分片插值

分片插值(piecewise interpolation)是根據單元插值形成總體插值的方法,屬於給定區域口上的函式及區域口的一個剖分。

基本介紹

  • 中文名:分片插值
  • 套用領域:數學,工程計算
插值模型,易出問題,散亂節點,

插值模型

當數據量不足,需要補充,且認定已有數據可信時,通常利用函式插值方法建立插值模型。
目標:根據一組觀測數據尋找函式關係。
具體方法:
Langrange插值、線性插值、二次插值等
一維插值:
1、分段線性插值;
2、分段三次插值;
3、分段三次樣條插值。
二維插值:
1、規則格點;
2、不規則散點。

易出問題

高次插值的龍格現象:
如圖1所示,插值多項式餘項公式說明插值節點越多,一般說來誤差越小,函式逼近越好,但這也不是絕對的,因為餘項的大小既與插值節點的個數有關,也與函式f(x)的高階導數有關。換句話說,適當地提高插值多項式的次數,有可能提高計算結果的準確程度,但並非插值多項式的次數越高越好。當插值節點增多時,不能保證非節點處的插值精度得到改善,有時反而誤差更大。
該現象表明,在大範圍內使用高次插值,逼近的效果往往是不理想的。
另外,從捨入誤差來看,高次插值誤差的傳播也較為嚴重,在一個節點上產生的捨入誤差會在計算中不斷擴大,並傳播到其它節點上。因此,次數太高的高次插值多項式並不實用,因為節點數增加時,計算量增大了,但插值函式的精度並未提高。
分片插值
圖1

散亂節點

Shepard方法
反距離加權平均法,或稱為Shepard方法。
基本思想:在點(x, y)≠(xi,yi),定義其插值函式的函式值為節點處函式值按(x, y)與節點距離的某種形式反比作為權重的加權平均,即某一點的函式值受周圍各點的影響,較近的點影響較大,較遠的點影響較小,其影響權數與距離平方成反比。
Kriging插值法
概要:
1.它建立在地質統計學理論基礎上
2.利用區域化變數的原始數據和半方差函式的結構特徵,對位採樣點的區域化變數的取值進行線性最佳無偏估計。
Kriging插值方法的基本步驟:
1.該方法中衡量各點之間空間相關程度的測度是半方差。
2.在不同距離的半方差值都計算出來後,繪製半方差圖,橫軸代表距離,縱軸代表半方差。
利用做出的半方差圖找出與之擬合的最好的理論變異函式模型(這是關鍵所在),可用於擬合的模型包括高斯模型、線性模型、球狀模型、指數模型、圓形模型。
3. 利用擬合的模型估算未知點的屬性值。

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