[發明專利]一種結合空間結構和屬性信息的自適應鄰域確定方法

有效

• 申請號: 202011171753.0
• 申請日: 2020-10-28
• 公開（公告）號: CN112185122B
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發明（設計）人: 禹文豪;陳佳鑫;張一帆;陳占龍
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（武漢）
• 主分類號: G08G1/01
• 分類號: G08G1/01;G06Q10/06;G06Q50/26;G06F16/29
• 代理公司: 武漢誠儒知識產權代理事務所(普通合伙) 42265
• 代理人: 邱琳

1.一種結合空間結構和屬性信息的自適應鄰域確定方法，其特征在于包括以下步驟：

(1)對GIS原始數據進行數據預處理得到各個空間對象的屬性信息，對屬性信息用矩陣的形式進行建模，構建信息矩陣X∈R^d×n＝[x₁,x₂,...,x_n]，其中n表示空間對象的數量，d代表屬性信息的維度，列向量x_i代表第i個空間對象的各種屬性信息；

(2)根據空間對象的類型對各個空間對象的空間結構進行建模，空間對象的類型包括點、線和面；具體包括以下過程：

對于類型為點的空間對象，即點對象，通過點對象之間的距離確定空間相似度矩陣S∈R^n×n；

對于類型為線的空間對象，即線對象，通過線對象之間的連通性，確定空間相似度矩陣S，連通性通過線對象之間的最短距離或偏轉角度衡量，空間相似度矩陣S中元素的大小用于表示兩個線對象之間的相關程度；

對于類型為面的空間對象，即面對象，通過面對象的幾何屬性和面對象之間的距離，來確定空間相似度矩陣S；

(3)基于空間對象的空間結構和屬性信息進行稀疏重建處理，并對優化過程進行迭代，得到表示空間對象之間相關性的最優重建權重矩陣，作為空間對象之間最優的鄰域關系。

2.根據權利要求1所述的結合空間結構和屬性信息的自適應鄰域確定方法，其特征在于：對于類型為點的空間對象，即點對像，具體通過以下方法確定空間相似度矩陣S：利用泰森多邊形方法搜尋某個點對象的鄰接點，對它們的距離進行反距離加權計算，得到該點對象與其鄰域的空間相似度，進而構建所有點對象的空間相似度矩陣。

3.根據權利要求1所述的結合空間結構和屬性信息的自適應鄰域確定方法，其特征在于：對于類型為面的空間對象，即面對像，具體通過以下方法確定空間相似度矩陣S：首先確定面對象中心點，然后用泰森多邊形方法搜索每個面對像的鄰接對象，對它們的距離進行反距離加權計算，構建所有面對像的空間相似度矩陣。

4.根據權利要求1所述的結合空間結構和屬性信息的自適應鄰域確定方法，其特征在于：步驟(3)通過以下過程得到表示空間對象之間相關性的最優重建權重矩陣：

(3-1)輸入信息矩陣X、空間相似度矩陣S和第一調優參數ρ₀、第二調優參數ρ₁和第三調優參數ρ₂；

(3-2)初始化重構權重矩陣α∈R^n×n＝[α₁,α₂,...,α_n]，其中向量α_i代表第i個對象和其他所有對象之間的相關性，將迭代次數t置為0；

(3-3)計算對角矩陣D，對角矩陣D的第i個對角元素值為

(3-4)更新重構權重矩陣α，更新后的重構權重矩陣為：

α＝(ρ₀X^TX+ρ₁D+ρ₂I)^-1(ρ₀X^TX+ρ₂S)

其中I是一個n×n的單位矩陣；

(3-5)重復步驟(3-3)至步驟(3-4)，直到目標函數的值趨于穩定，目標函數為：

5.根據權利要求1所述的結合空間結構和屬性信息的自適應鄰域確定方法，其特征在于：步驟(3)結束后，將所有空間對象之間關系的最優權重矩陣用于實際應用。