空间智能计算

目录

前言

第1章 空间大数据 1

1.1 概述 1

1.1.1 空间大数据的概念 1

1.1.2 空间大数据的特征 2

1.1.3 空间大数据时代的挑战 3

1.2 空间大数据的获取 5

1.2.1 来源 5

1.2.2 获取方式 8

1.2.3 数据清洗 10

1.3 空间大数据的管理 13

1.3.1 云计算 13

1.3.2 管理框架 17

1.4 空间大数据分析 24

1.4.1 分析框架 24

1.4.2 空间智能计算 25

1.5 本书内容与章节安排 26

第2章 学习原理 29

2.1 学习任务与经验 29

2.1.1 学习任务 29

2.1.2 学习经验 31

2.2 性能度量 34

2.2.1 ROC与AUC 34

2.2.2 容量、过拟合和欠拟合 37

2.2.3 超参数和验证集 40

2.2.4 偏差和方差 41

第3章 聚类、分类与回归 43

3.1 DBSCAN算法 43

3.1.1 基本概念 44

3.1.2 算法描述 44

3.1.3 与传统聚类方法的对比 45

3.1.4 实例 45

3.2 投影寻踪聚类算法 46

3.2.1 基本原理 46

3.2.2 投影指标 47

3.2.3 算法描述 48

3.2.4 投影寻踪聚类实例 49

3.3 贝叶斯算法 50

3.3.1 贝叶斯分类 50

3.3.2 贝叶斯回归 54

3.4 支持向量机算法 55

3.4.1 支持向量机分类 57

3.4.2 支持向量机回归 58

3.4.3 支持向量机分类SVC 实例 58

3.4.4 支持向量机回归SVR 实例 59

3.5 神经网络算法 59

3.5.1 原理及学习过程 60

3.5.2 BP神经网络 60

3.5.3 BP神经网络实例 62

3.5.4 其他几种算法 62

3.6 决策树算法 66

3.6.1 基本原理 66

3.6.2 具体算法描述 68

3.6.3 实例 69

3.7 集成学习 70

3.7.1 原理概述 70

3.7.2 bagging 71

3.7.3 boosting 72

3.7.4 stacking 72

3.7.5 实例 73

3.8 随机森林 76

3.8.1 概述与算法流程 76

3.8.2 特征重要性评估 77

3.8.3 实例 78

3.9 提升方法 79

3.9.1 Adaboost 79

3.9.2 提升树 80

3.10 迁移学习 82

3.10.1 概述 82

3.10.2 分类 83

3.10.3 实例 85

第4章 关联规则 86

4.1 基本概念 86

4.1.1 定义 86

4.1.2 分类 87

4.1.3 挖掘过程 88

4.2 相关算法 89

4.2.1 Apriori算法 89

4.2.2 FP-Growth算法 92

4.2.3 多层关联规则挖掘算法 95

4.2.4 多维关联规则挖掘算法 95

第5章 优化 96

5.1 算法分类 96

5.1.1 贪心算法 96

5.1.2 启发式算法 98

5.2 蚁群算法 100

5.2.1 基本思想 100

5.2.2 算法原理 101

5.2.3 实例 102

5.3 人工鱼群算法 104

5.3.1 基本概念 104

5.3.2 行为描述 104

5.3.3 算法步骤 105

5.3.4 比较分析 105

5.3.5 实例 106

5.4 蜂群算法 107

5.4.1 基于蜜蜂繁殖机理的蜂群算法 107

5.4.2 基于蜜蜂采蜜机理的蜂群算法 109

5.4.3 人工蜂群算法函数优化实例 112

5.5 粒子群优化算法 113

5.5.1 概述 113

5.5.2 实例 116

5.6 遗传算法 117

5.6.1 有关概念及实现过程 117

5.6.2 基于实数编码的遗传算法 119

5.6.3 操作过程 122

5.6.4 特点 122

5.6.5 实例 123

5.7 禁忌搜索算法 124

5.7.1 概述 125

5.7.2 实例 126

5.8 模拟退火算法 127

5.8.1 基本原理 127

5.8.2 算法步骤 128

5.8.3 实例 128

第6章 深度学习 130

6.1 深度学习发展史 130

6.1.1 起源阶段 130

6.1.2 发展阶段 131

6.1.3 爆发阶段 131

6.2 深度学习的常用方法 132

6.2.1 自动编码器 132

6.2.2 深度前馈神经网络 135

6.2.3 深度卷积神经网络 138

6.2.4 深度置信网络 142

6.2.5 深度融合网络 144

6.2.6 深度强化学习 147

6.3 深度学习平台 148

6.3.1 TensorFlow 148

6.3.2 Caffe 149

6.3.3 Theano 149

6.3.4 Torch 150

第7章 面向数据流的学习方法 152

7.1 概述 152

7.1.1 数据流处理的特点 153

7.1.2 数据流的基本模型 154

7.2 面向数据流的处理技术 155

