多元地理流的空间丛集与社区模式挖掘
文献类型：学位论文
| 作者 | 舒华 |
| 答辩日期 | 2022-07 |
| 文献子类 | 博士后出站报告 |
| 授予单位 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 授予地点 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 导师 | 张扬建 ; 裴韬 |
| 关键词 | 多元地理流 空间关联性 密度聚类 多层网络 |
| 学位名称 | 博士后 |
| 英文摘要 | 地理流是地理系统内物质、信息、能量等移动或交换的抽象，分析其空间模式是解析相关地理现象的特征并探究其驱动力的重要手段。地理系统的复杂性导致一些与流相关的地理现象涉及多种不同性质的流（本文将多种存在于同一时空范围内且具有关联性的多种地理流称为多元地理流，简称多元流），只有综合分析这些不同流的模式及其之间的空间关系才能揭开地理现象背后的原因。然而，现有的多元流空间模式挖掘研究至少存在四个方面的不足，其一是未能对多元地理流空间模式进行系统分类；其二是缺乏对多元地理流整体空间关联性的定量刻画；其三是多元地理流空间模式挖掘结果难以准确反映其统计显著的空间模式；其四是多元地理流社区模式挖掘时未能有效融合多元流网络中各层的信息。为此，本文从多元流的空间模式分类、多元流的空间关联性度量、多元流的空间丛集模式挖掘及多元流的社区模式挖掘四个方面开展研究。 已有研究中将一元流（数据集中只包含一类流）的空间模式划分为27 种。以二元流为例，其空间模式总体上可分为独立、正相关和负相关三类。在二元流的相关（包括正相关和负相关）模式中，本文仅考虑其中的两类流空间模式相同的二元流模式。据此，将两类一元流的27 种模式分别通过正相关或负相关的方式进行组合，可得到二元流的54 种非独立模式。加上二元流的独立模式，则可将二元流的空间模式划分为55 种。以正相关的二元流模式为例，其中常见的空间模式包括二元流丛集模式、聚散模式、社区模式和并行模式等。 空间关联性是多元流空间模式解析的基础。为此，本文以二元流的空间关联性为例，将二元点的空间关联性度量的Dixon 指标拓展到二元流。令二元流数据中流的类别分为A 和B，则二元流空间关联性度量指标的构建思路为：首先统计所有流中A 类流的最近邻居为A 类流出现的次数N fAA，A 类流的最近邻居为B 类流出现的次数N fAB ，以及同理的N fBA 和N fBB ，并在此基础上构建2×2 列联表；其次，定义由前述变量构造的二元流空间关联性度量指标S fAB 和S fBA 。模拟实验及基于纽约市黄色和绿色出租车OD 流的案例研究表明，S fAB 和S fBA指标能有效判别二元流的空间关联性并度量其程度。 当多元流在空间上存在关联时，可能表现出多种流共存的丛集模式，即多元流丛集模式。本文以二元流丛集模式为例，将其定义为包含两类流且其中至少有一类流表现为丛集的流模式。为提取二元流丛集模式，首先定义了二元流密度聚类的基本概念，包括混合eps邻域、混合核心流、混合密度可达、混合密度相连、二元流密度域等；其次，将密度聚类方法DBSCAN的思想扩展到二元流，构建其丛集模式提取方法；最后，通过数据集的显著空间统计特征确定聚类参数，从而实现显著二元流丛集模式的提取。模拟实验和基于北京市不同时段出租车OD流的案例研究证实，所提方法能有效识别二元流的丛集模式。 多元流通过起终点的聚合可构成多元流网络，其社区结构可用于解析不同地理对象之间通过多种流共同作用产生的联系特征。为解决多元流网络应用研究中多层网络结构信息融合不足的问题，本文在介绍多元流网络表达、结构度量、社区结构识别方法的基础上，以北京市手机用户移动-通话二元流网络为例，开展了多元流网络社区模式挖掘的应用研究。结果表明，移动-通话二元流网络的社区除保留了各层网络的主要社区结构外，还体现了二者的综合结构特征，从而证明多元流网络社区划分的实际应用价值。 本文以二元流为例，对多元流的空间模式进行了系统分类。在此基础上，提出了多元流总体空间关联性的度量指标，并以多元流的空间丛集和社区模式挖掘为例开展方法和应用研究，包括：提出了一种多元流丛集模式挖掘的密度聚类方法，开展了北京市手机用户移动-通话二元流网络社区结构探测研究。相关研究拓展了多元流模式挖掘的理论和方法，并为多元流应用研究提供范例。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 76 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/194315]  |
| 专题 | 地理科学与资源研究所_研究生部 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 舒华. 多元地理流的空间丛集与社区模式挖掘[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院地理科学与资源研究所. 2022. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
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