贝叶斯专家系统分类器中专家知识的自动提取

专家知识提取是长期以来遥感专家系统分类器应用过程中存在的瓶颈问题,该文重点解决如何实现贝叶斯专家系统分类器中专家知识自动提取和知识库建立的问题。基于参考样点统计分析得出的规律,提出专家知识与参考信息间关系的假设,并设计专家知识自动提取方法,即分类类型先验概率和条件概率估计方法。为了验证专家知识自动提取方法的准确性和有效性,应用模拟数据和实际研究区域数据进行分类并评价其精度。结果表明,基于参考样点统计分析能够获得较高精度的各类型分布先验概率和条件概率,从而实现专家知识自动提取,有效解决现有贝叶斯专家系统分类器中存在的瓶颈问题。     

基于DEM的地貌实体单元自动提取方法

我国传统地貌基本形态类型分类强调地貌单元的完整性,界线划分沿地貌实体边界而非规则统计单元,目前尚缺乏地貌实体单元的有效自动提取方法。针对这一难点,本文提出一种基于DEM的地貌实体单元数字提取方法。利用坡度分级,并搜索相邻栅格单元、计算坡度级别内相互连通栅格的面积,建立坡度、面积阈值综合判别规则进行山地平原的自动划分;利用地形倒置、水文淹没分析,将山体划分的二维判别规则扩展到实际三维地形中,并结合地形结构线提取算法进行山体界线自动提取、确定山地地貌实体单元。结果表明,该方法符合我国传统地貌分类体系,能够较好实现山地/平原的自动划分和山体界线的数字提取。     

基于知识规则的土地利用/土地覆被分类方法——以黑河流域为例

本文提出了一种基于知识规则的土地利用/土地覆被分类的新方法。知识规则是基于专家经验建立起来的,反映研究区内不同分类系统下各类别的地理分布特性与地理分布交叉可能性。基于黑河流域90 m 分辨率DEM、2009 年逐月1 km 分辨率NDVI,参考美国地质调查局(USGS) 1 km分辨率土地利用/土地覆被数据在欧亚大陆上各类别的聚类中心,应用在上、中、下游分别建立的知识规则,以知识规则结合最近距离的USGS 类别聚类的方法,制作了一套与USGS全球土地覆被分类标准一致的、可以用于大气模式以及陆面过程模式的黑河流域土地覆被类型分布数据。本方法分类结果与以往研究采用的类别映射方法的分类结果及实际地物影像进行对比,表明知识规则下的分类结果更能准确表达流域地表覆盖特征,对冰雪、冻土类别和沙地荒漠类别的表现更优。     

基于聚类的极光形态分类的探索性研究

极光形态为研究日地物理过程提供了显著、直观和具有可识别性的特征。合理分类对研究各类极光现象与磁层动力学过程之间的关系尤为重要。极光形态分类机制的选择问题是极光有监督分类研究被主要诟病的问题之一。有监督分类实验中人工标记的工作量非常浩大,而且不能保证标记的准确性。更重要的是,高分类正确率只能说明自动分类符合人的认识,有监督分类结果无法验证分类机制的正确性。现有的分类机制是否为极光数据空间的真实划分,是否存在更为合理的分类机制都是我们应该探讨的问题。针对该问题,基于已有的全天空极光图像表征方法,引入聚类算法探究极光特征空间的结构,利用了9种聚类有效性函数选择适合极光数据的聚类个数。实验结果表明,对于从2003—2004年北极黄河站观测的全天空极光数据中随机选取的6 000幅极光图像,两类和四类的划分方式最为合适。两类的划分可以看作是分离度较好的极光类型,并且根据两类分布曲线呈现午前-午后双峰的分布特点,这一类极光可能是弧状极光。对于四类的情况,虽然通过肉眼观察无法用一幅典型的极光图像代表每一类,但是这些由聚类得出的极光类型具有各自的时间分布特点,这一结果从无监督的角度证明了极光类型在形态上是可分的。     

空间数据挖掘技术研究进展

空间数据具有海量、非线性、多尺度、高维和模糊性等复杂性特点,空间数据挖掘技术是对空间数据中非显性的知识、空间关系等模式的自动提取。该文从空间数据挖掘的知识类型、方法、体系结构、过程以及与GIS系统集成等方面对其进行综述。重点阐述空间特征及区分规则、空间分类及聚类规则、空间分布及关联规则、空间序列及演化规则等知识类型以及统计分析、机器学习、探索性数据分析、可视化分析等数据挖掘方法。通过对空间数据挖掘理论、应用和系统实现等方面研究方向、存在问题的分析,指出集数据库、知识库、专家系统、决策支持系统、可视化工具、网络等技术于一体的空间数据挖掘系统是其主要发展方向。     

