基于GIS的空間數(shù)據(jù)挖掘模型研究

1、學(xué)術(shù)研討基于的空間數(shù)據(jù)挖掘模型研究雷寶龍，劉（中國(guó)地質(zhì)大學(xué)摘艷，鄒瑜信息工程學(xué)院，湖北武漢；中國(guó)地質(zhì)大學(xué)外語(yǔ)學(xué)院，湖北武漢）要：分析了當(dāng)前兩大主流數(shù)據(jù)挖掘模型及數(shù)據(jù)挖掘與地理信息系統(tǒng)（）的集成模式，并結(jié)合數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，探討了基于的空間數(shù)據(jù)挖掘模型。關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)挖掘；地理信息系統(tǒng)；空間數(shù)據(jù)挖掘模型中圖分類號(hào)：文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：文章編號(hào)：（）前言數(shù)據(jù)庫(kù)是空間數(shù)據(jù)庫(kù)的一種重要形式，涉及空間對(duì)象的拓?fù)潢P(guān)系、距離關(guān)系、方位關(guān)系以及它們的關(guān)系組合等。從普遍的幾何知識(shí)、空間分布規(guī)律、空間關(guān)聯(lián)規(guī)則、空間聚類規(guī)則、空間特征規(guī)則、空間區(qū)分規(guī)則、空間演變規(guī)則、面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫(kù)可以發(fā)現(xiàn)的基本知識(shí)類型包括光網(wǎng)絡(luò)正在從靜態(tài)的、非

2、智能的、需要外控的傳輸層面向動(dòng)態(tài)的、智能的、自控的傳輸層面轉(zhuǎn)變。在光層上直接提供服務(wù)，將光纖中幾乎無(wú)限的原始傳輸容量直接變成可增收的帶寬；它開創(chuàng)性地引入控制平面，使得傳輸網(wǎng)的智能化成為可能，從而與目前的電層面設(shè)備無(wú)接縫連接。對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)趨勢(shì)，專家也有不同的理解，但是無(wú)論如何，的出現(xiàn)代表了光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)，其先天帶來(lái)的優(yōu)異的性能必將成為運(yùn)營(yíng)商管理未來(lái)光網(wǎng)絡(luò)的首選技術(shù)，并且創(chuàng)造巨大的市場(chǎng)機(jī)遇與經(jīng)濟(jì)效益。參考文獻(xiàn)：郎為民下一代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)原理與應(yīng)用北京：機(jī)械工業(yè)出版社，張杰自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)北京：人民郵電出版社，紀(jì)越峰現(xiàn)代通信技術(shù)北京：北京郵電大學(xué)出版社，王孝明技術(shù)及業(yè)務(wù)應(yīng)用前景現(xiàn)代通信，（）羅文輝架

3、構(gòu)及標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展電信工程技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化，（）程永剛，許用梁標(biāo)準(zhǔn)的最新進(jìn)展介紹電信網(wǎng)技術(shù)，（）楊壯，魏學(xué)勤的組網(wǎng)和演進(jìn)模式分析電信技術(shù)，（），（）（責(zé)任編輯：杜能鋼）（， ，）：，：；作者簡(jiǎn)介：雷寶龍（），男，河南淮陽(yáng)人，研究方向?yàn)榭臻g數(shù)據(jù)挖掘；劉艷（），女，湖北潛江人，研究方向?yàn)檐浖こ?；鄒瑜（），男，湖北恩施人，研究方向?yàn)槁糜畏g。軟件導(dǎo)刊月號(hào)學(xué)術(shù)研討知識(shí)等。比如一個(gè)區(qū)域的氣候特征，區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)程度與地理位置的關(guān)系等。研究適于的空間數(shù)據(jù)挖掘模型在當(dāng)前顯得尤為必要。并查找關(guān)聯(lián)規(guī)則，然后下挖，在更細(xì)的粒度上發(fā)現(xiàn)關(guān)聯(lián)規(guī)則。這樣就能夠在選定的數(shù)據(jù)空間任意漫游，用多個(gè)挖掘工具挖掘知識(shí)。形成的混合空間中，通

