基于云模型和数据场算法的河口河床变迁分析

专业人员的参与分析判断 ， 于现场 实时分析决 策或是 即时河道 对
在数域空间 中， 据并 不是独 立存在 的， 了体 现各 自价值 数 为
可以模仿 物理 辐射 ， 想象 每个数 据都 辐射 预警则难以应付。而且 ， 随着 科技 的进步 ， 电子测 量工 具和 数字 及其对周围的影 响力 ， 数据能量 。数据通过数 据辐 射将其 本身 的能量从 样本 空 间辐射 化手段被广泛应用 ， 致使存储于计算机 中的空 间数 据也 已丰富到 接受 数据 能量并 被数 据 辐射所 覆盖 的 区域称 之为 了人 力无法处 理 的程 度。正是 由于 这些对 海量 空间数 据智 能处 到母体 空 间 ， 数据场 ”１ ＿ 。 理和实时分析的客观 需求 ， 催生 了一 门崭新 的学科 ， 即空 间数据 “
基 于 云 模 型 和 数 据 场 算 法 的 河 口河 床 变迁 分 析
丁 玉 麒
摘 要： 在分析前人研 究成果的基础上 ， 运用云模 型和数据场结合的算法 ， 对河 口河床 的空间数 据 ， 出一种基 于空间 针 给 数据挖 掘的智能变迁分析方法 ， 为后 续的数据 分析提供 了依据和 指导。
云模型的定义 ： 设论域 Ｕ＝｛ ， 为 ｕ上的定性概 念 ， ＝ ２ 实验 过程 ｝ （
． Ｕ） 对 的隶属程度是一个 有稳定倾 向的随机数 Ｃ （ ［ ， ］ ２ １ 实验数 据 区域 ） ０ １ ，
则称概念 从论域 Ｕ到区间 ［ ，］ ０ １ 的映射在数 域空间的分布称为
第３ ８卷 第 ６期
２０１２年 ２月
山 西 建 筑
Ｓ ＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩ ＴＥＣＴＵＲＥ
Ｖｏ ． ． １ ３８ Ｎｏ ６
９６ ２ （ ０ ２ ０ — ２ ７０ １０ —８ ５ ２ １ ）６ ０ ８ —２
云模 型相 结合 的算法后 ， 高 了云模 型的计算 精度 ， 空间数 据 提 在
中 。
的智 能分 析方 面有 了长足 的进步 ， 并将其 运用到 了三 峡宝塔 滑坡 中对某 一概念 的云滴 ， ｎ为子样容量 ｚ 为描述空 间实体 的数 ） 本文在前人 的研究成果上 ， 尝试运用云模 型和数 据场结合 的 概念 的一个辐射亮度 函数 。
算法 ， 针对河 口河床 的空 间数 据 ， 出一种基 于空 间数据 挖掘 的 给
智能变迁分析方法 。
利用 云滴 的数 据辐射对 ． ｆ的一种估 计为 Ｊ 厂） （ ：
１ 算 法理 论
１ １ 云模 型 ．
云模 型简单 地说 就 是 一 个定 量 数 据 和定 性 概 念 的 转 换模 型 ， 同时包涵 了人类 知识 中的随机 性 和模 糊性 这 两种 不确 它
云 （ ｌ ｄ 。 Ｃｏ ） ｕ
实验采用 两期长江河 口的水 深数 据 ， 围是南支 吴淞 口到浏 范 河 口区域 ， 时间为 ２ ０ ００年 １ 月 和 ２０ 年 １ １ ０ １ ０月。之后再通过 Ａ — ｕ
云模 型是 通过三个 数字特征—— 期望 Ｅ 、 Ｅ 和超熵 以 ｔ Ａ 熵 ｏ Ｄ和 Ｓ ｒ ｒ Ｃ ｕｆ 软件将不 规则 的坐标 点 内插 为 同区域 的 Ｄ Ｍ 格 ｅ Ｅ 并求得 两期高程的差值 。但 仅是 以不 同颜色标 识的冲 淤情 及 云期望曲线 来描绘 云形 态 的一 种不 确定 映射关 系 。由于正态 网点 ， 分 布的普适性 ， 实际计算 中多采用正态云模型 ０。 １ ］ 况 ， 于河 床的变迁 分析还需 要人 类专家的解读 ， 对 不具智能性 。
云模 型最 初被应用 于不 确定 性人工智能领 域 ， 之后又 陆续与 合 ， 以完善对于 云的不确定 的认识 。 前馈 神经网络 、 ｐｉｒ算法 等相结 合 ， Ａｒ ｉ ｏ 广泛 用于各 种不 确定
性 知识 发现和关 联规则 挖 掘领域 。而王树 良教授 提 出数 据 场和 函数 ， 来提高逆 向云发生器 的精度 。
． 和粗糙集 等理论 的基本概念并将 其运用 于人 工智 能领域 。之后 ， １ ３ 云 滴的概 率 密度辐射 估计
李德仁 院士及其学生 邸凯 昌 、 王树 良 等在此 基础上 又系统地 粗空间和数据 场、 云模型在空间数据中相结合的理论 。 对于云模 型的整个 云团而言 ， 高概率元 素对定 性概念 的贡献 则必 研究 了粗集 和云理论在空 间数据 中的应用 ， 并相应地 提 出了地学 要 大于低 概率元素 。若是随机增加样本云滴的观测次数 ，
能够得 到更 为精 确 的结果 。因此 ， 以把 云模 型 和数 据 场相 结 可 对于不完备的云滴样本 ， 以通过 求出数据分 布的概率 密度 可 假设 ２ ｌ， ， ｚ｝ ＝｛ １ …， 为来 自母体 的样本 在基 础论域 ：
据母 体 的概率密度 函数 ； ） Ｃ （ 为辐射 云滴在基 础论域 中对
挖掘。
数据场的存在 ， 需要满足独立 性 、 近性 、 就 遍历性 、 叠加 性 、 衰
通常可 以把空间数据通过数 空间数据 挖掘是对非 空 间数据 挖掘 的一种 扩展 … 。在 国 内 减性 和各 向同性等条件 。在其计算中 ， 据辐射 向数域空间中发射数据能量看作扩展 的广义核辐射作用 。 数据挖掘领域 ， 李德毅院士和杜鹚 ’ 率先阐述 了云模 型 、 据场 数
定性 。
（＝ ｃ ） ｆ ＝ Ｃ ） ） （ ｒ （
其 中， ０ 是 常数 ， ｄ＞ ， 叫做辐射 单元 。
（ １ ）
为了提高 云模 型的精度 ， 采用数据辐射 估计所得 的云滴 概率
密度值 为权对 云模 型的期望 、 熵和超熵进行 加权计算 的方法 即称
为辐射拟合法 。
关键词 ： 河床 变 迁 ， 间数 据挖 掘 ， 模 型 ， 据 场 空 云 数
中 图 分 类 号 ：Ｖ ４ Ｔ １３
文献标识码 ： Ａ
Ｏ 引言
一
极大地节省了计算和存储资源 。因此 ， 仅是注 重数据 的整体规 若
便可运用 云模型进行压缩和归纳 。 直以来 ， 对河 口河 床 的变迁分 析都是 以冲淤分 析法 、 沉积 律性 ， ． 学分 析法或是泥沙动力 学分 析法 为主 ， 是在实 际操 作 中都 需要 １ ２ 数 据 场 但