遥感影像混合像元的分解——基于加权后验概率的支持向量机分类算法

混合像元是遥感影像中普遍存在的现象,对此,本文提出基于加权后验概率的支持向量机进行影像混合像元分解。该分类算法可判定端元种类的同时得到每种地物的后验概率,从而进行非线性模型的混合像元分解。由于加权后验概率的支持向量机分类算法能够减少分类器受土地覆盖类型模糊样本点的干扰,因此,改善了非线性混合像元分解模型的精度。首先,由样本点计算得到核函数参数值,然后,计算影像中每一种土地覆盖类型的后验概率,将其作为各个两类支持向量机分类器的权系数并求得多类后验概率值,确定影像每一种土地覆盖类型并得到丰度值。本文采用TM多波段遥感影像验证该方法的可行性,实验区位于我国东北部的大兴安岭中北段地区,土地覆盖类型包含农田、居民地、水体、荒地等。将本文提出的混合像元分解方法结果与标准支持向量机模型分解的结果对比表明,以加权后验概率的支持向量机遥感影像混合像元分解方法精度优于标准支持向量机模型。     

基于支持向量机的水资源预测模型

水资源信息的预测可以为水资源的合理调配、管理和规划提供依据,为提高拟合和预测精度,建立基于支持向量机的水资源信息预测模型,采用捕鱼算法对其参数优化,并应用于地下水水位预测的实例分析,且拟合及预测精度均较高,与神经网络模型方法所取得的结果进行比较,能取得更好效果,表明将回归支持向量机用于水资源信息的拟合、预测是可行的。     

基于支持向量机的水资源预测模型

水资源信息的预测可以为水资源的合理调配、管理和规划提供依据,为提高拟合和预测精度,建立基于支持向量机的水资源信息预测模型,采用捕鱼算法对其参数优化,并应用于地下水水位预测的实例分析,且拟合及预测精度均较高,与神经网络模型方法所取得的结果进行比较,能取得更好效果,表明将回归支持向量机用于水资源信息的拟合、预测是可行的.     

基于支持向量机的岩石薄片图像分割

支持向量机是对传统学习分类方法的一个良好替代,特别是小样本、高维的情况下,有着良好的泛化能力,利用支持向量机良好的分类特性,将图像分割的问题转化为分类问题,对岩石薄片图像进行分割实验.通过实验表明：支持向量机对于分割颜色分布不均匀、边缘模糊的岩石薄片图像,有很好的应用前景.     

基于支持向量机的新闻事件类型识别

新闻事件类型识别的核心是文本分类问题,可利用模式识别或者机器学习来解决。互联网中的新闻事件种类多样,各类事件都有不同的结构特征,在自然语言中的表达方式也多种多样,基于模式识别的事件抽取难以覆盖全部的事件表达模式,识别召回率不高。本文使用机器学习方法来进行新闻事件的抽取,设计了词法、句法和语义三类不同类型的特征,并基于支持向量机实现新闻事件的类型识别。支持向量机模型适合解决自然语言这类高维数据的分类问题,能够有效捕捉不同特征之间的分类差异,具有较好的准确率和召回率。     

基于支持向量机的Internet网络延时分析与预测

针对基于Internet的网络控制系统,采用Socket通信方式构建了网络控制系统的通信平台,在此平台上对网络延时进行测试、基于时间序列的分析方法,对Internet网络延时特性以及延时时间序列的自相关性进行统计分析;进而提出了基于支持向量机的网络延时预测方法。仿真结果说明,支持向量机预测网络延时具有较高的正确率。     

一种贝叶斯和支持向量机相结合的相关反馈策略

相关反馈技术在提高图像检索性能方面发挥着重要作用,但图像检索过程中的相关反馈存在反馈次数过多,反馈效果不够理想等问题。为解决上述问题,提出一种贝叶斯和支持向量机相结合的反馈算法。实现方法是:用贝叶斯分类器对图像库进行分类,达到压缩图像库的目的,然后用支持向量机分类器对压缩之后的图像库进行分类,并反馈最终结果。研究结果表明,与支持向量机和贝叶斯算法相比,在很少的反馈次数下,该方法明显提高了反馈效果。     

基于Gabor变换和支持向量机的手写体字符识别算法

针对在手写字符识别中由于书写习惯和风格的不同造成字符模式不稳定的问题,将支持向量机SVM方法用于手写字符的识别.算法首先采用Gabor变换提取手写字符图像的特征参数,然后采用提取的特征训练SVM分类器.再应用SVM分类器分类和判别手写字符.实验表明这种方法具有良好的车牌识别效果,较强的鲁棒性,较大的应用价值.     