7.2.1 窗口技术 155

7.2.2 动态抽样技术 156

7.2.3 概要数据结构 157

7.2.4 更新策略 158

7.3 面向数据流的学习算法 160

7.3.1 数据流聚类算法 160

7.3.2 数据流分类算法 165

7.4 分形学习 168

7.4.1 分形聚类算法 169

7.4.2 分形分类 174

第8章 概率推理 177

8.1 不确定性的量化 177

8.1.1 推理的不确定性 177

8.1.2 利用概率量化不确定性 178

8.1.3 使用完全联合分布进行计算 180

8.1.4 使用朴素贝叶斯模型降低计算量 181

8.2 普通概率推理 183

8.2.1 贝叶斯网络 183

8.2.2 贝叶斯网络中的精确推理 185

8.2.3 贝叶斯网络中的近似推理 188

8.3 时序概率推理 191

8.3.1 转移模型与传感器模型 191

8.3.2 一般时序推理 193

8.3.3 隐马尔可夫模型 197

8.3.4 卡尔曼滤波器 199

8.3.5 动态贝叶斯网络 202

8.3.6 跟踪多个对象 209

第9章 复杂决策 211

9.1 模糊集 211

9.1.1 定义 211

9.1.2 模糊综合评价法 214

9.2 智集 215

9.2.1 定义 215

9.2.2 区间值智集软集 219

9.2.3 智集在复杂决策中的应用 220

9.3 粗糙集 221

9.3.1 基础理论 221

9.3.2 方法概述 222

9.3.3 实例 223

9.4 多维决策分析 224

9.4.1 标准化 224

9.4.2 层次分析法 225

9.4.3 模糊层次分析法 228

9.4.4 变异系数法 229

9.4.5 熵权法 229

9.4.6 突变级数法 229

9.4.7 物元分析 232

9.4.8 集对分析 237

9.4.9 灰色理论 240

第10章 多目标求解 249

10.1 线性规划法 249

10.1.1 线性规划的数学模型 249

10.1.2 线性规划的解及其性质 250

10.1.3 线性规划问题的求解方法 251

10.2 目标规划法 252

10.2.1 描述目标规划模型的有关概念 252

10.2.2 优先因子(优先等级)与权系数 252

10.2.3 目标函数 252

10.2.4 目标规划模型的一般形式 253

10.2.5 求解目标规则的单纯形方法 253

10.3 灰色规划法 254

10.3.1 概念及方法 254

10.3.2 灰色线性规划的特点 255

10.3.3 灰参数线性规划 255

10.3.4 实例 256

第11章 感知 259

11.1 物理感知 259

11.1.1 物理感知的发展 260

11.1.2 物理感知的新技术与应用 261

11.2 社会感知 262

11.2.1 发展历史 262

11.2.2 技术与应用 263

11.2.3 社会媒体数据获取 265

11.2.4 社会传感器网络 266

11.2.5 应用领域 268

第12章 文本分类与情感分析 270

12.1 文本分类 270

12.1.1 文本分类概述 270

12.1.2 向量空间模型 271

12.1.3 n元语法 272

12.1.4 分词原理 274

12.1.5 分词工具库 276

12.1.6 文本特征的选取方法 277

12.1.7 特征权重计算 279

12.1.8 分类器设计 280

12.1.9 分类性能评价 281

12.2 文本情感分析 282

12.2.1 概述 282

12.2.2 情感词典 282

12.2.3 基于情感特征匹配的文本情感分析 283

12.2.4 基于情感词典的加权情感分析 284

12.2.5 文本数据的情感分析 284

第13章 社会网络 289

13.1 社会网络的基本概念 289

13.1.1 社群图表达法 290

13.1.2 矩阵代数表达法 291

13.2 社会网络分析 291

13.2.1 静态几何特征 291

13.2.2 中心性分析 293

13.2.3 凝聚子群 297

13.2.4 自相似网络 300

13.3 社会网络分析的应用 303

13.3.1 社会网络分析软件 303

13.3.2 社区发现 304

第14章 复杂地理计算 307

14.1 地理元胞自动机 308

14.1.1 元胞自动机的定义 308

14.1.2 元胞自动机进行模拟的原理 308

14.1.3 地理元胞自动机的原理及应用 309

14.2 多智能体 319

14.2.1 基本概念 319

14.2.2 多智能体系统建模过程 320

14.2.3 主流仿真模拟平台 323

第15章 可视化 325

15.1 可视化分析研究方向 325

15.2 空间大数据可视化方法 326

15.2.1 地理信息可视化 326

15.2.2 海量特征数据可视化 327

15.2.3 时空特征数据可视化 328

15.2.4 多维特征数据可视化 329

15.2.5 社会网络