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[發明專利]一種基于模糊c均值聚類的農田劃分方法有效

專利信息
申請號: 201210312253.3 申請日: 2012-08-29
公開(公告)號: CN102867115A 公開(公告)日: 2013-01-09
發明(設計)人: 曹衛星;劉乃森;倪軍;朱艷;田永超;姚霞 申請(專利權)人: 南京農業大學
主分類號: G06F19/00 分類號: G06F19/00
代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200 代理人: 朱小兵
地址: 210000 *** 國省代碼: 江蘇;32
權利要求書: 查看更多 說明書: 查看更多
摘要:
搜索關鍵詞: 一種 基于 模糊 均值 農田 劃分 方法
【權利要求書】:

1.一種基于模糊c均值聚類的農田劃分方法,其特征在于采用如下步驟:

步驟(1),根據農田采樣點的土壤養分數據及其位置信息,對不同的土壤養分數據分別做普通克里格插值,得到各土壤養分的柵格數據;然后將不同土壤養分的柵格數據按對應的柵格位置組成數據對,得到所有土壤養分的樣本矩陣;

步驟(2),根據土壤養分差異給定農田的最大分類數Cmax,Cmax為大于2的自然數;

步驟(3),利用模糊c均值聚類對樣本矩陣進行聚類分析,聚類分析的分類數為[2,Cmax],得到Cmax-2+1種聚類結果;

步驟(4),分別對每種聚類結果計算聚類效果指數S,最小聚類效果指數Smin的值所對應的分類數為最佳分類數,最佳分類數對應的聚類結果為農田劃分結果。

2.根據權利要求1所述的一種基于模糊c均值聚類的農田劃分方法,其特征在于:所述步驟(1)的樣本矩陣為n行l列,其中n為數據對個數,即樣本數;l為土壤養分指標個數,即樣本矩陣中的每列代表一種土壤養分指標。

3.根據權利要求1所述的一種基于模糊c均值聚類的農田劃分方法,其特征在于:步驟(3)所述利用模糊c均值聚類對樣本矩陣進行聚類分析的具體步驟為:

1)構建目標函數:

Jm(U,V)=Σk=1nΣi=1c(uik)m(dik)2---(1)]]>

其中,n為樣本數,c是分類數,m為模糊加權指數,uik表示樣本矩陣X中第k個樣本xk屬于聚類中心矩陣V中第i個聚類中心νi的隸屬度值,U為隸屬度矩陣,dik2為樣本xk與νi在特征向量上的距離平方,i、k均為自然數;

2)通過迭代,最小化(1)式Jm(U,V),其中uik由(2)式替換,dik2計算所需的νi由(3)式替換,

uik=[Σj=1c(dik2djk2)m]-1---(2)]]>

vik=Σk=1n(uik)mxkΣk=1n(uik)m---(3)]]>

3)如果兩次循環中聚類中心的變化小于設定的閾值,則停止迭代,否則重復步驟2),直至聚類中心的變化小于設定的閾值或達到設定的迭代次數,其中所述閾值取10-3-10-5,迭代次數取50-500次。

4.根據權利要求1所述的一種基于模糊c均值聚類的農田劃分方法,其特征在于所述步驟(3)聚類效果指數S計算公式為,

S=Σi=1cΣj=1lCVijnij1nΣf=1lCVvf;]]>

其中,c是分類數,c∈[2,Cmax],l為土壤養分指標個數,即樣本矩陣的列數;n為樣本矩陣的行數,即土壤養分的樣本數,nij為養分指標j在分類i中的數據個數,CVij為養分指標j的第i個分類的變異系數,i∈[1,c],j∈[1,l],CVvf為通過養分指標f所有聚類中心計算的變異系數,f∈[1,l]。

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