基于支持向量机的男性血清瘦素参考值空间分布规律

血清瘦素医学指标目前并没有准确的临床正常参考值范围,为建立更全面的制定标准,分析了中国健康成年男性的血清瘦素参考值与地理因素的关系。收集中国102个市(县)10707例健康成年男性的血清瘦素参考值,分析其与24项地理指标的相关性,提取出其中存在相关关系的7项地理指标,建立支持向量机模型,并用该模型预测出全国2322个观测点健康成年男性的血清瘦素参考值。最后用ArcGIS软件进行地统计分析,经析取克里金插值,绘制中国健康成年男性血清瘦素参考值的地理分布图。研究表明中国健康成年男性的血清瘦素参考值与经度、纬度、海拔高度、年平均气温、气温年较差、表土阳离子交换量、表土容重存在相关关系;其参考值整体分布规律呈现从西北向东南递增的趋势。     

基于支持向量机理论的地下水动态遥感监测模型与应用

地下水是我国内陆干旱地区水资源的重要组成部分,也是极为敏感的生态环境因素之一。地下水动态变化影响着绿洲和湿地的演化,以及土地资源的开发。西北地区地下水监测网尚不完善,动态资料相对缺乏。遥感技术可以弥补传统地下水位监测手段的不足。由于降水极少,西北干旱区地表反射率与地下水水位埋深关系极其密切。选用归一化植被指数(NDVI)、地表温度(LST)数据,应用支持向量机回归方法,建立西北干旱地区地下水位遥感监测模型。提取MODIS影像中的NDVI和LST产品上的地表温度和植被指数信息,作为模型的输入,通过合理选择核函数进行支持向量机的回归分析,从而建立地表植被指数、地表温度与地下水位的相关数学模型,并分析了不同核函数所拟合结果。在河西走廊疏勒河流域的研究成果表明,运用MODIS数据开发地下水动态模型反演水位变化是可行的,模型拟合的结果比较符合实际情况,尤其是对于细土平原地下水浅埋地区模型应用效果更为理想。一次多项式核函数适合模拟埋深小于3m浅埋地下水,径向基函数RBF核函数和三次多项式核函数法则更适合模拟较大埋深情况。开发的地下水位遥感监测模型可为西北干旱区水循环研究和流域水资源管理提供技术手段。     

基于机器学习的参考作物蒸散量估算研究

参考作物蒸散量（Reference Evapotranspiration, ET₀）的准确估算对区域水资源管理和分配、流域水量平衡以及气候变化等研究具有重要作用。新疆地处我国西北干旱地区,水资源供需矛盾尖锐,精确估算该地区的ET₀有助于其科学合理地调配水资源,缓解水资源供需压力。FAO推荐的Penman-Monteith法是计算ET₀的标准方法,但该方法需要多项气象因子,而新疆地区气象站点较少且分布不均,精确完备的气象数据在新疆大部分区域难以获取。因此,如何使用有限气象因子获取高精度的ET₀在新疆地区备受关注。本文基于中国气象数据网提供的新疆地区1980—2019年的地面气候资料日值数据集,在日和月尺度下,通过对最高气温T_max、最低气温T_min、平均气温T_avg、风速U₂、相对湿度RH和日照时数n共6项气象因子进行敏感性分析,形成不同的气象因子组合;然后使用SVM、RF、GBDT和ELM 4种机器学习算法,以FAO-56 PM计算值为标准值,对新疆地区的ET₀进行了拟合建模;最后,从拟合精度、稳定性和计算代价3个方面对模型进行评价。研究表明：① 在新疆地区,ET₀对RH、T_max和U₂敏感系数级别为高,平均敏感系数分别为-0.516、0.283和0.266;n为中等,平均敏感系数为0.124;T_min和T_avg为低,平均敏感系数分别为-0.016和-0.003;② 在日尺度,各算法在RH、T_max、U₂和n这4项气象因子为输入时精度较高（RMSE<0.5 mm/day,R²>0.95）,可对ET₀进行精确估算;在月尺度,各算法使用RH、T_max和U₂这3项参数便可对ET₀进行精确估算。SVM和GBDT这2种算法在日尺度和月尺度都有较好的适用性,可在相应尺度下使用较少气象因子替代FAO-56 PM公式对ET₀进行估算。     

