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点集数据不规则形状时空异常聚类模式挖掘研究

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武汉大学学报（信息科学版） 2017年第7期42卷 924-930页

作者：万幼周脚根翁敏武汉大学资源与环境科学学院湖北武汉430079 中国科学院亚热带农业生态研究所湖南长沙410125

传统扫描统计方法在进行时空异常聚类模式挖掘时,受扫描窗口形状的限制,不能准确地获取聚类区域形状。提出一种改进的不规则形状时空异常聚类模式挖掘方法stAntScan。新方法基于26方位时空邻近单元格构建时空邻接矩阵,再对蚁群最优化扫... 详细信息

传统扫描统计方法在进行时空异常聚类模式挖掘时,受扫描窗口形状的限制,不能准确地获取聚类区域形状。提出一种改进的不规则形状时空异常聚类模式挖掘方法stAntScan。新方法基于26方位时空邻近单元格构建时空邻接矩阵,再对蚁群最优化扫描统计方法进行改进,使其能适应三维大数据量的时空区域扫描。模拟数据和真实微博签到数据的实验证明,stAntScan能有效地识别时空范围内的不规则形状异常聚类,并且准确性较经典的SaTScan方法高。

关键词：时空聚类时空异常空间点模式空间数据挖掘时空数据挖掘

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大震前区域地震活动应变场的时空异常特征

地震 2019年第2期39卷 63-76页

作者：罗国富屠弘为丁风和宁夏回族自治区地震局宁夏银川750001 青海省地震局青海西宁810001

本文基于自然正交函数展开方法,以地震应变为变量,计算1980年以来中国大陆7级以上大震前的地震应变,提取出大震前区域地震活动应变场的时空异常。结果表明大震前时间因子在平稳背景上会出现突跳上升或突跳下降异常变化。一般情况下,前4... 详细信息

本文基于自然正交函数展开方法,以地震应变为变量,计算1980年以来中国大陆7级以上大震前的地震应变,提取出大震前区域地震活动应变场的时空异常。结果表明大震前时间因子在平稳背景上会出现突跳上升或突跳下降异常变化。一般情况下,前4个应变场中至少有3个出现异常变化,异常分布具有多分量特点,出现的最早时间大约在震前3年,少数出现在震前1～6个月。对比应变场时间因子异常与研究区域每个网格单元(0.5°×0.5°)内的地震能量时间因子异常形态的相似性、时间的一致性,找出地震应变场空间异常位置。结果表明,多数大震前的空间异常分布在主震震中周围;少数大震的空间异常远离主震震中。产生这种现象的原因是大震前与主震不同距离的单元网格内发生中短期或者临震的震群、显著地震等地震活动性异常。

关键词：地震应变场自然正交函数展开方法时空异常中国大陆

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基于变点的时空异常模式研究

测绘科学 2009年第2期34卷 28-29,32页

作者：李晶晶李光强赵地肖昕中南大学国土与测绘工程系长沙410083 中南大学信息科学与工程学院长沙410083

异常模式的探测具有很好的实用价值和生产指导意义,本文首先对目前国内外时空异常模式方面的研究工作做了介绍。然后基于时空变点的概念给出了时空异常的定义,在此基础上结合大气污染监测数据对基于变点的时空异常模式进行探测。

关键词：时空异常时空变点时空邻居函数差异

基于模糊聚类的CO_2数据流时空异常模式的研究

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计算机应用研究 2016年第8期33卷 2353-2357页

作者：刘莘张赛男徐州医科大学医学信息学院江苏徐州221004 中国矿业大学环境与测绘学院江苏徐州221008 中国人民解放军理工大学指挥信息系统学院南京210007

传统的异常检测算法不能区分CO_2数据流的异常类型,为了有效识别因泄漏造成CO_2数据流的异常,提出了基于模糊聚类的CO_2数据流时空异常模式检测算法。该算法首先利用3σ规则实现自适应阈值的异常点检测,其次提取待检测滑动窗口的特征值... 详细信息

传统的异常检测算法不能区分CO_2数据流的异常类型,为了有效识别因泄漏造成CO_2数据流的异常,提出了基于模糊聚类的CO_2数据流时空异常模式检测算法。该算法首先利用3σ规则实现自适应阈值的异常点检测,其次提取待检测滑动窗口的特征值(均值),构建指定区间内邻居节点间的时空关系矩阵,采用模糊聚类分析相邻节点特征值的时空相关性并对其进行分类,根据分类结果确定泄漏异常概率,最后利用真实观测数据对算法进行验证并对参数的选取进行分析。实验结果表明该算法能有效地识别因泄漏造成的事件异常,具有较高的检测率和较低的误警率。

关键词：模糊聚类时空异常 CO2 数据流

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地理时空异常区扫描统计方法研究

地理时空异常区扫描统计方法研究

作者：闫滨中国石油大学(华东)

学位级别：硕士

时空数据是将拥有专题属性的数据增加了空间属性和时间信息而来,时空异常是指专题属性值严重偏离其时间或(和)空间邻近域内参考实体的时空实体,时空异常探测即是用某种方法寻找时空数据中的时空聚集区。时空异常区的研究有助于了解时空... 详细信息

