支持向量机方法在南京太阳总辐射推算中的应用

利用1981、1996和2001年逐日南京站太阳总辐射和日照时数观测资料,建立了基于支持向量机(support vector machine,SVM)方法的太阳总辐射推算模型,预测了1982、1997和2002年的太阳总辐射,并把推算结果和采用线性的气候学方法所得到的推算结果分别与实测值进行对比。采用线性方法得到的1982、1997和2002年的太阳总辐射预测值与实测值间基于1:1线的决定系数(R~2)分别为0.800、0.859和0.838,均方根误差(RMSE)分别为3.250、2.649和2.925 MJ·m~(-2)·d~(-1)。采用SVM方法得到的1982、1997和2002年的R~2分别为0.894、0.938和0.936,RMSE分别为2.353、1.726和1.804 MJ·m~(-2)·d~(-1)。SVM方法得到的太阳总辐射预测值与实测值之间的误差较小,预测精度高于线性方法,更适用于实际太阳总辐射的计算。     

特高压工程施工利用高分二号遥感影像进行水土保持远程监测研究

论述了遥感影像中图像正射校正、图像融合和支持向量机等遥感技术在国产高分二号影像中的应用,并展示了其研究成果应用于特高压工程水土保持远程监测效果。在实施中,对特高压工程施工期和试运行期分别进行监测,首先利用图像正射校正、影像融合以及支持向量机分类等遥感技术获取特高压工程水土保持远程监测各个要素面积,即施工期扰动土地总面积,试运行期扰动土地的整治面积、可恢复林草植被面积和林草类植被面积,进而计算水土保持效果评价的3个评价指标,即扰动土地整治率、林草植被恢复率和林草覆盖率。将研究成果应用于锡盟-山东特高压交流输变电施工过程中,实验结果表明,高分二号遥感影像技术能够有效应用于特高压工程水土保持远程监测,为特高压工程水保监督提供了优质低价、可长期持续的一种远程监测方法。     

基于不确定性的大样本集抽样设计

本文研究是针对全球森林覆盖变化检测系统的大训练样本选择的优化问题。样本自动标记系统自动标记了"千万个"代表森林和非森林的像元。为了提高精度和效率,我们需要从千万个样本的大样本集中选择对训练分类器有益的样本。本文提出了两种方法:第一种方法是传统的分层等距离采样;第二种方法是基于不确定性的样本优化,通过研究相同样本间的相似性度量指标、样本不确定性度量指标及样本特征空间分布,来实现基于不确定性的训练样本选择策略。实验通过精度评价验证了基于不确定性的采样策略能比传统的分层等距离采样策略获得好的效果。     

分数阶傅里叶变换联合支持向量机的建筑物变形预测

提出一种分数阶傅里叶变换(fractional Fourier transformation, FrFT)与支持向量机(support vector machine, SVM)相结合的建筑物变形组合预测模型。首先利用FrFT对变形时间序列进行多尺度分析,将复杂时间序列分解为一系列结构较为简单的子序列;然后利用SVM对每个子序列分别建立预测模型,通过将各个子序列的预测结果进行综合叠加,得到最终预测结果;同时考虑到SVM模型参数选择的难题,提出一种改进果蝇优化算法(improved fruit fly optimization algorithm, IFOA)对其进行全局寻优,提升预测性能。以西南地区某混凝土坝变形实测数据为例开展验证实验,结果表明,本文组合预测模型能够充分挖掘数据中隐含的趋势性和规律性信息,获得较高的预测精度。     

Data-based modelling approach for variable density flow and solute transport simulation in a coastal aquifer

Data-based models, namely artificial neural network (ANN), support vector machine (SVM), genetic programming (GP) and extreme learning machine (ELM), were developed to approximate three-dimensional, density-dependent flow and transport processes in a coastal aquifer. A simulation model, SEAWAT, was used to generate data required for the training and testing of the data-based models. Statistical analysis of the simulation results obtained by the four models show that the data-based models could simulate the complex salt water intrusion process successfully. The selected models were also compared based on their computational ability, and the results show that the ELM is the fastest technique, taking just 0.5 s to simulate the dataset; however, the SVM is the most accurate, with a Nash-Sutcliffe efficiency (NSE) ≥ 0.95 and correlation coefficient R ≥ 0.92 for all the wells. The root mean square error (RMSE) for the SVM is also significantly less, ranging from 12.28 to 77.61 mg/L.     