地图与遥感

P208 2004021679基于DEM的黄土地貌类型提取与制图:以黄土高原丘陵沟扭实验样区为例二DEMb朋司landfom巧extraction anda蒯i-cation:a case study in tha hill梦即lly areas of thel一Plateau/朱红春,张友顺一//地球信息科学一2003,5(4)一no一113 以陕北绥德县刘家沟流域为实验样区,从地貌成因、形态和土地利用角度出发,分析了黄土高原丘陵沟壑区3种典型地貌类型的区域特征;以不同地貌类型的区域特征为 100·基础,在地理信息系统平台软件户JeView的支持下,利用数字高程模型(DEM)自动提取黄土丘陵区3种基本地貌类型的方法和技术.研究分…     

基于CART决策树的双尺度流域单元地貌分类研究——以北回归线(云南段)地区为例

针对当前单一地貌划分单元造成的分类结果破碎或漏分问题,该文引入双尺度流域单元划分方法,即采用两种不同大小流域单元的组合作为地貌划分基本单元,以提高地貌划分的细分性和完整性。以30 m ASTER GDEM数据为数据源,基于最佳地形因子组合(高程、地势起伏度、坡度、坡度变率、光照模拟值)、双尺度流域单元、CART决策树算法,实现了北回归线(云南段)地区平原(2类)和山地(7类)共9类地貌的划分,双尺度流域单元划分的最佳流量阈值分别为500、2000。通过平均值、标准差、Moran′s I和人工判读结果对分类结果进行检验,发现基于CART决策树的双尺度流域单元地貌分类方法在北回归线(云南段)地区总体精度可达82.1%,Kappa系数为0.793,总体能够准确识别出研究区的地貌类型空间分布特征,是地貌类型划分的一种可行方法。     

基于DEM的湖南省地貌形态特征分类

针对当前地貌分类较少关注微观地貌特征信息的问题,该文依据1∶25万DEM数据开展湖南省地貌形态特征分类的实验研究。首先,确定分类实验的最佳分析窗口为0.28km~2。其次,根据可以反映宏观形态特征的起伏度和切割度指数,可以反映微观形态特征的地形位置指数(TPI),构建了分类指标体系并将湖南省按照地貌形态特征分为12种地貌类型。第三,地貌分形维数值是检验地貌形态特征的重要指标,选用研究区5个小流域并分别计算其分维数值,据此进行分类结果检验。研究结果说明该文的实验方法可以较好地体现微观地貌形态信息。     

多尺度数字地貌等级分类方法

参考已出版的全国各级各类比例尺的地貌类型图的分类方案及图例表达,探讨了中国1：100 万数字地貌的等级分类方法,采用基于形态、成因、物质和年龄等地貌要素,综合反映地貌特征的等级分类指标和分类体系,初步构建了中国多个国家基本比例尺（即1：400 万、1：100 万、1：50 万、1：25 万、1：5 万）数字地貌等级分类方法,发展了由连续分布的多边形图斑反映形态成因类型,以及由离散的点、线和面图斑共同反映形态结构类型的数字地貌类型数据组织方式,构建了多尺度数字地貌类型的编码方法。该研究可为发展多尺度地貌类型图的编制提供方法基础,也可为当前正在进行的地理国情监测工程的大比例尺地貌类型信息普查提供分类规范和技术支持。     

基于DEM影像的黄土区域地形自动分割及沟头识别

进行区域地形的自动分割和地理对象的识别提取,对于现代地理分析具有重要意义。该文运用影像分析方法,以中国黄土高原的典型地貌区为实验区,提出了基于DEM影像的地形自动分割和沟头识别方法。在黄土区域地形分割中,以沟谷分支点为种子点,以地表剖面曲率特征分析结果为生长准则,实现了沟间地、沟坡地、沟底地的区域自动分割;在沟坡地形自动分割的基础上,运用面向对象的目标分类识别思路,结合对象的地形和水文特征,进行了沟头对象的自动识别。实验结果表明:地形自动分割结果精度均大于90%,沟头对象的识别准确度为88.27%,验证了该文方法的有效性和可靠性。     

