顾及时空异质性的可解释性集成插值方法研究
批准号:
42101423
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
程诗奋
依托单位:
学科分类:
地理信息学
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
程诗奋
中文摘要
时空数据插值是应对时空数据稀疏分布的关键技术。相比于单一建模策略,集成多个模型的策略可以综合不同插值模型的优点来完成学习任务,在一定程度上避免插值模型选择的问题。然而,现有的集成策略受空间异质性和时间非平稳性的统计约束,且无法解释不同地理空间变化过程对集成过程的作用机制。因此,本项目拟结合时空统计和机器学习方法,研究空间异质性和时间非平稳性的统一表达方法、顾及时空异质性的集成插值策略、集成过程的作用强度和响应规则,以期构建顾及时空异质性的可解释性集成插值框架,提高时空分析与建模能力,增强地理过程的理解。本项目的实施有望丰富时空数据挖掘领域的方法体系,为环境监测、交通预测、应急管理等领域提供技术支撑,对于深入理解社会过程和地理现象具有重要的科学意义和现实意义。
英文摘要
Spatiotemporal data interpolation is a key technology to deal with the sparse distribution of spatiotemporal data. Compared with a single modeling strategy, the strategy of ensemble multiple models can synthesize the advantages of different interpolation models to complete the learning task, and avoid the problem of interpolation model selection to a certain extent. However, the existing ensemble strategies are statistically constrained by spatial heterogeneity and temporal non-stationarity and cannot explain the mechanism of different geospatial variation processes on the ensemble process. Therefore, this project intends to combine spatiotemporal statistics and machine learning methods to study the unified expression method of spatial heterogeneity and temporal non-stationarity, the ensemble interpolation strategy considering spatiotemporal heterogeneity, the action strength and response rules of the ensemble process, so as to build an interpretable ensemble interpolation framework considering spatiotemporal heterogeneity, improve spatiotemporal analysis and modeling capabilities, and enhance the understanding of geographic processes. The implementation of this project is expected to enrich the methodological system in the field of spatiotemporal data mining, provide technical support for environmental monitoring, traffic prediction, emergency management, and other fields, and is of great scientific and practical significance for the in-depth understanding of social processes and geographical phenomena.
时空数据插值是应对时空数据稀疏分布的关键技术。相比于单一建模策略,集成学习可以综合不同模型的优点以完成插值任务,在时空数据挖掘领域得到广泛应用。然而,现有方法在设计集成策略时忽略了空间异质性和时间非平稳性对集成过程的协同约束,无法阐明模型集成过程的作用机制,限制了集成模型的性能以及可解释性。..在此背景下,本项目创新性地提出顾及时空异质性的可解释性集成插值方法。综合运用时空统计和机器学习方法,建立了矩阵引导的可解释性集成学习方法、顾及空间异质性的空间集成预测方法、顾及分层异质性的可解释空间插值方法、地理元知识嵌入的张量分解模型、顾及空间异质性的OD流预测方法等,实现了时空数据智能推断与预测方法的突破,研究成果应用于道路交通状态的推断,有效解决了车辆轨迹数据的稀疏性问题,实现了地面交通污染排放精细刻画。..项目在International Journal of Geographical Information Science、Cities、Sustainable Cities and Society、Knowledge-Based Systems、International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation等国际知名期刊发表SCI/SSCI论文21篇,其中第一标注10篇,在地理信息科学领域旗舰期刊IJGIS上发表论文5篇,获得了国内外同行的广泛认可,具有积极的学术影响力。申请国家发明专利4项,其中授权2项。依托该项目撰写的书稿《异质分布系数时空数据重构与预测》获得2024年中国博士后科学基金优秀学术专著出版资助,并基于项目研究成果获得2022年度中国科学院优秀博士学位论文。..本项目在经典集成学习方法的深度和广度上进行了拓展,围绕时空异质性的统一表达、集成策略的优化设计及集成过程的可解释性分析等关键问题开展了创新研究。研究成果有望丰富地理空间建模的理论体系与算法工具,具有重要的学术意义和应用价值。.
道路交通运输污染排放精细模拟与结构分解
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批准号:42371469
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项目类别:面上项目
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资助金额:48万元
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批准年份:2023
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负责人:程诗奋
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依托单位:
国内基金
海外基金