学习数学建模原理与应用【插值与拟合基本原理与编程实现】( 二 )


程序实践
x=1:5;y=1:3;%表示三行五列的数据,x在此表示列数,y在次表示行数temps=[82 81 80 82 84;79 63 61 65 81;84 84 82 85 86];figure(1);mesh(x,y,temps);xi=1:0.2:5;yi=1:0.2:3;zi=interp2(x,y,temps,xi,yi','cubic');figure(2);mesh(xi,yi,zi);figure(3);contour(xi,yi,zi,20,'r');%画出20条等高线[i,j]=find(zi==min(min(zi)));%==表示判断或者寻找位置,% min(zi)寻找每一列最小值,min(min(zi))在得到的最小值中继续寻找最小值x=xi(j),y=yi(i),zmin=zi(i,j)[i,j]=find(zi==max(max(zi)));x=xi(j),y=yi(i),zmax=zi(i,j)
运行结果
(1) 中的xi为行向量,而yi为列向量,其实xi和yi行列不同即可 。
(2) plot3(空间曲线),
mesh(空间曲面)
surf (空间曲面),
(等高线)是三维作图中的常用命令 。
mesh和surf的区别是mesh画的是曲面网格图,只是单纯的用网格连接起来 。而surf画的是曲面表面图 。
(x,y,z,n)的功能是作出由点(x,y,z)插值而成曲面的n条等高线 。
用meshc和surfc可在曲面下方画等高线
meshz和surfz是画垂帘图
如果除去,则只会画出最后一个图象,作用有点类似于hold on
程序
x=0:400:5600;y=0:400:4800;z=[370 470 550 600 670 690 670 620 580 450 400 300 100 150 250;...510 620 730 800 850 870 850 780 720 650 500 200 300 350 320;...650 760 880 970 1020 1050 1020 830 900 700 300 500 550 480 350;...740 880 1080 1130 1250 1280 1230 1040 900 500 700 780 750 650 550;...830 980 1180 1320 1450 1420 1400 1300 700 900 850 840 380 780 750;...880 1060 1230 1390 1500 1500 1400 900 1100 1060 950 870 900 930 950;...910 1090 1270 1500 1200 1100 1350 1450 1200 1150 1010 880 1000 1050 1100;...950 1190 1370 1500 1200 1100 1550 1600 1550 1380 1070 900 1050 1150 1200;...1430 1430 1460 1500 1550 1600 1550 1600 1600 1600 1550 1500 1500 1550 1550;...1420 1430 1450 1480 1500 1550 1510 1430 1300 1200 980 850 750 550 500;...1380 1410 1430 1450 1470 1320 1280 1200 1080 940 780 620 460 370 350;...1370 1390 1410 1430 1440 1140 1110 1050 950 820 690 540 380 300 210;...1350 1370 1390 1400 1410 960 940 880 800 690 570 430 290 210 1501];figure(1);meshz(x,y,z);%带帷幕的网格曲面图xlabel('X'),ylabel('Y'),zlabel('Z');[xi,yi]=meshgrid(0:50:5600,0:50:4800);%基于向量 x 和 y 中包含的坐标返回二维网格坐标figure(2);z1i=interp2(x,y,z,xi,yi,'nearest');%最邻近插值法surfc(xi,yi,z1i);%画垂帘图xlabel('X'),ylabel('Y'),zlabel('Z');figure(3);z2i=interp2(x,y,z,xi,yi);%默认双线性插值法surfc(xi,yi,z2i);xlabel('X'),ylabel('Y'),zlabel('Z');figure(4);z3i=interp2(x,y,z,xi,yi,'cubic');%双立方插值法surfc(xi,yi,z3i);xlabel('X'),ylabel('Y'),zlabel('Z');figure(5);subplot(1,3,1),contour(xi,yi,z1i,10,'r');subplot(1,3,2),contour(xi,yi,z2i,10,'r');subplot(1,3,3),contour(xi,yi,z3i,10,'r');%画出三个图的等高线
程序用“[xi,yi]=(0:50:5600,0:50:4800);”生成网格点(xi,yi),作用相当于“xi=0:50:5600;yi=0:50:4800;”但(x,y)生成的xi,yi为同维矩阵xi的行均为x,而yi的列均为y 。
运行结果
最邻近点插值
双线性插值
双三次插值
散乱点插值
前面讨论的插值问题的插值点(x,y)均为网格点 。当(x,y)为散乱点时,可用(x,y,z,xi,yi,‘’) 命令进行二维插值 。
示例
程序
x=[129 140 103.5 88 185.5 195 105 157.5 107.5 77 81 162 162 117.5];y=[7.5 141.5 23 147 22.5 137.5 85.5 -6.5 -81 3 56.5 -66.5 84 -33.5];z=[-4 -8 -6 -8 -6 -8 -8 -9 -9 -8 -8 -9 -4 -9];[xi,yi]=meshgrid(75:0.5:200,-70:0.5:150);%基于向量 x 和 y 中包含的坐标返回二维网格坐标zi=griddata(x,y,z,xi,yi,'cubic');%对二维或三维散点数据插值,双立方插值法figure(1);meshz(xi,yi,zi);%带帷幕的网格曲面图xlabel('X'),ylabel('Y'),zlabel('Z');figure(2);contour(xi,yi,zi,[-5 -5], 'b');%画出高度-5的等高线grid;%显示或隐藏坐标区网格线hold on;plot(x,y,'+');xlabel('X'),ylabel('Y');