基于知识规则的遥感影像土地利用分类研究

以重庆北碚主城区为研究区域,提出一种基于遥感影像的光谱特征、灰度共生矩阵纹理特征和形状特征建立知识规则的方法,对该研究区进行土地利用分类。对QuickBird卫星影像进行分辨率融合,重点分析典型地物的光谱特征和纹理特征,并根据形状特征建立形状指数,综合上述知识建立提取规则对地物进行自动分类。分类结果表明,该方法能够消除单纯利用光谱信息分类的不足,有效解决地物混分现象,达到了较高的分类精度。     

坡位渐变信息的模糊推理

坡位的空间变化通常是渐变的,定量的坡位空间渐变信息对于精细尺度上的坡面土壤侵蚀、预测性土壤制图等应用具有重要意义。现有基于栅格DEM的坡位模糊识别方法,或是仅在属性域内模糊聚类,忽略了空间信息;或是需要繁琐的规则进行模糊分类,实用性受限。本文建立了一种基于相似度的模糊推理方法,根据各类坡位在空间上的典型位置,计算其他位置与典型位置间的相似度,从而对坡位空间渐变信息进行系统、定量的描述。应用表明本方法能够合理地描述山脊、坡肩、背坡、坡脚、沟谷等重要坡位类型的渐变信息,所获得的坡位渐变信息也能够合理地解释土壤样点的A层土壤含砂量随坡位渐变的变化趋势。     

基于高分辨率DEM的黄土地貌正负地形自动分割技术研究

黄土地貌正负地形自动分割是构建地表空间分布式机理-过程模型的基础。在分析黄土高原地区典型地貌坡面形态及汇流过程特征的基础上,提出了基于5m分辨率栅格DEM自动分割黄土正、负地形的技术方案。该方案首先利用坡面上下游栅格点的坡度对比识别沟沿线点,然后利用汇水模型提取沟沿线点约束的上游汇水区域,从而实现正、负地形的自动分割。在黄土塬区及丘陵沟壑区的实验结果表明,该方法的优点是提取精度高,人工干预少,在不同地貌类型区域内有很好的应用适宜性。     

一种基于密度峰值的半监督聚类算法

由于基于密度峰值的聚类算法对簇的形状不敏感,其聚类结果表现出良好的抗噪性。然而,当密度定义中变量难以反映簇的结构时,该算法性能下降明显,其主要原因在于聚类的非监督性。为此,该文在此算法的基础上提出了一种基于密度峰值的半监督聚类算法。该算法通过增加must-link和cannot-link约束作为先验知识,并在must-link约束集中叠加数据点的密度,以此产生新的聚类中心从而实现对数据点的吸引;对于cannot-link约束集中的数据点,通过将其n级最近邻居分离的方式找到其所属聚类中心,实现簇的归属。实验表明,基于密度峰值的半监督聚类算法利用先验知识来约束和引导聚类结果,在一定程度上改善了聚类的效果,并可应用于任意形状数据集的聚类问题中。     

基于Srtm-DEM与遥感的长白山基本地貌类型提取方法

基于中国1∶100万数字地貌制图工作,以吉林省长白山区为试验区,对基于Srtm-DEM与遥感提取基本地貌类型方法进行了探讨。研究表明,基于Srtm-DEM派生的各种模型对基本地貌类型自动提取具有很大的实效性:其中坡度3.5°是实现该区平地和山地宏观地貌单元自动提取的最佳断点,高程模型及起伏度模型相结合,可初步实现基本地貌类型的自动提取,其结果可很好的反应区域地貌宏观规律;在此基础上,基于30 m空间分辨率的遥感影像,综合运用区域地质、土地利用、植被、土壤等多地理要素信息及制图综合知识,以及地貌单元的完整性特征,以山脊线、坡折线和山麓线为地貌单元的标志线,基于地貌知识的专家修正,可获得研究区完整的基本类型地貌单元,实现了基于Srtm-DEM与遥感的基本地貌类型的智能化提取;最后,以研究区内1∶50万地貌图为准,对提取结果进行定性、定量评价分析表明,其提取总体精度达76%,面积相差较小;该方法在一定程度上改进了传统手工和野外调查为主的提取方法,实现了地貌信息的数字化、定位化及定量化,为全国1∶100万数字地貌信息提取与集成奠定了基础。     

