QGIS插值图绘制

利用GIS（地理信息系统）绘制插值图可以在地理范围上将数值信息变化以色彩的变化形式呈现出来。

一、绘图原理

1.1 反距离权重插值法

反距离权重 (Inverse Distance Weighted, IDW) 插值：彼此距离较近的事物要比彼此距离较远的事物更相似。当为任何未测量的位置预测值时，反距离权重法会采用预测位置周围的测量值。与距离预测位置较远的测量值相比，距离预测位置最近的测量值对预测值的影响更大。反距离权重法假定每个测量点都有一种局部影响，而这种影响会随着距离的增大而减小。由于这种方法为距离预测位置最近的点分配的权重较大，而权重却作为距离的函数而减小，因此称之为反距离权重法。

1.2 克里金插值法

克里金插值法是一种基于统计学的插值方法，又称空间局部插值法，原理是利用区域化变量为基础，以变异函数为基本工具，对未知样点进行线性无偏、最优化估计。主要包括计算样本变异函数、根据变异函数对待估计数据建模、利用所建模型进行克里金插值估计和估计方差四大部分。

二、绘图准备

2.1 软件准备

软件名称：QGIS Desktop 3.22.5（非商业化开源软件，支持中文界面）

官方网址：https://qgis.org/en/site/

下载安装包后可自定义安装路径，完成后桌面会出现一个名为“QGIS 3.22.5”文件夹，进入文件夹点击QGIS Desktop 3.22.5开启绘图过程。

2.2 获取在线地图——只需设置一次

在线地图的资源包括国外的谷歌地图、Esri地图（Arcgis开发商）、OpenStreetMap地图（QGIS软件自带），国内的百度地图、高德地图、天地图（国家地理信息公共服务平台提供）等。

获取在线地图需要去相应的平台申请地图API才能在软件种调用在线地图作为软件绘制地图的底图。这里以天地图为例进行地图API的申请使用，需要个人或机构邮箱注册账号才能申请。具体流程见官网开发资源使用介绍。

天地图官方网址为：https://www.tianditu.gov.cn/，账号注册分为个人注册和单位注册，一般使用个人注册就可以，需要提供邮箱、手机号、所在区域位置信息（某省某市）。注册完成后登录即可，在官网界面进入开发资源——地图API——申请Key——创建新应用，应用类型选择浏览器端即可。设置应用名称并选择提交即可获得Key名称，用于在软件中进行地图调用。

打开软件进行地图API的插入设置，软件界面如下：新建一个空白工程，在浏览器内下拉选择XYZ Tiles，可以看到软件自身提供了OpenStreetMap的在线图源，双击就可添加至图层中。点击菜单栏插件——管理并安装插件——搜索HCMGIS——安装该插件，完成后在菜单栏即可看到HCMGIS选项，点击HCMGIS——Basemaps即可获得一些国外的在线图源，双击即可插入XYZ Tiles和一个在线图层。

如需添加新的在线图源，鼠标指向XYZ Tiles——单击右键——新建连接，在XYZ连接种输入名称、URL，点击ok即可。

这里对几个常用的底图的URL进行补充，可直接复制使用。

1.天地图影像底图：http://t0.tianditu.gov.cn/img_w/wmts?SERVICE=WMTS&REQUEST=GetTile&VERSION=1.0.0&LAYER=img&STYLE=default&TILEMATRIXSET=w&FORMAT=tiles&TILEMATRIX={z}&TILEROW={y}&TILECOL={x}&tk=申请的key

2.天地图影像标记：http://t0.tianditu.gov.cn/cia_w/wmts?SERVICE=WMTS&REQUEST=GetTile&VERSION=1.0.0&LAYER=cia&STYLE=default&TILEMATRIXSET=w&FORMAT=tiles&TILEMATRIX={z}&TILEROW={y}&TILECOL={x}&tk=申请的key

3.天地图矢量底图：http://t0.tianditu.gov.cn/vec_w/wmts?SERVICE=WMTS&REQUEST=GetTile&VERSION=1.0.0&LAYER=vec&STYLE=default&TILEMATRIXSET=w&FORMAT=tiles&TILECOL={x}&TILEROW={y}&TILEMATRIX={z}&tk=申请的key

4.天地图矢量标记：http://t0.tianditu.gov.cn/cva_w/wmts?SERVICE=WMTS&REQUEST=GetTile&VERSION=1.0.0&LAYER=cva&STYLE=default&TILEMATRIXSET=w&FORMAT=tiles&TILECOL={x}&TILEROW={y}&TILEMATRIX={z}&tk=申请的key

2.3 数据准备

将所需数据准备好并保存为.csv格式，以便作为点图层导入软件中。数据的格式可参考下表

三、开始绘图

3.1 软件初始化

打开软件，新建工程文件（.qgz）并保存到目标目录。

视图——面板——调出浏览器、工具箱、空间书签管理器、图层、图层样式面板；

视图——工具栏——调出图层管理工具栏。

3.2 插入图层

在浏览器面板XYZ Tiles下选择已加入的在线图源，双击即可添加至图层中（如在下图中双击“天地图-影像标记”和“天地图-影像底图”），可在图层面板内查看，然后在地图上选择研究区域准备绘图。

如上图所示，点击左上角的“新建shapefile图层”，设置文件编码为UTF-8，几何图形选择多边形，选择默认坐标系，可自己添加字段（非必需），点击ok即可完成图层创建。点击“切换编辑模式”，再点击“添加多边形要素”，并在在线底图上沿地块边缘绘制场地范围，完成绘制后单击鼠标右键完成绘制，并退出编辑模式。在图层样式面板选中填充下的简单填充，在下方符号图层类型中选择“轮廓：简单线”，修改颜色和描边宽度（线条粗细）。

3.3 导入数据

在图层管理工具栏，点击添加分隔文本图层，选中预存的数据文件.csv文件，编码为UTF-8，记录和字段选项默认即可，几何图形定义选择点坐标，在数据样例中查看数据是否有乱码，如无异常点击下方添加可在在图层面板以及底图上显示。选择该图层（右键-打开属性表，可查看数据），在图层样式面板可以修改采样点的大小和颜色，并将采样点序号显示在地图中。

3.4 绘制插值图

在工具箱面板选择插值——反距离加权法插值（双击打开），矢量图层选择导入的点位图层，插值属性选择数据中所需的点位信息列，点击右下侧绿色“+”添加，选择范围——从图层计算——选择绘制的shapefile图层，输出栅格大小表示插值图的分辨率，尽量大一些，这里选择500，最后点击ok即可，计算完成后绘制得到的是一个方形的黑白色插值图，需要进行裁剪和色彩替换。

在工具箱面板搜索“按掩模图层裁剪栅格”，双击打开，输入图层选择插值图层，掩膜图层选择绘制的地块图层，源CRS和目标CRS均选择默认即可，然后点击运行即得到裁剪后的图层，名称为已裁剪（掩膜），此时可删除/隐藏原插值图层。

运行完成后关闭该窗口，隐藏原插值图层。选择已裁剪（掩膜）图层，并在图层样式面板编辑图层特性，将“单波段灰度”改为“单波段伪彩色”，选择颜色渐变为合适的样式，右键可反转颜色渐变，模式改为连续，具体操作如下图所示，如有需要可选调节透明度，完成后点击Apply即可。

3.5 软件出图

新建打印布局（Ctrl+P），输入自定义名称并点击ok。在左侧工具栏可选择添加地图、图例、指北针、比例尺、属性表等要素，并在右下角项属性面板进行修改，可导出为位图或矢量图。

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