¿Qué técnica de interpolación es adecuada para una batimetría de un pequeño lago?

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Este es un lago de aproximadamente 13 ha con 81 puntos de profundidad muestreados en aproximadamente 10 líneas transectas:

Puntos de muestra

Anteriormente en ARCgis con un lago de 50 ha y unos 100 puntos de muestreo de profundidad, obtuve una salida decente con la TopotoRasterherramienta. Sin embargo, no existe tal equivalente exacto con QGIS o software de código abierto.

En QGIS, obtuve el ráster interpolado a continuación, utilizando el método TIN en el complemento Raster Interpolation. Sin embargo, esto pareció ser un resultado afortunado, cuando intenté repetir, obtuve resultados diferentes (insatisfactorios) a pesar de no variar realmente ningún parámetro.

Trama interpolada

Estos son tanques más urbanos (construidos) que lagos, por lo tanto, son bastante regulares en su perfil de lecho, de ahí la baja densidad de muestreo del punto. Algunos artículos parecían sugerir la ponderación de distancia inversa (IDW, por sus siglas en inglés) como la técnica más adecuada, pero al parecer obtuve los peores resultados con eso (posiblemente debido a la baja densidad de puntos).

¿Hay alguna heurística que pueda emplearse aquí teniendo en cuenta el tamaño del lago, su perfil regular y la densidad de muestreo puntual para llegar a qué método de interpolación es adecuado? (entre Kriging, IDW, bilineal, convolución cúbica, TIN o spline)

¿O es siempre un poco de prueba y error?

qgis raster interpolation bathymetry lakes SaRo89
fuente
Intuitivamente, creo que la interpolación con el vecino más cercano tiene más sentido ya que las diferencias en profundidad son relativamente regulares. Sería genial si alguien pudiera sugerir un recurso en el que se describan algunos procedimientos / pautas para asegurarse de que se logre un resultado consistente con respecto a la interpolación de este tipo y en otros casos también.
SaRo89
Reefmaster crea contornos atractivos y relieve sombreado con TIN reefmaster.com.au/index.php/forum/support/… .
user30184
2
Al mirar la imagen, QGIS no utiliza el límite automáticamente. Agregaría un montón de puntos con profundidad cero a lo largo del límite.
user30184
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Parece que hay puntos de muestra fuera del límite, por lo que sospecho que el límite es incorrecto o existe una incertidumbre en las ubicaciones de batimetría.
Spacedman
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IDW es mejor cuando tiene un conjunto relativamente denso de puntos sobre su área de estudio, pero sugiere que tiene una densidad de puntos baja. En este caso, tal vez Splining sea una buena opción, suaviza la superficie, lo que imagino es cómo se ve el fondo de un lago (pero realmente no lo sé) "Conceptualmente, es análogo a doblar una lámina de goma para pasar por puntos conocidos mientras se minimiza la curvatura total de la superficie. Este método es el mejor para superficies que varían suavemente, como la elevación, las alturas de la capa freática o las concentraciones de contaminación ". - gisresources.com/types-interpolation-methods_3
ed.hank

Respuestas:

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Una alternativa es la interpolación spline como se sugiere en la publicación relacionada: Interpolación de batimetría multihaz .

Desde QGIS, use la herramienta GRASS v.surf.rst:

Realiza la interpolación de la superficie del mapa de puntos vectoriales mediante splines.

Luego, puede probar diferentes tipos de parametrización disponibles dentro de la herramienta. Hay una opción para aplicar una validación cruzada de dejar uno fuera para la optimización de parámetros, que variará gradualmente la tensión, el suavizado, etc. para encontrar el mínimo error predictivo.

Como lo sugiere el usuario 30184, asegúrese de que el conjunto de datos de entrada use puntos a nivel del suelo en los límites del lago, para evitar la extrapolación.

Andre Silva
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Spline es lo que utilicé en un proyecto de batimetría del río que hice como contratista para USGS. Nunca pregunté exactamente por qué, pero estuvimos satisfechos con los resultados. Casi hice una respuesta similar pero no estaba seguro de la justificación. ¡Buena respuesta!
jbchurchill
Gracias Andre, realmente aprecio tu respuesta rápida y nítida. Tuve algunos problemas para intentar ejecutar v.surf.rst, se negó dentro de QGIS a darme una salida ráster adecuada con valores. Sospeche que tiene algunos problemas con la forma en que he proyectado los datos. Cuando lo resuelva, pondré los resultados en las ediciones de la pregunta.
SaRo89