两类时空数据模型及其应用研究

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1、分类号:O2910710-2012112014硕士学位论文两类时空数据模型及其应用研究刘权芳导师姓名职称马江洪教授申请学位级别理学硕士学科专业名称数学论文提交日期2015年5月28日论文答辩日期2015年6月14日学位授予单位长安大学AStudyonTwoClassesofSpatio-temporalDataModelsandTheirApplicationADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：LiuQuanfangSupervisor：Prof.MaJianghongChang’anUniversity,Xi’an,Ch

2、ina论文独创性声明本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其它个人或集体已经公开发表的成果。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：年月日论文知识产权权属声明本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属学校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，署名单位仍然为长安大学。（保密的论文在解密后应遵守此规定）论文作者签名：年月

3、日导师签名：年月日摘要近年来，随着传感技术和移动网络技术的快速发展，时空数据急剧增加，对时空数据的分析处理日益成为IT企业、商业、环境气象部门以及国家安全部门等关注研究的重要课题。时空数据建模及预测是时空数据分析和时空数据挖掘的关键问题。本文针对时空自回归移动平均模型和时空克里金模型这两类时空数据模型，研究了它们的建模过程，通过实际问题验证了两类模型的预测性能，并分析讨论了它们各自的优缺点。本文的主要工作包括以下几个方面：(1)研究分析了时空数据的性质。时空数据一般具有动态、海量、高维、多尺度、时空自相关性、变异性、异质性和非线性等特征，针对时空自相关性和时空异质性进行了重点讨论。该讨论表

4、明对时空数据性质的研究是时空数据建模的关键步骤。(2)研究分析了时空自回归移动平均模型。首先详细深入地依次讨论了时间自回归模型、空间自回归模型、时空自回归模型、时间移动平均模型、空间移动平均模型和时空移动平均模型的建模过程，然后给出了时空自回归移动平均模型的建模过程。最后以西安市13个区县2006~2014年国内生产总值的实际数据为例，通过模型识别、参数估计和模型诊断三个步骤，验证了时空自回归移动平均模型的有效性。(3)研究分析了时空克里金模型的建模过程。首先给出了时空协方差函数的定义，讨论了时空完全对称性和可分离性，并讨论了几类不可分离型平稳时空协方差函数模型。最后研究分析了简单时空克里

5、金模型的建模过程。以实际时空数据—爱尔兰风速数据为例，建立了一般平稳相关函数，并验证了简单时空克里金插值预测模型的有效性。关键词：时空数据，时空自回归移动平均模型，时空克里金模型，时空相关函数iAbstractInrecentyears,withtherapiddevelopmentofsensortechnologyandmobilenetworktechnology,spatio-temporaldatahasincreaseddramatically.Theanalysisandprocessingofspatio-temporaldatahasincreasinglybecomet

6、heimportanttopicandwaspaidcloseattentionbyITindustry,businessandenvironmentalmeteorologicalandnationalsecuritydepartments.Modelingandpredictionforspatio-temporaldataisthekeytothespatio-temporaldataminingproblems.Thisdissertationstudiesspatio-temporalautoregressivemovingaveragemodel,spatio-temporal

7、krigingmodel,anddiscussestheirmodelingprocess.Theperformanceofthesetwokindsofmodelisverifiedbyreal-worldproblem.Furthermore,theadvantagesanddisadvantagesofthosemodelsarediscussedrespectively.Inthispaper,themainwo