离散优化框架下的多基线InSAR相位解缠方法

多基线相位解缠技术通过扩展InSAR干涉相位的模糊度区间,突破了单基线解缠的相位连续性限制。然而,相位噪声始终困扰着多基线解缠,聚类分析算法能够在一定程度上抑制噪声,但聚类簇边界的相位连续性难以保障。针对该问题,本文提出了一种离散优化多基线InSAR抗噪相位解缠方法,该方法将经典的多基线解缠模型转化为离散优化问题,构建了多基线解缠解析框架。本文方法以双向遍历的形式求解相位模糊度,针对相位噪声引起的模糊度个数突变问题,采用分块聚类的策略予以校正,提高了算法的抗噪稳健性,解决了聚类簇边界跳变问题。本文基于模拟数据集及实测数据集验证了本文方法的有效性。结果表明,本文方法相对于传统聚类方法,均方根误差减少了约20%。     

利用DMSP/OLS灯光影像提取城镇建成区的聚类阈值法

提出了便捷、高效地提取城镇建成区的聚类阈值法。该方法以连通区域循环标识算法所识别的建成区对象为基本空间单元,以对象的规模和地理重心处像元灰度(DN)值的大小为不同城镇化发展等级的衡量指标,进行空间聚类;然后,借助统计数据确定各聚类区域的最佳灯光阈值序列,提取城镇建成区,并对各建成区对象进行几何形态优化,利用消除运算去除细小碎片,填充运算填充内部空洞,平滑运算消除边缘锯齿。将提取结果与历年的《中国统计年鉴》数据和利用Google Earth提取的影像数据进行对比分析,结果表明,聚类阈值法能较好地提取城镇建成区的面积总量信息和空间格局特征,在数量尺度和空间格局上均有较高的有效性及可靠性。     

一种顾及上下文的遥感影像模糊聚类

模糊聚类是非监督分类中的一类重要方法。传统的模糊聚类方法应用于遥感影像的非监督分类时，均未考虑到邻域像元间的统计依赖关系即上下文信息。针对这一缺陷，在Markov随机场模型框架下，引入了空间隶属度概念，提出了一种顾及上下文信息的模糊聚类算法，有效地提高了聚类精度和抗噪声能力。针对需要预先指定聚类个数的问题，采用了一种兼顾类别内部紧密程度和类别之间分离程度的评价指标，用以检验聚类结果的有效性。从而找出最优的聚类个数，在一定程度上提高了聚类结果的客观性。最后通过实验验证了本文算法的有效性。     

多尺度点云噪声检测的密度分析法

当前机载激光雷达数据和影像匹配得到的点云是密集点云数据的两类主要来源,但都不可避免存在着噪声点。本文提出一种新的点云去噪算法,可适用于这两类数据中所包含的噪声点的去除。算法主要包括两步:第1步利用多尺度的密度算法去除孤立噪声和小的簇状噪声;第2步利用三角网约束将第1步中误检测为噪声的点重新归为正常点。针对真实数据进行了剔噪试验,结果表明本文提出的基于密度分析的多尺度噪声检测算法对孤立噪声和簇状噪声都有较为效,且对于质量较差的影像匹配点云的检测也能有效处理。本文算法检测率达到97%以上。     

一种K-均值聚类的改进算法及其应用

由于传统的K-均值聚类算法固有的特性,如对初始聚类中心的依赖性和对噪声点的敏感性,导致了其聚类结果的不稳定。文中基于k-dist图提出一种改进算法,算法首先去除数据集中的噪声点,然后从数据集中选取靠近点聚集区域、相距最远的k′个数据点作为初始簇中心。实验结果证明,文中算法能够很好地消除K-均值聚类算法对初始簇中心的依赖性,并能有效去除噪声点。     

面向对象的多尺度加权联合稀疏表示的高空间分辨率遥感影像分类

针对高空间分辨率遥感影像中的地物具有多尺度特性,以及各个尺度的对象特征对地物分类精度的影响具有较强的尺度效性,并结合面向对象影像分析方法和多尺度联合稀疏表示方法在高空间分辨率遥感影像分类中的各自优点,提出了一种面向对象的多尺度加权稀疏表示的高空间分辨率遥感影像分类算法。首先,采用多尺度分割算法获得多尺度分割结果并提取对象的多尺度特征;然后,根据影像对象的多尺度分割质量测度计算各尺度的对象权重,构建面向对象的多尺度加权联合稀疏表示模型;最后,采用2个国产GF-2高空间分辨率遥感数据集和1个高光谱-高空间分辨率航空遥感数据集（WashingtonD.C.数据）验证该算法的有效性。试验结果表明,与SVM、像素级稀疏表示、单尺度和多尺度对象级稀疏表示和深度学习等算法相比较,本文算法获得了较高的OA和Kappa分类精度,提高了各个尺度地物的分类精度,有效抑止了地物分类结果中的椒盐噪声现象,同时保持大尺度地物的区域性和小尺度地物的细节信息。     

