Integration of Categorical Data using Multivariate Kriging for Spatial Interpolation of Ground Survey Data

현장 조사 자료의 공간 보간을 위한 다변량 크리깅을 이용한 범주형 자료의 통합

  • 박노욱 (인하대학교 지리정보공학과)
  • Received : 2011.06.21
  • Accepted : 2011.08.26
  • Published : 2011.08.30

Abstract

This paper presents a multivariate kriging algorithm that integrates categorical data as secondary data for spatial interpolation of sparsely sampled ground survey data. Instead of using constant mean values in each attribute of categorical data, disaggregated local mean values at target grid points are first estimated by area-to-point kriging and then are used as local mean values in simple kriging with local means. This algorithm is illustrated through a case study of spatial interpolation of a geochemical copper element with geological map data. Cross validation results indicates that the presented algorithm leads to significant respective improvement of 15% and 25% in prediction capability, compared with univariate ordinary kriging and conventional simple kriging with constant mean values. It is expected that the multivariate kriging algorithm applied in this study would be effectively applied for spatial interpolation with categorical data.

이 논문에서는 공간적으로 소수의 지점에서 획득된 현장 조사 자료의 공간 보간 과정에 범주형 자료를 결합하는 다변량 크리깅 기법을 제안하고자 한다. 범주형 자료를 결합하는 과정에서 기존 범주형 자료의 속성별로 대푯값을 할당하는 단일 지역 평균 기반의 단순 크리깅 방식 대신에, 영역-점 변환 크리깅을 이용하여 원하는 해상도로 상세화시킨 추정값을 가변적 지역 평균으로 이용하였다. 지화학 원소 구리의 공간 보간에 지질도를 이용하는 사례연구를 통해 제안 기법을 예시하였다. 교차 검증 결과, 제안 기법이 단변량 정규 크리깅과 기존 단일 지역 평균 기반의 단순 크리깅 기법에 비해 각각 15%와 25%의 예측 능력의 향상을 나타내었다. 따라서 범주형 자료를 부가 자료로 이용하는 공간 보간에 이 논문에서 제안한 기법이 효율적으로 적용될 수 있을 것으로 기대된다.

Keywords

References

  1. J.-P. Chiles and P. Delfiner, 1999, Geostatistics: Modeling Spatial Uncertainty, p. 720, Wiley- Interscience, New York.
  2. C. V. Deutsch and A. G. Journel, 1998, GSLIB: Geostatistical Software Library and User's Guide, 2nd Ed., p. 369, Oxford University Press, New York.
  3. P. Goovaerts, 1997, Geostatistics for Natural Resources Evaluation, p. 483, Oxford University Press, New York.
  4. P. Goovaerts, 2000, "Geostatistical approaches for incorporating elevation into the spatial interpolation of rainfall," Journal of Hydrology, vol. 228, no. 1-2, pp. 113-129. https://doi.org/10.1016/S0022-1694(00)00144-X
  5. P. Goovaerts and A. G. Journel, 1995, "Integrating soil map information in modelling the spatial variation of continuous soil properties," European Journal of Soil Science, vol. 46, no. 3, pp. 397-414. https://doi.org/10.1111/j.1365-2389.1995.tb01336.x
  6. A. G. Journel and C. J. Huijbregts, 1978, Mining Geostatistics, p. 600, Academic Press, New Jersey.
  7. P. C. Kyriakidis, 2004, "A geostatistical framework for area-to-point spatial interpolation," Geographical Analysis, vol. 36, no. 3, pp. 259- 289. https://doi.org/10.1111/j.1538-4632.2004.tb01135.x
  8. E. Pardo-Iguzquiza, 1999, "VARFIT: a Fortran- 77 program for fitting variogram models by weighted least squares", Computers & Geosciences, vol. 25, no. 3, pp. 251-261. https://doi.org/10.1016/S0098-3004(98)00128-9
  9. N.-W. Park, D.-H. Jang and K.-H. Chi, 2009, "Integration of IKONOS imagery for geostatistical geostatistical mapping of sediment grain size at Baramarae beach, Korea," International Journal of Remote Sensing, vol. 30, no. 21, pp. 5703-5724. https://doi.org/10.1080/01431160902729564
  10. D. Patriarche, M. C. Castro and P. Goovaerts, 2005, "Estimating regional hydraulic conductivity fields - a comparative study of geostatistical methods," Mathematical Geology, vol. 37, no. 6, pp. 587-613. https://doi.org/10.1007/s11004-005-7308-5
  11. 김두식, 원지혜, 김혜인, 김경희, 박관동, 2010, "기상자료 보간에 의한 GPS기반 가강수량 산출 정확도 분석," 한국공간정보학회지, 제18권, 제4호, pp. 33-41.
  12. 박노욱, 장동호, 2008, "수치표고모델과 다변량 크리깅을 이용한 기온 및 강수 분포도 작성," 대한지리학회지, 제43권, 제6호, pp. 1002-1015.
  13. 오석훈, 2005, "암반등급 해석을 위한 비선형 지시자 변환과 3차원 크리깅 기술의 물리탐사 및 시추자료에 대한 적용," 한국지구과학회지, 제26권, 제 5호, pp. 429-435.
  14. 정상용, 이강근, 1995, "난지도 매립지 일대의 지하수위 분포 추정을 위한 복합 크리깅의 응용," 지하수환경, 제2권, 제2호, pp. 58-63.
  15. 조홍래, 정종철, 2006, "강우자료에 대한 공간보간 기법의 적용," 한국GIS학회지, 제14권, 제1호, pp. 29-41.
  16. 진명식, 이진수, 김성재, 이취영, 1983, 태백산 광화대 호명 도폭 지화학도, 한국동력자원연구소.