, связанных с проинтерполированными значениями

•Карты вероятностей, которые указывают, превышен ли конкретный критический уровень

•Карты квантилей для предопределенного уровня вероятности

Существуют исключения:

•Индикаторный и вероятностный кригинги создают:

•Карты вероятностей, которые указывают, превышен ли конкретный критический уровень

•Карты стандартных ошибок индикаторов

•Площадная интерполяция создает:

•Карты прогнозируемых значений

•Карты стандартных ошибок, связанных с проинтерполированными значениями

3) Набор инструментов Geostatistical Analyst

Набор инструментов ArcGIS Geostatistical Analyst Extension включает в себя инструменты для анализа данных, построения различных выходных поверхностей, исследования и преобразования геостатистических слоев в другие форматы, выполнения геостатистической имитации и анализа чувствительности, а также содействия в разработке сетей опорных точек.

Инструменты разделяются на пять групп:

1)Interpolation — содержит инструменты геообработки, которые выполняют интерполяцию (как и мастер Geostatistical Wizard) и могут использоваться как автономные инструменты или в окнах ModelBuilder и Python

2)Sampling Network Design — содержит инструменты, содействующие в проектировании или изменении существующих сетей опорных точек/мониторинговых сетей

3)Simulation — дополняет возможности кригинга, выполняя геостатистическое моделирование, и разрешает извлечение смоделированных результатов для точек или для полигональных участков

1)Utilities — содержит инструменты общего назначения для извлечения поднаборов данных; для выполнения перекрестной проверки для оценки качества модели; для проверки чувствительности к изменению параметров вариограммы и для визуального представления окрестностей, которые используются инструментами интерполяции

2)Working with Geostatistical Layers — инструменты, генерирующие проинтерполированные значения для точечных местоположений. Экспортируют геостатистические слои в растровый и векторный формат, выбирают и устанавливают параметры модели интерполяции в XML-файле параметров и создают новые геостатистические слои на основе XML-файла параметров и наборов данных.

Поднабор пространственных объекто

Несмотря на то что перекрестная проверка выполняется для всех методов в мастере Geostatistical Wizard и может быть также выполнена для любого геостатистического слоя с помощью инструмента геообработки Перекрестная проверка (Cross Validation), более строгим подходом к оценке качества выходной поверхности является сравнение проинтерполированных значений с измерениями, которые не использовались для построения модели интерполяции.

Так как не всегда представляется возможность вернуться на исследуемую территорию для сбора независимого набора данных для проверки, решение состоит в том, чтобы разделить исходный набор данных на две части. Одна часть может использоваться для построения модели и создания поверхности. Другая часть – для сравнения и проверки выходной поверхности. Инструмент

Поднабор пространственных объектов (Subset Features) позволяет разделить набор данных на учебный и тестовый наборы. Инструмент Поднабор пространственных объектов – это инструмент геообработки в наборе инструментов ArcGIS Geostatistical Analyst, представленный в вышеприведенном разделе.

Процесс построения модели интерполяции

ArcGIS Geostatistical Analyst включает в себя множество инструментов для анализа данных и создания различных выходных поверхностей.

•Представление данных - создает слои и отображает их в ArcMap.

•Исследование данных - исследует статистические и пространственные свойства наборов данных.

•Выбор подходящего метода интерполяции - при выборе необходимо руководствоваться задачами изучения, пониманием явления и целью моделирования (выходными данными).

•Подбор модели - для создания поверхности. Мастер Geostatistical Wizard используется для определения и детализации соответствующей модели.

•Выполнение диагностики - проверяет обоснованность результатов и оценивает выходную поверхность с помощью перекрестной проверки и проверки. Это поможет понять то, как модель прогнозирует значения в не опорных положениях.