Qual técnica de interpolação é adequada para a batimetria de um pequeno lago?

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Este é um lago de aproximadamente 13 ha com 81 pontos de profundidade amostrados em cerca de 10 linhas de transectos:

Pontos amostrados

Anteriormente, no ARCgis, com um lago de 50 ha e cerca de 100 pontos de amostragem em profundidade, obtive resultados decentes com a TopotoRasterferramenta. No entanto, nenhum equivalente exato parece existir no QGIS ou no software de código aberto.

No QGIS, obtive a varredura interpolada abaixo, usando o método TIN no plug-in Interpolação de varredura. No entanto, este parecia ser um resultado de sorte; quando tentei repetir, obtive resultados diferentes (insatisfatórios), apesar de não variar realmente nenhum parâmetro.

Varredura interpolada

Esses tanques são mais urbanos (construídos) do que os lagos; portanto, são bastante regulares em seu perfil de leito, daí a baixa densidade de amostragem. Alguns artigos pareciam sugerir a ponderação inversa à distância (IDW) como a técnica mais adequada, mas pareci obter os piores resultados com isso (possivelmente devido à baixa densidade de pontos).

Existe alguma heurística que possa ser empregada aqui, considerando o tamanho do lago, seu perfil regular e a densidade de amostragem pontual para chegar a qual método de interpolação é adequado? (entre Kriging, IDW, Bilinear, convolução cúbica, TIN ou spline)

Ou é sempre um pouco de tentativa e erro?

qgis raster interpolation bathymetry lakes SaRo89
fonte
Intuitivamente, eu acho que a interpolação com o vizinho mais próximo faz mais sentido, pois as diferenças nas profundidades são relativamente regulares. Seria ótimo se alguém pudesse sugerir um recurso em que alguns procedimentos / diretrizes sejam delineados para garantir que resultados consistentes sejam alcançados com relação à interpolação desse tipo e em outros casos também.
SaRo89 10/09/16
O Reefmaster cria contornos bonitos e relevos sombreados com o TIN reefmaster.com.au/index.php/forum/support/… .
user30184
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Ao olhar para a imagem, o QGIS não utiliza o limite automaticamente. Eu adicionaria vários pontos com profundidade zero ao longo do limite.
user30184
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Parece haver pontos de amostra fora do limite, então suspeito que o limite esteja errado ou que haja uma incerteza nos locais de batimetria.
Spacedman 10/09/16
2
O IDW é melhor quando você tem um conjunto de pontos relativamente denso sobre a sua área de estudo, mas sugere que ele tem uma densidade de pontos baixa. Nesse caso, talvez Splining seja uma boa opção, suaviza a superfície, que eu imagino como é o fundo do lago (mas eu realmente não sei) "Conceitualmente, é análogo dobrar uma folha de borracha para passar por pontos conhecidos e minimizar curvatura total da superfície. Esse método é melhor para superfícies com variação suave, como elevação, altura do lençol freático ou concentrações de poluição. " - gisresources.com/types-interpolation-methods_3
ed.hank

Respostas:

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Uma alternativa é a interpolação de splines, conforme sugerido no post relacionado: Interpolação da batimetria de feixe múltiplo .

No QGIS, use a ferramenta GRASS v.surf.rst:

Executa a interpolação da superfície do mapa de pontos vetoriais por splines.

Em seguida, você pode testar diferentes tipos de parametrização disponíveis na ferramenta. Existe uma opção para aplicar uma validação cruzada de "deixar um fora" para otimização de parâmetros, que variará gradualmente a tensão, suavização, etc; para encontrar o erro preditivo mínimo.

Conforme sugerido pelo usuário30184, verifique se o conjunto de dados de entrada usa pontos do nível do solo nos limites do lago, para evitar extrapolação.

Andre Silva
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Spline é o que eu usei em um projeto de Bathymetry do Rio que fiz como contratante do USGS. Eu nunca perguntei exatamente por que, mas ficamos satisfeitos com os resultados. Quase fiz uma resposta semelhante, mas não tinha certeza da justificativa. Boa resposta!
precisa saber é o seguinte
Obrigado André, realmente aprecio sua resposta rápida e precisa. Eu tive alguns problemas ao tentar executar o v.surf.rst, que se recusou no QGIS a me fornecer uma saída raster adequada com valores. Suspeito de alguns problemas com a maneira como projetei dados. Quando eu descobrir, colocarei os resultados nas edições na pergunta.
SaRo89 16/09/16