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4.4 Interpolation mit Kriging
Für die Interpolation auf ein regelmäßiges äquidistantes Datengitter werden bei Potential
felddaten, die im allgemeinen flächenhaft unregelmäßig oder entlang Profillinien gemes
sen werden, häufig folgende Verfahren angewendet:
- Interpolation mit gleitenden gewichteten Regressionsflächen (Mundry, 1970)
- Spline-Interpolation (Bhattacharyya, 1969)
- Interpolation über Dreieckselemente mit Polynomen 5. Grades (Akima, 1978;
Preußer, 1984)
Der Nachteil der aufgeführten Methoden ist, daß sie mit fest vorgegebenen mathe
matischen Algorithmen arbeiten, die unabhängig von den strukturellen Eigenschaften der
zu interpolierenden Daten sind. Bei ungünstiger Verteilung der Stützstellen, insbesondere
in Bereichen mit größeren Datenlücken, bilden sie im wesentlichen die verwendete
Interpolationsfunktion ab. Die mit Polynomen arbeitenden Methoden erzeugen dabei in
den Datenlücken oftmals relative Extremwerte, die in der Realität nicht zu erwarten
sind. Zudem weichen die Ergebnisse der verschiedenen Verfahren bei ungünstiger Kon
stellation der Datenpunkte teilweise erheblich voneinander ab (siehe z.B. Fechner,
1987). Keines der Verfahren besitzt die Möglichkeit, den Interpolationsfehler quantitativ
abzuschätzen.
Neben seiner Eigenschaft als optimales lineares Schätzverfahren (siehe 2.3.1) ist
Kriging ebenso eine exakte Interpolationsmethode (David, 1977). Die wesentlichen Merk
male des Schätzverfahrens sollen an dieser Stelle noch einmal zusammengestellt und
dabei die Interpolationseigenschaften hervorgehoben werden:
- Der Kriging-Schätzwert ist erwartungstreu, d.h. der Erwartungswert des ge
schätzten Wertes ist gleich dem Erwartungswert des wahren Wertes. Insbeson
dere bringt diese Eigenschaft mit sich, daß der Kriging-Schätzwert an bekannten
Datenpunkten mit dem Meßwert genau übereinstimmt (Exaktheit).
- Der Kriging-Schätzwert ist optimal im Sinne der kleinsten Schätzvarianz, d.h. der
Interpolationsfehler ist minimal im Sinne der kleinsten Fehlerquadrate.
- Die Optimalität wird unter Ausnutzung der Autokovarianz bzw. des Variogramms
der zu schätzenden Variablen erreicht. Das bedeutet, der mit Kriging interpolierte
Wert berücksichtigt die statistischen und physikalischen Eigenschaften der vor
handenen Daten.
- Zu jedem Schätzwert kann die aus der minimierten Schätzvarianz berechnete
Standardabweichung angegeben werden, die ein quantitatives Maß für den Inter
polationsfehler und damit für die Vertrauenswürdigkeit des interpolierten Wertes
darstellt.
Gerade der zuletzt genannte Punkt muß als wesentlicher Vorteil gegenüber den
oben aufgeführten Interpolationsmethoden gewertet werden.