地貌形态类型面向对象分类法的改进

提出一种改进的基于随机森林因子重要性分析和灰度共生矩阵纹理的地貌形态类型面向对象划分方法。以中国1∶100万DEM为数据源,利用相关分析和雪氏熵值法筛选确定地貌分类的地形因子组合,并利用随机森林分类树评价各地形因子的重要性,将求得的各因子重要性数值作为面向对象多尺度分割各图层的阈值,最后基于灰度共生矩阵纹理信息构成分类样本的知识库进行地貌分类。全国地貌分类以《中国及毗邻地区1∶400万地貌图》为精度评价标准,结果显示该文提出的分类方法总体精度为71.4%,比ISODATA非监督分类法精度提高5.7%,比常用的面向对象分类法精度提高15.7%;陕西省地貌分类以《中华人民共和国1∶100万地貌图》为精度评价标准,分类的总体精度为72.9%。通过分析该文方法对不同分辨率DEM分类精度的影响,得出分辨率越高总体精度越高。     

中国旅游地貌学研究进展与学科体系形成

该文在综述旅游地貌研究文献的基础上,评述了旅游地貌学建立前后该学科理论与方法的研究进展。包括资源研究、类型研究、区域研究、跨学科研究等。其中,资源研究主要有对旅游地貌资源的定义、调查、分类、评价、开发、规划与管理以及保护等。类型研究可以细分为对岩类风景地貌和营力风景地貌的研究。岩类风景地貌包括丹霞地貌、喀斯特地貌、张家界地貌、嶂石岩地貌。营力风景地貌包括冰川地貌、风沙地貌、海岸地貌、山崩地貌等。在区域旅游开发的影响下,区域地貌研究逐渐向区域旅游地貌研究延伸。随着旅游地貌学研究内容的拓展,该学科逐渐向其他学科渗透。笔者讨论并构建中国旅游地貌学的学科体系。     

郑洛地区史前聚落遗址环境驱动因子分析

在史前聚落遗址研究中,不同研究区的聚落遗址在空间和时间尺度上差异较大,较难获取一致性的分级评定标准。该文使用K均值聚类法代替专家打分过程,辅以图像分析和SPSS数据探索百分位法并加以调整,对郑洛地区史前聚落遗址所在的地貌、土壤、坡向、坡度和高程因子进行分析,确定各因子分级标准和等级值。研究结果表明:地貌、土壤、坡向、坡度、高程5个因子在4个文化时期分别基于遗址数高低的自然K均值聚类形成适宜度高、较高、中、较低、低5个等级。地貌、土壤的偏好顺序在3个相邻时期的相关性系数逐渐升高并放缓,即史前人类遗址对其优先选择度逐渐产生固化;史前人类对丘陵地貌类型的选择度不断下降,对黄土梁塬、褐土、东南坡向的选择由少变多,对黄土台塬、两合土、缓坡的偏向度一直处于较高水平。该文成果对于用现代的地貌、土壤数据研究史前聚落遗址分布以及对新遗址发掘具有参考价值。     

中国旅游地貌学研究进展与学科体系形成

该文在综述旅游地貌研究文献的基础上，评述了旅游地貌学建立前后该学科理论与方法的研究进展。包括资源研究、类型研究、区域研究、跨学科研究等。其中，资源研究主要有对旅游地貌资源的定义、调查、分类、评价、开发、规划与管理以及保护等。类型研究可以细分为对岩类风景地貌和营力风景地貌的研究。岩类风景地貌包括丹霞地貌、喀斯特地貌、张家界地貌、嶂石岩地貌。营力风景地貌包括冰川地貌、风沙地貌、海岸地貌、山崩地貌等。在区域旅游开发的影响下，区域地貌研究逐渐向区域旅游地貌研究延伸。随着旅游地貌学研究内容的拓展，该学科逐渐向其他学科渗透。笔者讨论并构建中国旅游地貌学的学科体系。     

土壤类型遥感识别推理决策器研究

介绍了干旱区土壤类型遥感识别推理决策器的设计原理与实现方法。在用TM遥感图像对土壤类型进行非监督分类的基础上，建立了正向推理与逆向推理相结合的推理机制，对土壤类型进行分类识别决策。用知识表示的产生式规则与框架式规则相结合的数据结构表示土壤学专家的土壤分类识别知识。用像结构模式建立了土壤分类识别的规则，构造了土壤分类判决树，并用典型像例模式进行了各类型土壤判据文件的组织。用该方法对新疆天山北麓阜康试验区的土壤分类识别进行了试验研究。结果表明，该方法分类精度可靠，为干旱区土壤分类识别开辟了一条新的途径。