尺度驱动的空间聚类理论

空间聚类是探索性空间数据分析的有力手段,不仅可以直接用于发现地理现象的分布格局与分布特征,亦可以为其他空间数据分析任务提供重要的预处理步骤。空间聚类有望成为大数据认知的突破口。空间聚类研究虽然已经引起了广泛关注,但是依然面临两大最根本的困境:"无中生有"和"无从理解"。"无中生有"指的是:绝大多数方法,即使针对不包含聚类结构的数据集,仍然会发现聚类;"无从理解"指的是:即使同一种聚类方法,采用不同的聚类参数就会获得千变万化的聚类结果,而这些结果的含义不明确。造成上述困境的根本原因在于:尺度没有在聚类模型中被当作重要参数而恰当地体现。为此,笔者受到人类视觉多尺度认知原理的启发,根据多尺度表达的"自然法则",建立了一套尺度驱动的空间聚类理论。首先将尺度定量化建模为聚类模型的参数,然后将空间聚类的尺度依赖性建模为一种假设检验问题,最后通过控制尺度参数以自动获得统计显著的多尺度聚类结果。在该理论指导下,可以构建适用不同应用需求的多尺度空间聚类模型,一方面降低了空间聚类过程中的主观性,另一方面有利于对空间聚类模式进行全面而深入的分析。     

分布式增量机制下的交通流大数据聚类分析

时空聚类分析是对时空大数据进行利用的一种有效手段。本文提出了一种分布式增量大数据聚类分析方法,利用分布增量机制不但可以减少重复计算和迁移拷贝次数,而且可以持续对聚类结果进行修正,能够在保持聚类准确性的条件下提升整体运算效率。而聚类算法本身通过数据聚集趋势预分析、聚类算法和结果评价3个步骤,构建了一体化时空邻域,在时间和空间维度保证了聚类结果的准确性。经过试验证明该方法可以实现时空大数据的快速高效信息挖掘。     

k均值聚类引导的遥感影像多尺度分割优化方法

针对不同尺度地物的分割需求,提出了一种k均值聚类引导的多尺度分割优化方法。首先对原始影像进行小尺度分割和k均值聚类,然后利用k均值聚类结果引导对象合并,在合并过程中利用Otsu阈值方法自动选择k均值聚类的影响因子,最终得到适应不同尺度地物的分割结果。以FNEA多尺度分割方法为例,利用模拟数据和真实的GeoEye-1影像数据进行相关试验,目视和定量评价表明本文方法能够得到适宜不同尺度地物的高质量分割结果。     

出租车载客热点精细提取的改进DBSCAN算法

随着城市化水平的提高和居民公共交通出行的需求增长,要求有更精细化的聚类方法提取出租车载客的热点区域。针对基于密度聚类在出租车数据聚类中存在的问题,设计一种基于路网约束的改进DBSCAN算法。该算法通过将行程距离引入DBSCAN算法中,改进原有DBSCAN算法在出租车数据聚类中存在的精细尺度聚类参数选择和设置困难问题,弥补现有聚类算法在出租车载客热点区域提取方面的不足。利用武汉市出租车GPS轨迹数据进行的实验结果表明,在加入道路约束后,算法在出租车载客热点区域的精确提取方面具有较好的效果。     

基于区域生长的体素滤波点云去噪算法

介绍了一种基于区域生长的体素滤波点云去噪算法.首先,使用体素滤波算法将点云数据体素化后,根据每个网格与最大密度网格的比值大小,将网格分为两类:大密度网格、小密度网格.然后对大密度网格使用区域生长法处理.最后,对全部数据进行区域生长处理.实验结果表明,该方法能够消除大、小尺度噪声,并且能够消除簇状噪声,且不改变点云的纹理...     

顾及属性空间分布不均的空间聚类方法——以城市商业中心的提取为例

针对Delaunay三角网空间聚类存在的不足,提出一种顾及属性空间分布不均的空间聚类方法。首先将Delaunay三角网空间位置聚类作为约束条件,采用广度优先搜索方法,以局部参数"属性变化率"作为阈值识别非空间属性相似簇的聚类过程。以城市商业中心为例,验证了该方法能够更客观地识别非空间属性相似的簇,且自适应属性阈值可以满足不同聚类需求,为城市商业中心等空间实体的提取提供了一种有效方法。     

一种公寓式建筑物三维产权群集自动构建方法

建筑物在不同视角下分为物理群集和产权群集,后者依附于前者.现有的群集对象构建方法可以自动地构建同一栋建筑物的物理群集和产权群集,但生成的两个群集相互独立.这不仅增加建模成本,也不利于后期模型数据的更新和维护.针对该问题,研究公寓式建筑物物理群集与产权群集的关系,发现连通边界的层级性决定了胞腔聚合的产权体,提出了一种将物...     

