Тикунов В. С. Геоинформатика. Краткая характеристика методов классификации. Оценочные и типологические классификации. Нечеткие классификации.

Скачать полную версию учебника (с рисунками, формулами, картами, схемами и таблицами) одним файлом в формате MS Office Word Скачать книгу

Краткая характеристика методов классификации. Все возможные типы методов классификации можно подразделить по различным основаниям на некоторые группы. Основаниями для систематизации методов классификаций в экологии и географии чаще всего являются цель классификации, определение класса, наличие обучающей выборки, использование географического пространства, наличие априорной информации о статистических свойствах классов, способ подачи ОТЕ на вход классификатора.
По цели чаще всего выделяют оценочные и типологические классификации. Оценочные классификации необходимы для анализа и сравнения ОТЕ в терминах хорошо-плохо и лучше-хуже, типологические — для выделения некоторых устойчивых типов ОТЕ.
По степени учета географического пространства методы классификации подразделяются на использующие и не использующие его в собственно математических процедурах.
По определению класса методы классификаций бывают обычные и нечеткие. Методы нечеткой классификации определяют вероятность принадлежности ОТЕ к каждому из классов, а не относят ОТЕ однозначно к одному из них.
По наличию обучающей выборки методы классификации подразделяются на методы контролируемой и неконтролируемой классификации, также называемые классификациями «с учителем» и «без учителя» (автоматические классификации).
По наличию априорной информации о статистических свойствах классов возможны параметрические и непараметрические методы классификации. Целью параметрических методов является отыскание неизвестных параметров известных функций распределения ОТЕ в пределах каждого класса и вероятностей появления этих классов. Непараметрические методы обычно разделяют на иерархические и неиерархические, а последние — на эвристические и оптимизационные. Иерархические методы формируют нужное количество классов путем последовательного объединения отдельных ОТЕ или разбиения единственного класса, содержащего все ОТЕ. Эвристические процедуры основаны на интуитивном представлении исследователя о конечной цели классификации. Оптимизационные алгоритмы производят разбиение таким образом, чтобы обратить в максимум выбранный функционал качества.
По способу подачи ОТЕ на вход анализа различают последовательные и параллельные методы классификации.
Последовательные методы просматривают по очереди все ОТЕ один раз, начиная с о1 и заканчивая oN. Параллельные процедуры требует подачи на вход классификатора сразу всех ОТЕ.

Оценочные и типологические классификации. Оценочные классификации используют для получения нескольких классов S1, ..., SК, Для котовых можно сказать, лучше или хуже представители одного класса представителей другого (а иногда и насколько лучше или хуже). Всегда считается, что классы ОТЕ, полученные в результате проведения оценочной классификации, упорядочены специальным образом, т.е.

Формула (доступно при скачивании полной версии книги)

Под обозначением Si< Sj понимается, что любая ОТЕi -го класса лучше ОТЕ j- го класса по комплексу показателей. Считается также, что в пределах каждого класса ОТЕ приблизительно одинаково хороши или одинаково плохи (в разрезе проблемы, описываемой показателями).
Обязательным этапом в оценочных классификациях является переход к единственному признаку. Результирующий показатель получают таким образом, чтобы классы ОТЕ с его минимальными значениями могли интерпретироваться как «плохие», а с максимальными как «хорошие», или наоборот. Например, пусть в качестве ОТЕ выступают земельные участки, а в качестве показателей — тип почв, удаленность от водных ресурсов, близость к транспортной сети и т. д. Тогда целевым признаком может быть степень целесообразности постройки жилого дома. В зависимости от значений целевого признака ОТЕ могут разбиваться на три класса: «непригодные для строительства», «приемлемые» и «наилучшие для строительства».
Целью типологических классификаций является получение устойчивых групп ОТЕ в М-мерном признаковом пространстве, т. е. возможных «типов» ОТЕ. В отличие от оценочных классификаций, показатели редко интерпретируются как «хорошие» или «плохие», а результирующие классы могут содержать ОТЕ с «хорошими» значениями по одному показателю и «плохими» по другому. Примером типологической классификации может служить выявление закономерности сочетания тяжелых металлов (свинца, меди, цинка, железа) в культурном лессовом слое городища средневекового Самарканда по четырем этапам VII-VIII, IX-X, XI-XIII и XX вв. н.э. [А. К. Евдокимова и др., 1988]. После проведения типологической классификации специалистами по теме исследования всегда Дается содержательная интерпретация каждому классу-типу, т.е. выделяются диапазоны изменения каждого показателя на ОТЕ этого класса.

Нечеткие классификации. Иногда ставится более широкая (по сравнению с уже описанной канонической) задача нечеткой (размытой) классификации. Этот тип классификации должен применяться, если границы классов имеют размытый, переходной характер. Например, в работе [А.М.Трофимов, Н.М.Солодухо, 1986] отмечено, что «... исходя из принципа комплексности взаимодействия в пространстве частей различной природы, в принципе можно считать, что размытость границы — это ее естественное состояние, тогда как границы ясной и четкой линейной или полосной выраженности представляют собой лишь частный случай проявления граничности геосистем».
Основное отличие нечеткой классификации от канонической состоит в получении не номеров классов для всех ОТЕ, а вероятностей принадлежности ОТЕ к каждому из классов. При необходимости однозначного отнесения ОТЕ к одному из классов (т. е. сведения результатов нечеткой классификации к каноническому случаю) находится тот класс, в котором появление ОТЕ наиболее вероятно.

Скачать полную версию учебника (с рисунками, формулами, картами, схемами и таблицами) одним файлом в формате MS Office Word Скачать книгу