4、過引擎和引擎對(duì)數(shù)據(jù)空間和聚合空間存取。影響域與立方體的分析與比較現(xiàn)有的數(shù)據(jù)挖掘模型模型加拿大大學(xué)教授等在數(shù)據(jù)立方體的基礎(chǔ)上提出多維數(shù)據(jù)挖掘的概念，其基本操作是將挖掘功能（關(guān)聯(lián)、分類、聚類等）與的鉆取結(jié)合。在數(shù)據(jù)立方體中，數(shù)據(jù)挖掘可在多維和多層次的抽象空間中進(jìn)行，利于靈活地挖掘知識(shí)。模型建立在多維數(shù)據(jù)視圖的基礎(chǔ)之上，因此，基于數(shù)據(jù)立方體的挖掘算法是其核心所在。數(shù)據(jù)立方體的計(jì)算與傳統(tǒng)挖掘算法的結(jié)合使得數(shù)據(jù)挖掘有了極大的靈活性和交互性。的整個(gè)體系結(jié)構(gòu)分為個(gè)層次：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層、多維數(shù)據(jù)庫(kù)層、層和用戶接口層。服務(wù)器通過用戶圖形接口接收用戶的分析指令，在元數(shù)據(jù)的指導(dǎo)下，對(duì)數(shù)據(jù)立方體作一定的操作，然后將挖掘分

5、析結(jié)果展現(xiàn)給用戶。的預(yù)期特性有：（）挖掘任何部分?jǐn)?shù)據(jù)的能力。通過與操作交互，數(shù)據(jù)挖掘可以的多個(gè)不同的抽象層次上進(jìn)行，也可以在挖掘中執(zhí)行鉆取、切片與分割等操作。（）支持共有多特性的立方體和支持具有復(fù)雜維度與度量的立方體。數(shù)據(jù)立方體的維度可以是數(shù)值型以及空間和多媒體數(shù)據(jù)。其度量也可以是空間和多媒體聚合或這種對(duì)象指針的集合。（）基于立方體的挖掘方法。該方法是挖掘機(jī)制的核心?；诹⒎襟w的挖掘繼承了關(guān)系型或事務(wù)型數(shù)據(jù)挖掘方法的思想，并具有許多新的特性。（）選擇或添加數(shù)據(jù)挖掘算法。采用有效的模塊化設(shè)計(jì)可以方便用戶根據(jù)需要增加或修改數(shù)據(jù)挖掘算法。（）多個(gè)數(shù)據(jù)挖掘功能之間的交互。既可以選擇一系列的數(shù)據(jù)挖掘功能

6、，也可以在多個(gè)數(shù)據(jù)挖掘和功能之間交互。例如，首先切割立方體的一部分，基于一指定的類屬性將該部分分類，軟件導(dǎo)刊月號(hào)（）快速響應(yīng)和高性能挖掘。若要獲得快速響應(yīng)和高性能，會(huì)比困難，因?yàn)閿?shù)據(jù)挖掘的計(jì)算代價(jià)通常比昂貴。快速響應(yīng)對(duì)于交互式挖掘至關(guān)重要，有時(shí)甚至為了得到快速響應(yīng)而犧牲精度。由于采用數(shù)據(jù)立方體技術(shù)泛化大量的數(shù)據(jù)，可以獲取較高性能作為響應(yīng)時(shí)間和挖掘粒度的折衷。（）可視化工具。圖表、曲線、決策樹、規(guī)則圖、立方體視圖等都是描述數(shù)據(jù)挖掘結(jié)果的有效工具，能幫助用戶監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)挖掘的過程并與挖掘過程交互。（）可擴(kuò)展性?？蓴U(kuò)展該技術(shù)至高級(jí)和或特殊用途的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，包括擴(kuò)展的關(guān)系型、面向?qū)ο蟮奈谋?、空間、時(shí)間、多