基于EC细网格产品在乌鲁木齐机场低能见度预测中的释用

利用2015—2018年乌鲁木齐机场航空例行天气报告(METAR报)、ECMWF(European Centre for Medium-Range Weather Forecasting)细网格数值预报产品对影响能见度的主要因子进行分析,提取与低能见度相关性高的物理量作为预报因子,采用SVM方法,分别基于Poly、RBF核函数建立乌鲁木齐机场未来21 h能见度预报模型。结果表明:(1)基于预报因子区间分类的SVM模型物理意义明确,试验结果较好;以RBF为函数建立的SVM模型(SVM-RBF)预报能力更好,其训练样本预测的TS评分0.84,准确率89.20%。(2)SVM-RBF模型的检验样本中,预报准确样本的预报误差整体偏小;在漏报样本中则有能见度越低、预报误差越大的特点,模型的振荡性明显。(3)结合NCEP/NCAR再分析资料研究SVM-RBF模型对天气过程的预报表现,发现模型对于特定天气形势下引发的低能见度天气,预报误差较小且预报提前量较大。     

Assessment of calanchi and rill–interrill erosion susceptibilities using terrain analysis and geostochastics: A case study in the Oltrepo Pavese,Northern Apennines,Italy

Soil erosion is one of the most important environmental problems distributed worldwide. In the last decades, numerous studies have been published on the assessment of soil erosion and the related processes and forms using empirical, conceptual and physically based models. For the prediction of the spatial distribution, more and more sophisticated stochastic modelling approaches have been proposed – especially on smaller spatial scales such as river basins. In this work, we apply a maximum entropy model (MaxEnt) to evaluate badlands (calanchi) and rill–interrill (sheet erosion) areas in the Oltrepo Pavese (Northern Apennines, Italy). The aim of the work is to assess the important environmental predictors that influence calanchi and rill–interrill erosion at the regional scale. We used 13 topographic parameters derived from a 12 m digital elevation model (TanDEM-X) and data on the lithology and land use. Additional information about the vegetation is introduced through the normalized difference vegetation index based on remotely sensed data (ASTER images). The results are presented in the form of susceptibility maps showing the spatial distribution of the occurrence probability for calanchi and rill–interrill erosion. For the validation of the MaxEnt model results, a support vector machine approach was applied. The models show reliable results and highlight several locations of the study area that are potentially prone to future soil erosion. Thus, coping and mitigation strategies may be developed to prevent or fight the soil erosion phenomenon under consideration. © 2020 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于SVM测井数据的火山岩岩性识别——以辽河盆地东部坳陷为例

辽河盆地东部坳陷储集层由火山多期喷发形成,岩相岩性复杂,岩性以中、基性火山岩为主.本文将火山岩的岩心及岩矿鉴定资料与测井数据进行整合,应用测井数据建立支持向量机(SVM)两分类和多分类岩性识别模式.首先,深入研究支持向量机二分类及"一对一"、"一对多"和有向无环图三种经典多分类算法的基本原理及结构;然后,总结研究区域火山岩岩石特征,分析测井数据的测井响应组合特征,选择40口井中岩心分析和薄片鉴定资料完整、常规五种测井曲线(RLLD,CNL,DEN,AC,GR)齐全的1200个测井数据作为训练样本,构造三种支持向量机岩性识别模式;最后,对4测试井中800个测井数据进行岩性识别,识别结果与取心段岩心描述和岩心/岩屑薄片鉴定资料对比,实验结果表明有向无环图更适合辽河盆地火山岩的识别,识别正确率达到82.3%.     

基于MODIS谱纹信息融合的海洋溢油检测方法

鉴于仅依赖光谱特征或纹理特征的传统溢油检测算法的信息检测精度较低的问题,本文提出了一种新的光学遥感数据的谱纹海面溢油检测方法。谱是光学遥感数据的油膜敏感波段图像,纹是利用灰度共生矩阵计算获得的图像纹理特征,将这些特征相结合,引入支持向量机方法（Support Vector Machine,SVM）,建立谱纹海面溢油检测模型。本文以2006年渤海溢油事故为例,利用中等分辨率成像光谱仪MODIS的光学遥感数据对溢油进行检测,MODIS的第2波段为油膜敏感波段,所以,第2波段图像即为选取的谱特征,经过对各个纹理特征的分析得到,均值、对比和相关3个特征量可作为溢油提取的纹理特征。检测结果的总体精度达91.23%。试验结果表明,将MODIS图像的光谱特征和纹理特征相结合,可有效地对渤海海洋油膜信息进行检测,并具有很强的抑制噪声能力。     

面向对象的航空高光谱图像混合分类方法

传统的高光谱分类通常仅考虑单一像元的光谱或纹理特征,分类后容易出现地物破碎的现象。鉴于此,本文提出了一种面向对象的混合分类方法,将面向对象的分割结果与传统的像元级分类结果进行有机融合,充分利用对象的光谱特征和空间结构特征。在此基础上,引入了2种具体的混合分类方法,即多尺度分割的SVM分类和多波段分水岭分割的SVM分类。前者将地物光谱的可变性进行弱化处理,转化为多尺度均质对象单元进行分类;后者融入了地物的空间信息和形态学特征,对分割得到的同质区域进行分类。将这2种分类方法应用于航空高光谱数据,实验结果表明：面向对象的混合分类方法的总体精度分别为92.63%和96.13%,与传统的像元级分类法相比,分别提高了10.14%和13.64%,有效地解决了分类后地物的破碎现象。