时空数据是将拥有专题属性的数据增加了空间属性和时间信息而来,时空异常是指专题属性值严重偏离其时间或(和)空间邻近域内参考实体的时空实体,时空异常探测即是用某种方法寻找时空数据中的时空聚集区。时空异常区的研究有助于了解时空数据的分布变化和时空热点的移动特征,可以发现潜在有用的信息与规律。时空异常探测的常用方法亦由空间异常探测的方法拓展而来,其中时空扫描统计方法是时空异常探测最常用的方法之一,本文主要对地理时空异常区扫描统计方法进行研究,主要内容包括:(1)算法的研究:提出了引力搜索算法(Gravitational Search Algorithm,GSA)的两种改进方法:融合混沌优化和粒子群算法的记忆性思想改进的引力搜索算法(Chaotic PSO GSA,CPGSA),优化引力搜索算法的速度项,利用混沌序列代替合力计算和速度更新时的随机序列,改进了算法迭代后期不易收敛的问题;融合局部搜索思想改进的引力搜索算法(Local GSA,LGSA),使用心理搜索过程作为局部搜索的邻域动作,改进了算法迭代后期局部寻优能力不足的缺点,其中使用23个标准测试函数对LGSA算法的测试结果表明,LGSA的性能比GSA有了很大的提升。(2)时空扫描窗口的设计:实现了3种不同时空扫描窗口的设计,分别为:直圆柱状时空扫描窗口、倾斜圆柱状时空扫描窗口、半径可变圆柱状时空扫描窗口,并针对每种扫描窗口分别使用人工生成的测试数据集Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ进行性能测试评价,结果表明,3种形状的时空扫描窗口对它们相对应形状的时空异常有非常好的探测能力,3种窗口的设计提高了对不规则形状异常区域的探测能力。(3)算法的应用:数据采用全国2016年手足口病数据集、广东省2009年手足口病数据集与山东省2016年和2017年PM2.5数据集,利用3种时空扫描窗口和kulldorff方法进行时空异常探测,探测结果表明:针对全国2016年手足病的数据集,半径可变圆柱状扫描窗口的探测结果更好,针对广东省2009年手足口病数据集、山东省2016年和2017年PM2.5数据集,倾斜圆柱状扫描窗口的探测结果更好。

关键词：时空异常时空扫描引力搜索算法局部搜索算法优化

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地理时空异常探测方法研究及应用

地理时空异常探测方法研究及应用

作者：桂丽中国石油大学(华东)

学位级别：硕士

时空异常探测方法是时空数据挖掘的任务之一。时空异常是指与其空间和(或)时间邻域专题属性显著不同的时空实体。时空异常探测可以发现偏离整体机制的小部分数据,对这部分数据进行研究可以发现潜在的某些信息和规律,为预警以及决策提供... 详细信息

时空异常探测方法是时空数据挖掘的任务之一。时空异常是指与其空间和(或)时间邻域专题属性显著不同的时空实体。时空异常探测可以发现偏离整体机制的小部分数据,对这部分数据进行研究可以发现潜在的某些信息和规律,为预警以及决策提供依据。时空异常探测方法在公共卫生、环境保护、交通规划、犯罪学以及灾害学等领域有重要作用。时空异常是由空间异常拓展得来的,在空间异常的基础上同时考虑时间维度。空间异常是由Shekhar提出的,旨在提取而地理空间数据中的突变结构。本文对时空异常探测方法进行研究,主要研究内容包括:(1)基于遗传算法的基本原理,结合时空扫描统计方法,引入扫描统计方法中的对数似然比作为适应度,将时空扫描窗口作为染色体,对其进行种群进化,包括选择、交叉、变异以及精英,得到最优结果也就是时空异常。针对不同形式的时空异常设计不同的扫描窗口形式,主要分为:圆柱状、可变半径圆柱状以及倾斜圆柱状,实现上述三种不同形状的时空异常探测。利用测试数据集对方法的探测能力进行测试,同时针对广东省手足口病进行时空异常探测的应用与分析,并与经典的Kulldorff扫描统计方法进行比较。(2)时空数据被划分为一系列的时间窗口,利用Fuzzy C-means方法识别每个时间窗口中的聚类,并对每个时间窗口中的聚类进行异常赋分,利用揭示的聚类之间的模糊关系,在连续时间间隔上,异常的动态演化过程也将被可视化。其中动态演化方式可分为:出现、消失、分裂和合并。同时将该方法用于山东省PM2.5空气质量监测数据。论文针对时空异常,前者侧重不同形状的时空异常探测;后者侧重于时空异常的动态演化过程。通过测试,前者受制于窗口的形状,适应于探测紧凑型异常聚集区,对不规则形状以及条带状探测能力较差。后者可以探测出空间异常的动态演化过程。相关研究成果具有一定的理论和应用价值。