近20年来福州城市热环境变化遥感分析

城市热环境是城市微气候的重要组成部分,已成为近年来的研究热点。受制于卫星传感器较低的热红外波段空间分辨率,此类数据反演得到的地表温度难以反映城市热环境的实际情况。为解决这一困境,本文利用空间降尺度HUTS算法反演得到30 m空间分辨率的福州市中心城区1994年5月12日、2003年5月29日和2016年7月27日3个时相的地表温度影像。在此基础上,结合土地利用等数据对热环境的时空变化做定量分析,并进一步引入景观指数,分析近20年间福州市中心城区高温度等级斑块的形态变化。结果表明：① 近20年间随着城市拓展,福州市建成区的高温区域面积从35.75 km²增加到184.11 km²,高温度等级斑块不断从市中心向四周扩散;② 市中心的特高温斑块和高温斑块趋向破裂、分散,聚集程度下降,次高温斑块的面积与占比均大幅提升,成为建成区内高温区域的主要组成部分;③ 城市热岛比例指数URI由0.39上升到0.52,热岛效应明显加强。总体上,近20 a间福州市建成区的热环境变化较大,其中鼓楼区南部、台江区和晋安区南部的高温区域聚集现象有所改善,而仓山区、马尾区和闽侯县的大部分区域在经历快速城市化过程后温度等级明显升高。     

长江三角洲城市群热环境安全格局及土地利用变化影响研究

城市化进程的加快对区域热环境具有重要影响,热环境的改变会引发一系列生态环境问题,科学地评价城市群热环境安全对于城市发展的规划布局和建设舒适的人居环境具有重要意义。本文利用多期MODIS地表温度数据产品,在构建热环境安全等级分级标准的基础上,对长江三角洲城市群热环境安全格局时空变化特征和土地利用变化的影响进行了探讨。结果表明：① 2015年长江三角洲城市群热环境不安全区域多分布于城市建成区及建成区周围,以南京、上海、杭州和宁波等城市形成的“Z”型区域最明显,临界安全区域多分布于郊区,较安全区域集中分布于长江以北平原区域,安全区域则主要分布于杭州及杭州以南山地、丘陵区,太湖大部分区域以及长江三角洲城市群北部区域;② 2005-2015年长江三角洲城市群热环境不安全区域、临界安全区域、较安全区域和安全区域分别呈现扩张、小幅增长、缩减和先缩减后扩张趋势;③ 土地利用结构中建设用地比例过高和林地比例过低是导致热环境安全等级下降的主要原因,其次,建设用地侵占大量耕地也是导致热环境不安全区域扩张的主要原因。     

大连市城区绿地时空特征的热环境效应研究

本文选择大连市沙河口和西岗区为研究区,以Landsat ETM、SPOT等数据为基础,通过遥感解译和反演得到1999年和2013年研究区内绿地及地表温度空间分布及演变特征,结合温度-植被指数（TVX）空间分析法测度城区发展过程中绿色空间减退所引起的热环境效应,以提出更有针对性的城市气候变化适应性规划。研究结果表明：（1）1999-2013年,研究区绿地面积减少43.8%,绿地斑块增加42.9%,城市绿地呈现面积减少、空间分布碎化的演变特征。其中,森林绿地、公园绿地和街区绿地转化为建设用地的贡献率分别为43.8%、42.9%和13.3%,街区绿地因原始面积小且转化率高,被建设用地侵占最为严重。（2）1999-2013年,研究区地表温度最高值上升5.2 K,地表温差增加1.7 K,地温聚集区间由301.6 ~304.7 K上升至306.5~310.9 K,热环境效应加剧。（3）TVX模型追踪结果显示,快速城市化过程中研究区内城市绿地转化为建设用地引起植被覆盖度下降和地表温度上升,其中街区绿地被侵占造成的地表热环境效应大于公园绿地和森林绿地。     