一种基于网格的空间聚类方法在区域划分中的应用

区域划分是依据人口和社会经济指标将行政统计单元或其他地理实体划分成若干个不同水平或类别的集合。由于大多数的人口和社会经济指标来源于面状数据-行政统计单元,常用的区域划分的空间聚类方法是基于面状数据的,本文通过分析现有面状数据的聚类算法特点和不足,进而提出一种新的算法,该方法提出将面状统计单元进行网格划分,引入基于网格密度聚类算法的思想,克服现有面状聚类的诸多缺点,打破行政区划的限制,更好地发现潜在信息。     

滚圆法用于空间点聚类的研究

空间点聚类依据空间点实体属性对其进行分类划分,挖掘对研究应用有价值的信息。目前,空间点聚类大多数方法能够发现多边形簇,但不能发现线状簇。针对空间点聚类现有方法在发现线状簇方面的不足,借鉴滚球法的思想,提出滚圆法用于空间点聚类的研究算法（spatial point clustering using the rolling circle,SPCURC）。针对研究区域的点实体,该算法用给定半径的圆从初始点开始按照原则进行滚动,直至满足条件为止;连接滚圆接触的点,从而形成多边形簇或者线状簇。通过模拟算例和实际算例验证了该算法的可行性。     

机载激光扫描数据分割的三维数学形态学模型

机载激光扫描点云的三维数字图像表达模型将二维形态学运算推广至三维,给出基于三维数字图像的膨胀和腐蚀运算方法。针对点云三维数字图像,提出基于三维数学形态学和聚类分析的分割方法。将点云三维数字图像进行膨胀和聚类分析,依据聚类结果得到点云的分割结果。讨论了本方法两个参数与点云分辨率、地物间隔之间的关系。选用两套实例数据进行实验,并将第一套数据计算结果与Mean Shift算法、渐进三角网加密算法进行比较,从分割评价因子、精度、计算效率等方面分析本文方法与其他两种方法的优劣,最后分析了本文方法的稳定性。     

利用等边长正交格网进行层次聚合聚类

层次聚合聚类的典型算法可以体现研究数据的多尺度特征,但是典型算法的时空复杂度太高。通过将数据所在空间划分成等边长正交格网,结合3点间距离的传递性排除冗余计算,并将其推广到N维空间。设计了一种与典型算法遵循相同的单链规则,可即时计算类间距离且无需计算距离矩阵的算法,在获得与典型算法相同的多尺度聚类序列的同时,所需内存远小于典型算法。实验结果表明,该算法无需人工干预且不使用距离矩阵,能大幅降低层次聚合聚类的运行时间,但是效率优势随空间维数增长逐渐降低。     

多光谱遥感影像亮度空间相位一致性特征点检测

提出了一种基于亮度空间和相位一致性理论的多光谱遥感影像特征点检测算法。首先利用参数自适应的灰度变换函数建立影像亮度空间;然后结合相位一致性方法在影像亮度空间进行候选特征点检测,并将候选特征点映射到原始影像上进行非极大值抑制;最后在尺度空间计算特征点的特征尺度值。本文方法有效结合了亮度空间特征检测和相位一致性特征检测的优势,对多光谱遥感影像的辐射变化具有较强的稳健性。试验结果证明,与传统特征点检测算法相比,本文方法在特征重复率和重复特征数量方面都具有明显的优势。     

一种顾及时间特征的船舶轨迹DBSCAN聚类算法

随着世界海洋经济的快速增长和各国海洋贸易的持续发展,船舶A IS系统被世界各国广泛采用,由此产生海量的船舶轨迹数据.如何对这些多维、动态的数据进行挖掘和利用,成为当前时空数据挖掘领域的研究热点之一.文中在经典DBSCAN空间聚类算法的基础上,对船舶轨迹数据进行清洗、压缩等预处理,并将其划分为特征点相连的子轨迹段,然后引...     

DBSTC: an effective method for discovering cluster features with different spatiotemporal densities

Spatiotemporal clustering is one of the most advanced research topics in geospatial data mining. It has been challenging to discover cluster features with different spatiotemporal densities in geographic information data set. This paper presents an effective density-based spatiotemporal clustering algorithm (DBSTC). First, we propose a method to measure the degree of similarity of a core point to the geometric center of its spatiotemporal reachable neighborhood, which can effectively solve the isolated noise point misclassification problem that exists in the shared nearest neighbor methods. Second, we propose an ordered reachable time window distribution algorithm to calculate the reachable time window for each spatiotemporal point in the data set to solve the problem of different clusters with different temporal densities. The effectiveness and advantages of the DBSTC algorithm are demonstrated in several simulated data sets. In addition, practical applications to seismic data sets demonstrate the capability of the DBSTC algorithm to uncover clusters of foreshocks and aftershocks and help to improve the understanding of the underlying mechanisms of dynamic spatiotemporal processes in digital earth.