7、媒體和異種數(shù)據(jù)庫(kù)以及信息系統(tǒng)。影響域模型模型的不足之處是沒有建立一個(gè)統(tǒng)一的模型，只是將數(shù)據(jù)立方體作為數(shù)據(jù)挖掘中數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和計(jì)算基礎(chǔ)，而沒有涵蓋問題的全部搜索空間，無(wú)法將與數(shù)據(jù)挖掘真正有機(jī)地結(jié)合在一起。把決策支持空間從應(yīng)用層次上分成個(gè)子空間：數(shù)據(jù)空間、聚合（）空間、影響空間和變化空間。其中，數(shù)據(jù)空間處理基于關(guān)鍵字的決策查詢，最典型的是聯(lián)機(jī)事務(wù)處理（）系統(tǒng)；聚合空間對(duì)數(shù)據(jù)空間中數(shù)據(jù)元素進(jìn)行聚合運(yùn)算（如，等），處理有關(guān)聚合運(yùn)算的決策查詢，典型的有聯(lián)機(jī)分析處理和多維空間；影響空間處理邏輯性質(zhì)的決策支持，能夠提供比其它空間更為豐富的有用信息，這些信息可通過數(shù)據(jù)挖掘得到；變化空間負(fù)責(zé)回答某種變化的過程

8、和速率問題。在決策支持個(gè)空間概念的基礎(chǔ)上提出影響域模型，對(duì)中數(shù)據(jù)立方體和星型模式的概念分別進(jìn)行了拓展，以涵蓋間題的整個(gè)搜索空間。能夠比較全面地反映多維數(shù)據(jù)挖掘的實(shí)質(zhì)。挖掘發(fā)生在由數(shù)據(jù)、聚合和影響空間影響域與多維空間的立方體在邏輯上等價(jià)，但立方體上計(jì)算的是聚合，而影響域上計(jì)算的是蘊(yùn)涵。影響域同立方體均具有屬性和值，不同點(diǎn)在于它還具有置信度。立方體將維度映射至度量，而影響域?qū)⒕S度和度量映射至置信度。一個(gè)影響域可視為一個(gè)函數(shù)，從立方體和“度量”映射至一置信度級(jí)別。影響域的大小通常比立方體所基于的域要大得多，因?yàn)榉治龀３Ｔ诟?xì)的粒度上分析更多的維度，或?qū)Χ鄠€(gè)特性之間的關(guān)系進(jìn)行探索。由于每次重新計(jì)算的代

9、價(jià)太昂貴，所以需要在比星型模式存貯有更多的聚合的模式上進(jìn)行。為了“遍歷”影響域，需要交叉運(yùn)算與影響性分析。與空間數(shù)據(jù)挖掘的集成模式中的數(shù)據(jù)包括空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)，與空間數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)集成的目的就是利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)提取隱含在數(shù)據(jù)中的知識(shí)，因此集成問題的關(guān)鍵是如何有效地共享中的數(shù)據(jù)。與空間數(shù)據(jù)挖掘集成的模式主要有種：（）松散耦合式。也稱外部空間數(shù)據(jù)挖掘模式。該模式將作為一個(gè)空間數(shù)據(jù)庫(kù)看待，在外部借助其它軟件進(jìn)行空間數(shù)據(jù)挖掘，其與之間除共享數(shù)據(jù)外沒有其它聯(lián)系。該集成模式的優(yōu)點(diǎn)是：便于開發(fā)通用型的挖掘系統(tǒng)。缺點(diǎn)是：開發(fā)數(shù)據(jù)處理算法較為繁瑣。圖為基于擴(kuò)展式數(shù)據(jù)庫(kù)管理與空間數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)集成的框架圖。圖圖集成