关键词：时空异常时空扫描遗传算法 FCM 模糊关系

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基于交通时空大数据的异常行为模式挖掘研究

基于交通时空大数据的异常行为模式挖掘研究

作者：窦文生杭州电子科技大学

学位级别：硕士

在智能交通系统中,物联网技术被广泛用于监控和管理交通参与者的流动情况,由此产生的海量交通时空数据为我们研究复杂多变的交通网络提供了基础,然而日益膨胀的数据量使得传统的数据分析方法已无法满足实际的应用需求。因此,如何利用日... 详细信息

在智能交通系统中,物联网技术被广泛用于监控和管理交通参与者的流动情况,由此产生的海量交通时空数据为我们研究复杂多变的交通网络提供了基础,然而日益膨胀的数据量使得传统的数据分析方法已无法满足实际的应用需求。因此,如何利用日益成熟的大数据处理方法,并结交通时空数据的具体特性来开展相关研究,为促进交通网络的健康发展提供技术支持具有十分重要的意义。本文聚焦交通时空数据中的异常行为模式挖掘研究,结合不同的应用场景,提出了速度异常和浮动车越界行驶异常两种异常模型,并给出了对应的时空异常挖掘算法。针对速度异常探测,其关键在于如何从海量的车辆监控数据中快速获取车辆的行驶速度。据此,本文结合不同的应用场景并利用大数据处理方法和数据流技术给出了相应的探测算法实现。而对于浮动车越界行驶异常探测,其问题本质在于空间点面位置关系的判断。据此,本文提出了基于地理栅格的多层栅格模型,并利用HBase对该模型的信息存储和数据查询进行了实现,从而解决了该问题。此外,本文还分别对两种时空异常探测算法的性能进行了测试。经实验验证表明,本文算法具有较高的可行性和运行效率。最后,本文对道路实时监测系统中的车辆行驶速度异常监测应用和浮动车行驶区域实时监测应用进行了系统实现。

关键词：时空数据交通大数据时空异常交通监管智能交通

日本M_W9.1地震对区域热辐射背景场影响的时频分析

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地震学报 2018年第2期40卷 205-214页

作者：魏从信张元生王莹中国地震局兰州地震研究所中国兰州730000 中国地震局地震预测研究所兰州科技创新基地中国兰州730000

一次特大地震会对震中及附近区域热辐射背景场造成较大影响。应用中国静止气象卫星风云二号系列(FY-2C/2E/2F/2G)的亮温资料,通过时频相对功率谱法对2007—2016年(30°N—45°N,135°E—150°E)范围的时频数据进行全时空全频段扫描,得到... 详细信息

一次特大地震会对震中及附近区域热辐射背景场造成较大影响。应用中国静止气象卫星风云二号系列(FY-2C/2E/2F/2G)的亮温资料,通过时频相对功率谱法对2007—2016年(30°N—45°N,135°E—150°E)范围的时频数据进行全时空全频段扫描,得到了2011年3月11日日本MW9.1特大地震的热辐射异常,该异常特征明显且与地震发震构造对应较好。应用时频分析方法分析MW9.1地震对上述扫描区域热辐射背景场的影响,得出2011年的热辐射异常出现时间长、范围大且与其它年份不同,进而得到影响过程的3个阶段(出现—最大—消失)。同时对多尺度相对功率谱处理地震热辐射异常的异同和优缺点进行了对比研究,结果显示6阶小波变换尺度部分经不同窗长的相对傅里叶功率谱处理能更加有效地识别和提取地震热辐射异常信息,研究区域10年间共出现6次热辐射异常,其中两次与2011年地震对应,3次与该区域其它地震对应,仅1次无地震对应。

关键词：热辐射日本MW9.1地震时空异常地球静止气象卫星时频分析

2017年四川九寨沟7.0级地震前地震应变场分析

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地震工程学报 2018年第6期40卷 1322-1330页

作者：罗国富刘忠旺丁凤和马禾青杨明芝宁夏回族自治区地震局宁夏银川750001

以地震应变场作为地震活动的变量,通过自然正交函数展开方法,计算2017年8月8日四川九寨沟7.0级地震前的地震应变场,提取出震前时间因子的异常变化。计算结果发现应变场前4个时间因子在震前1～3年的中短期异常并不显著,只有第2个和第4个... 详细信息

以地震应变场作为地震活动的变量,通过自然正交函数展开方法,计算2017年8月8日四川九寨沟7.0级地震前的地震应变场,提取出震前时间因子的异常变化。计算结果发现应变场前4个时间因子在震前1～3年的中短期异常并不显著,只有第2个和第4个时间因子震前有小幅度的异常变化,分析其原因,时间因子可能受到2008年汶川8.0级地震和2013年岷县漳县6.6级地震前大幅度异常的影响。与时间因子对应的空间等值线形成局部应变高值异常危险区,可能是2013年岷县漳县6.6级地震和2017年九寨沟7.0级地震空间异常的中短期特征。再对比九寨沟7.0级地震前后与松潘—平武7.2级双震的空间异常随时间演变,分析异常发展变化模式的差异,最后应用地震资料的累积频次从物理角度解释异常形成的机制。

关键词：地震应变场时空异常危险区自然正交函数展开方法九寨沟7.0级地震