基于局地气候分区体系的福州城市热环境研究

局地气候分区体系(LCZ)能够有效建立城市气候与空间形态间的定量关系,揭示城市内部热环境分异特征,是当前备受关注的城市热环境研究方法。本文以我国新晋"火炉城市"福州的主城区为研究区,使用2019年9月22日过空的Landsat-8影像,对基于LCZ的热环境空间分布特征与LCZ类间/类内差异进行分析,并就福州城市热环境的改善提出规划建议。研究表明:(1)福州主城区以密集的中、低层连片建筑为主,并呈集聚式分布;(2) LCZ各类间存在明显的地表温度差异,大型低层建筑(LCZ 8)的温度最高,达41.56℃,密集低层建筑(LCZ 3)和工业厂房(LCZ 10)次之,分别为40.90℃和40.39℃,而茂密树木(LCZ A)和水体(LCZ G)的温度最低,均值为29.94℃;(3)根据福州城市发展的时空特征,将主城区分为二环区与三环区进行LCZ类内温度差异的比较分析,可以发现主城区内的主要LCZ建筑类别存在0.5～1.5℃的类内差异,造成这一差异的主要成因包括植被、水体等环境要素配置、建筑布局与邻近效应;(4)建筑层高与地表温度呈现显著的负相关关系(r=-0.858,p<0.001),并...     

近20年京津唐地区不透水面变化的遥感监测

不透水面是衡量城市化程度的重要指标之一,对京津唐城市群的不透水面进行深入研究,可以量化城市群扩张过程及其影响,对该区域多城市协调发展及规划布局具有重要意义。本文结合高分辨遥感影像、生长季及落叶季的Landsat TM遥感影像和夜间灯光数据等,采用分类和回归树（Classification and rRegression Tree, CART）算法,构建了适于京津唐地区不透水面盖度提取的技术方案,获取了京津唐地区1995-2016年共5期地表不透水面盖度专题信息,并分析了地表不透水面的时空演变规律,结论为：① 适于京津唐地区不透水面盖度提取的CART算法的最佳输入变量组合为：生长季和落叶季的Landsat TM图像以及对应的夜间灯光数据;其次为生长季Landsat TM遥感图像和夜间灯光数据组合方案。利用该组合方案,ISP估算输出结果的交叉验证精度R值可以达到约0.85,可以满足地表不透水面纵向对比分析的需要。② 从地表不透水面总面积数量值来看,1995-2016年京津唐主体城市区域整体上呈增长趋势,其中2011-2016年地表不透水面积增加愈加明显;③ 从地表不透水面盖度值的高低来看,1995-2016年京津唐中、高盖度不透水面的占比都是在不断增长的,低盖度不透水面占比存在少量下降现象,且京、津、唐3城市的主体城区各阶段变化差异较大,反映出了各城市扩张具有各自不同的时空演变特征。     

基于移动激光扫描点云特征图像和SVM的建筑物立面半自动提取方法

建筑物立面是城市地物的重要组成部分,而移动激光扫描是获取城市地物三维信息的重要手段之一。本文提出了一种基于移动激光扫描点云的建筑物立面半自动提取算法。该方法首先构建研究区水平网格;然后计算局部点云几何特征,并且将特征投影到水平网格生成点云特征图像;接着基于支持向量机（Support Vector Machine,SVM）对建筑物立面网格进行粗提取;最后使用网格属性（形状系数、网格面积、最大高程）对粗提取结果进行过滤,并将结果反投影到三维空间中得到精确的建筑物立面。以卡内基梅隆大学的移动激光扫描点云进行试验后表明,本算法能够较好地提取出建筑物立面,提取精度为84%,召回率为90%,数据修正后精度为88%,召回率为91%。通过与现有算法对比,本文提出的算法具有较高精度。     

