時(shí)空異常探測(cè)理論與方法.pdf

1、時(shí)空異常很可能是一類當(dāng)前未知的、潛在有用的重要信息，代表地理現(xiàn)象或地理過(guò)程的特殊性。時(shí)空異常探測(cè)已在環(huán)境保護(hù)、地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)、地球物理勘探和化探數(shù)據(jù)分析、公眾安全與衛(wèi)生等領(lǐng)域受到很大關(guān)注。本文圍繞時(shí)空異常探測(cè)理論與方法展開研究，提出了空間、時(shí)空異常探測(cè)的若干方法。主要研究?jī)?nèi)容包括： （1）在基礎(chǔ)理論與方法方面，首先系統(tǒng)地回顧了現(xiàn)有空間、時(shí)空異常探測(cè)的研究成果，分析歸納了現(xiàn)有方法存在的問(wèn)題：然后，總結(jié)了時(shí)空數(shù)據(jù)的特征及分類方法，進(jìn)而

2、分析了時(shí)空異常的特征，探討了時(shí)空異常的分類方法；最后，討論了時(shí)空異常探測(cè)的框架，并將異常探測(cè)分為異常探測(cè)和異常可靠性評(píng)估兩個(gè)階段。 （2）針對(duì)基于統(tǒng)計(jì)學(xué)的異常探測(cè)方法存在的問(wèn)題，提出了基于鄰近域的空間、時(shí)空異常統(tǒng)計(jì)判別法，顧及了空間、時(shí)空的基本特性。該方法通過(guò)為每個(gè)對(duì)象建立空間、時(shí)空鄰近域，并在鄰近域內(nèi)使用“k倍標(biāo)準(zhǔn)差”準(zhǔn)則判別對(duì)象專題屬性的異常性。進(jìn)而，發(fā)展了有約束的空間異常探測(cè)方法。 （3）針對(duì)現(xiàn)有空間聚類方法大都只

3、考慮空間距離、忽略專題屬性相似性的問(wèn)題，本文提出了基于雙重距離的空間聚類方法（DDBSC），將所有空間鄰近且專題屬性相似的空間對(duì)象聚為一類，并在聚類結(jié)果中探測(cè)空間異常。為適應(yīng)空間局部密度差異的特性，提出了密度自適應(yīng)的空間聚類方法（ADBSC），并與專題屬性概念格方法結(jié)合，進(jìn)而探測(cè)空間異常。 （4）為了使用聚類方法探測(cè)時(shí)空異常，本文提出了基于專題屬性概念格的時(shí)空聚類方法（CLBSTC）。CLBSTC綜合運(yùn)用ADBSC聚類和概念格構(gòu)

4、造方法，首先將時(shí)空上鄰近的、專題屬性概念格相同的對(duì)象聚為一類，然后在聚類結(jié)果中探測(cè)未歸屬任何時(shí)空簇的時(shí)空異常。 （5）在運(yùn)用智能計(jì)算探測(cè)空間、時(shí)空異常方面，本文將BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引入空間、時(shí)空異常探測(cè)過(guò)程，探討了相應(yīng)的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、學(xué)習(xí)樣本的設(shè)計(jì)、學(xué)習(xí)規(guī)則等內(nèi)容；然后將網(wǎng)絡(luò)輸出結(jié)果與原始數(shù)據(jù)的距離定義為異常度，進(jìn)而探測(cè)空間、時(shí)空異常。通過(guò)多組實(shí)驗(yàn)表明，在輸入向量中加入空間、時(shí)空聚類編號(hào)和異常數(shù)據(jù)項(xiàng)相關(guān)的專題屬性項(xiàng)時(shí)，BP神

5、經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸出誤差最小，探測(cè)的空間、時(shí)空異常最為穩(wěn)定。 （6）由于空間、時(shí)空數(shù)據(jù)本身和計(jì)算過(guò)程都不可避免地帶有不確定性，因此需要對(duì)探測(cè)結(jié)果進(jìn)行可靠性評(píng)估。本文將異?？煽啃栽u(píng)估分為異常過(guò)濾和異常評(píng)價(jià)兩個(gè)步驟，提出了基于關(guān)聯(lián)規(guī)則的時(shí)空異常過(guò)濾方法，從候選異常集合中剔除所有符合關(guān)聯(lián)規(guī)則的數(shù)據(jù)。為了定量評(píng)價(jià)時(shí)空異常的可靠性，本文在關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘表的基礎(chǔ)上，提出了異常支持度和置信度的概念，用于描述異常的可靠性。為了有效獲取空間、時(shí)空關(guān)聯(lián)規(guī)則，本