基于隨機(jī)森林的模糊坡位劃分.pdf

1、自然界中蘊(yùn)含著豐富的資源，發(fā)生著錯(cuò)綜復(fù)雜的現(xiàn)象，這些現(xiàn)象都和人們的生活息息相關(guān)，如氣候變化、生物生態(tài)、社會(huì)人文、經(jīng)濟(jì)發(fā)展乃至軍事設(shè)施等都產(chǎn)生了巨大的影響。而這些資源和現(xiàn)象又因地形地貌的不同而存在著明顯的差異，只有準(zhǔn)確、可靠、系統(tǒng)地獲取自然界中的相關(guān)數(shù)據(jù)，才能把神秘的大自然數(shù)字化、透明化、信息化，才能制定出科學(xué)、合理、準(zhǔn)確、因地制宜的經(jīng)濟(jì)發(fā)展、開發(fā)利用、環(huán)境保護(hù)、災(zāi)害預(yù)防、農(nóng)田水利和土木工程等的開發(fā)規(guī)劃。尤其對(duì)于復(fù)雜地貌區(qū)域，由于地表?xiàng)l件

2、本身的復(fù)雜性，往往容易導(dǎo)致建模困難，這在很大程度上給許多相關(guān)研究增加了難度。因此，研究復(fù)雜地形條件下的坡位劃分具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　本文圍繞著如何快速、高效地對(duì)復(fù)雜區(qū)域地貌類型進(jìn)行模糊劃分這一問題進(jìn)行了相關(guān)的研究。首先分析了坡位劃分的相關(guān)背景、研究現(xiàn)狀、存在的問題以及隨機(jī)森林算法的研究現(xiàn)狀，介紹了坡位劃分的相關(guān)理論。通過分析發(fā)現(xiàn)已有的模糊坡位劃分算法存在數(shù)據(jù)量大，計(jì)算過程復(fù)雜，時(shí)間開銷大，或模型設(shè)計(jì)過程中忽略了不同的地形因

3、子對(duì)不同坡位的影響程度不同等問題，針對(duì)這些問題提出了總體的解決方案。在具體實(shí)現(xiàn)解決方案的過程中，提出了一種帶有窗口機(jī)制的基于隨機(jī)森林的模糊坡位劃分算法?；陔S機(jī)森林的模糊坡位劃分算法主要基于在進(jìn)行坡位劃分時(shí)，不同地形因子對(duì)不同坡位的影響程度不同以及地形坡位的類別是一個(gè)相對(duì)的概念，隨著空間中兩位置點(diǎn)距離的增加，它們之間坡位類型影響程度反而會(huì)下降，甚至在距離足夠遠(yuǎn)的情況下，這種影響度可以忽略不計(jì)?；谏鲜黾僭O(shè)，本文首先結(jié)合專家知識(shí)提取研究區(qū)

4、各坡位典型位置點(diǎn)集作為訓(xùn)練和驗(yàn)證數(shù)據(jù)集，利用隨機(jī)森林算法分析地形因子與坡位之間的關(guān)系，計(jì)算不同地形因子對(duì)各類坡位的重要程度作為坡位劃分的權(quán)重因子。其次，設(shè)置多個(gè)大小不等的窗口，針對(duì)每個(gè)給定大小的窗口，分別計(jì)算待劃分位置點(diǎn)和典型位置點(diǎn)的距離，然后針對(duì)距離在設(shè)定窗口內(nèi)的典型位置點(diǎn)求取它們之間的模糊地形要素。在綜合待分類位置點(diǎn)和典型位置點(diǎn)的模糊地形要素的相似度時(shí)，通過加權(quán)因子原則計(jì)算綜合相似度。這種坡位劃分算法能夠在考慮不同地形因子對(duì)坡位劃分

5、的影響度不同的基礎(chǔ)上，提高分類的準(zhǔn)確性并且在很大程度上減少程序的運(yùn)行時(shí)間。
　　本文以重慶市江津區(qū)永興鎮(zhèn)的一塊區(qū)域?yàn)槔?，分別使用基于隨機(jī)森林的模糊坡位劃分算法、基于最小算子和均值的模糊推理模型在研究區(qū)進(jìn)行試驗(yàn)，并在時(shí)間花費(fèi)和分類精度上進(jìn)行對(duì)比分析。實(shí)驗(yàn)表明本文提出的基于隨機(jī)森林的模糊坡位劃分算法無論是在運(yùn)行時(shí)間上，還是在坡位劃分的準(zhǔn)確性上都有一定程度的改善。從而驗(yàn)證了基于隨機(jī)森林的模糊坡位劃分算法的有效性。通過比較分析不同窗口下的