郑州市市区风环境模拟研究

城市风环境是城市微气候研究的一个重要方向,对分析城市热岛效应、空气流通等具有重要意义。本文以郑州市市区为例,使用1971—2018年气象观测数据、2018年建筑分布数据（OSM）和2016年资源三号卫星数据作为数据源,通过运用气象学和GIS技术结合的方法,探究潜在通风廊道,科学量化城市形态对风环境的影响。研究首先借助WindNinja软件,对城市背景风环境进行模拟分析,该计算方法提高了风道定位的精度。然后利用卫星遥感数据制作了数字高程模型（DSM）,结合OSM计算下垫面地表粗糙度。进一步借助ArcGIS软件,利用最小成本路径法（LCP）确定城市潜在通风廊道的位置。结果表明：① 郑州市近年来平均风速缓慢下降,平均每10年下降0.26 m/s;全年主导风向东北风进入城市后受城市形态影响在京广铁路线附近以西逐渐转为东北偏东风,其中在京广快速路以东风速较高,在京广快速路以西风速较低;② 金水区西部、中原区、二七区以及管城区的地表粗糙度较高,通风环境较差;金水区东部和惠济区的地表粗糙度较低,通风环境较好;③根据盛行风向模拟的潜在通风廊道,其共同特点是趋向于低粗糙度的地区。     

基于最优极化特征组合的SAR影像湿地分类

快速、准确的湿地地物分类是实现湿地精准监测的基础。为进一步研究湿地地物显著极化特征对分类结果的影响,提出了基于最优极化特征组合的SAR影像湿地分类方法。该方法利用箱型图等方式,在特征选择因子等准则下从多种极化分解方法选择最优极化特征进行组合,并在此基础上实现分类。首先,为了简化极化合成孔径雷达（Polarimetric Synthetic Aperture Radar, PolSAR）影像并降低其斑点噪声,对互易处理后的极化SAR影像进行多视化和精致Lee滤波。然后,进行6种极化分解,得到多种极化特征。再之,利用箱型图、Cloude-Pottier平面散点图和均值散点图详尽分析上述极化特征和双台河口湿地典型地物散射机制间的相关性,并据此在特征选择因子、特征判断因子、H/α平面等和均值标准差的准则下选择最优极化特征组合。最后,以上述最优极化特征组合为输入,设计支持向量机（Support Vector Machine, SVM）分类器,实现湿地的最优分类。本文以辽宁省盘锦市辽河入海口双台河口湿地为例,采用2016年7月的C波段Radarsat-2全极化数据验证最优极化特征组合的有效性。结果表明：① Cloude-Pottier分解的H、A和α、MCSM （Multiple-Component Scattering Model ）分解的表面散射、Pauli分解的T₃₃与Yamaguchi3分解的表面散射和二面角散射为最优极化特征;② 使用最优极化特征组合不仅可以减少极化特征冗余,还可以提高各湿地地物的生产者精度、分类总精度及Kappa系数,其中各湿地地物的生产者精度提高1%~5%,分类的总精度可达到94.25%,Kappa系数达到93.63%。     

Stability of Spatial Structure of Urban Agglomeration in China Based on Central Place Theory

This paper brings forward the concept of stability of the spatial structure of urban agglomeration(UA)based on Central Place Theory by introducing centrality index and fractal theory.Before assessment,K=4 is selected as parameter to calculate centrality index and fractal dimension(K represents the quantitive relationship between city and the counties in Central Place Theory),and then found the number of nodes,the type of spatial structure,the spatial al-location of nodes with different hierarchy affecting the stability of spatial structure.According to spatial contact direction and the level of stability,UAs in China are classified into five types.Finally,it is posed as a further question that how to use hierarchical relation K=6 and K=7 in central place system to coordinate with the assessment of stability of spatial structure is brought forward.