10、框架集成框架（）嵌入式。又稱內(nèi)部空間數(shù)據(jù)挖掘模式。該模式將空間數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)融合到的空間分析功能模塊中。這種方法把學(xué)術(shù)研討空間數(shù)據(jù)挖掘作為數(shù)據(jù)分析的一種工具。該集成模式的優(yōu)點(diǎn)是：充分利用已有的空間數(shù)據(jù)處理功能，最大限度地減少用戶開發(fā)工作量。缺點(diǎn)是：挖掘功能限的體系結(jié)構(gòu)如圖所示，包含大部分：圖形用戶界面，用于進(jìn)行交互式地挖掘并顯示挖掘結(jié)果。知識(shí)發(fā)現(xiàn)模塊集合，含有上述個(gè)已實(shí)現(xiàn)的知識(shí)簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)挖掘的任務(wù)量。模型的結(jié)構(gòu)如圖所示，模型分為部分：空間數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)、空間數(shù)據(jù)立方體數(shù)據(jù)挖掘模塊、知識(shí)表達(dá)與數(shù)據(jù)顯示、制在某一特定軟件數(shù)據(jù)上。圖為與空間數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)嵌入式集成模式框架圖。圖集成模式框架（）混合型空間模型法。

11、它是結(jié)合以上兩種方法的一種模式。既盡可能利用提供的功能，最大限度的減少用戶自行開發(fā)的工作量和難度，又保持了較大的外部空間數(shù)據(jù)挖掘模式的靈活性。利用的空間信息提取功能和形象表達(dá)知識(shí)模塊，而挖掘模塊則獨(dú)立于軟件，這樣既能有效利用已有功能又能保持挖掘系統(tǒng)較大的靈活性。其結(jié)構(gòu)如圖所示。圖結(jié)構(gòu)圖原型系統(tǒng)用體系結(jié)構(gòu)建立空間數(shù)據(jù)庫(kù)模型，包含有大模塊：空間數(shù)據(jù)立方體構(gòu)建模塊、空間聯(lián)機(jī)分析處理（）模塊和空間數(shù)據(jù)挖掘模塊。能夠進(jìn)行交互式地采掘并顯示采掘結(jié)果?？臻g數(shù)據(jù)采掘模塊目前已經(jīng)能挖掘種類型的規(guī)則：特征規(guī)則、判別規(guī)則和關(guān)聯(lián)規(guī)則，擴(kuò)充后還包括分類規(guī)則和數(shù)據(jù)聚類。發(fā)現(xiàn)模塊以及個(gè)計(jì)劃實(shí)現(xiàn)的模塊（分別以實(shí)線框和虛線框表

12、示）。空間數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，包括、以及其它空間數(shù)據(jù)庫(kù)引擎；存儲(chǔ)非空間數(shù)據(jù)、空間數(shù)據(jù)和概念層次的數(shù)據(jù)庫(kù)和知識(shí)庫(kù)。圖體系結(jié)構(gòu)基于空間立方體的數(shù)據(jù)挖掘模型通過對(duì)現(xiàn)有數(shù)據(jù)挖掘模型的分析與比較，筆者認(rèn)為在這些在模型基礎(chǔ)上，建立空間數(shù)據(jù)挖掘模型空間在線分析挖掘模型（），是一種可行性很強(qiáng)的途徑。主要有以下理由：（）作為一種多維數(shù)據(jù)分析工具，可提供數(shù)據(jù)多層面、多角度的邏輯視圖。根據(jù)用戶提出問題或假設(shè)，可以從不同角度、不同抽象級(jí)別提取關(guān)于該問題的詳細(xì)信息并將結(jié)果呈現(xiàn)給用戶。（）通常數(shù)據(jù)凈化和集成工作占用的時(shí)間和精力非常大，空間數(shù)據(jù)更是種類繁多，格式不一，而空間數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)作為的數(shù)據(jù)源，存儲(chǔ)的是經(jīng)過凈化和集成處理的數(shù)據(jù)，具有較高的質(zhì)量，有利于數(shù)據(jù)挖掘。（）成功的數(shù)據(jù)挖掘需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)