如何用R中的gstat拟合半变差函数模型？

Question

我有一个csv文件文件，其中包含3月1日下午12点的大气PM10浓度数据，请下载。我想用R中的gstat软件包绘制一个半变异函数，我试图用R.编写这些代码，但是用这些数据我无法拟合模型。

    library(sp)
    library(gstat)

    seoul3112<-read.csv("seoul3112.csv")
    seoul3112<-na.omit(seoul3112)

    g<-gstat(id="PM10",formula=PM10~LON+LAT,location=~LON+LAT,
             data=seoul3112)
    seoul3112.var<-variogram(g,width=0.04,cutoff=0.6)
    seoul3112.var
    plot(seoul3112.var, col="black", pch=16,cex=1.3,
         xlab="Distance",ylab="Semivariance",
         main="Omnidirectional Variogram for seoul 3112")

model.3112<- fit.variogram(seoul3112.var,vgm(700,"Gau",0.5,200), fit.method = 2)
    plot(seoul3112.var,model=model.3112, col="black", pch=16,cex=1.3,
         xlab="Distance",ylab="Semivariance",
         main="Omnidirectional Variogram for seoul 3112")

实际上，我是R和统计方面的初学者。所以，我甚至对变异函数都很无知。我有些疑问：

(A)当我把数据绘制成半变异函数时，它看起来不一样，而不是典型的半变异图！为什么会发生这种事？我是否应该对我的数据做任何其他的事情，比如转换？

(B)如何才能使模型与这些数据相吻合？我尝试过不同的模型，比如"Sph"，"Exp“，但是它们看起来像线性的！为什么？

(C)我如何理解在vgm()函数中我应该使用的基座、范围、核的初始值？

(D)如何理解该模型与数据的适当匹配？

(E)对于克里格，我应该画什么样的半变异函数？只有全方位的半变异函数？还是我应该画个方向半变异图？

(F)我如何解释半变异函数？我是说，关于半变异函数的数据，我到底能理解些什么？

提前谢谢。

Answer 1

我将为您的代码相关问题提供答案。你的其他问题(d，e，f)更多是与理论相关的。

首先，在您的评论中，当您更改proj4string时，距离单位应该在图中发生变化。他们有吗？根据你的评论，这听起来好像没有发生过。

除了玩cutoff距离之外，还要注意在半方差图上支持每个bin的np (点对)。例如，使用您更新的proj4string信息，我尝试了cutoff=80和width=80/10 (10个桶而不是15个)来查看半变函数形状是如何变化的。当点对存在时，从15箱减少到10桶并不会改变，只会增加每个bin所代表的距离。而且，这种方法并不一定是您应该使用的方法，但它是一个示例，说明了如何为更平滑的样本半变量函数更改回收箱(但更平滑并不意味着更好)。

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使用您的代码，"Sph"和"Exp"模型返回Warning: singular model in variogram fit。这一警告表明，没有足够的数据来拟合一些参数的球和指数经验模型。有关每个经验方程及其参数的指导，请参见用户手册。

c)例如，vgm()函数可用于适合眼睛的样本半变异函数.如果您对如何用示例数据绘制vgm()模型感到困惑，请尝试如下

eye_vgm = vgm(psill=1200,model="Gau",range=60,nugget=350)
plot(seoul3112.var,model=eye_vgm, col="black", pch=16,cex=1.3)

您在调用vgm()时使用fit.variogram()，所以只要您给vgm()的参数是合理的(例如，基于样本数据)，并且经验模型可以有参数拟合，fit.variogram()就会根据fit.method找到合适的参数。

Answer 2

你的坐标是纬度和经度，但你不能告诉gstat它们是。因此，gstat将假设它可以从这些数字计算欧几里德距离，这是没有意义的。

建议是在使用包SpatialPointsDataFrame将点转换为sp之后，学习如何使用gstat，然后学习如何投影数据，以便使欧几里德距离有意义。