多尺度空间同位模式挖掘的点过程分解方法

空间同位模式挖掘旨在发现多类地理要素或事件频繁互邻近形成的关联规则,对于理解复杂地理现象内在发生机理具有重要价值。针对现有基于关联规则的空间同位模式挖掘方法难以对地理数据特性(如多尺度性)进行有效建模的缺陷,本文提出了一种基于点过程建模与分解的多尺度空间同位模式挖掘方法。首先通过构建一个随机变量将多类要素实例分布数据表达为混合空间点过程,并引入一个非参统计指标对同位模式进行特征尺度判别;基于此,定义一种条件概率密度分布函数,利用点过程分解思想挖掘多尺度空间同位模式及其实例分布。试验分析结果表明本文方法可以准确挖掘空间同位模式在不同尺度的空间分布形态,并且有效降低了人为设定参数的主观性。     

显著空间同位模式的多尺度挖掘方法

空间同位模式挖掘对于揭示地理现象间的共生、依赖规律具有重要价值。然而,空间同位模式挖掘中参数阈值缺乏先验知识,若设置不合理,挖掘结果中会遗漏重要的模式或包含冗余的、甚至错误的模式。为此,本文提出了一种基于模式重建的显著空间同位模式多尺度挖掘方法。首先,定义了互邻近距离指标,该指标可用来确定距离阈值的有效取值范围。进而,以模式重建为基础构建零模型,借助统计检验的方法来发现显著的空间同位模式,从而避免了兴趣度阈值的设置。最后,对空间同位模式进行多尺度挖掘,并引入生存期的概念对同位模式多尺度挖掘结果进行有效性评价。试验结果表明:本文方法可有效降低算法参数设置的主观性,从而提升空间同位模式挖掘结果的准确性和稳健性。     

基于粗糙集的局部同位模式挖掘算法北大核心CSCD

通过空间同位模式挖掘可发现频繁发生在邻近位置的事件集合,为揭示地理现象间的共生规律提供重要的决策支持。由于空间同位模式存在空间异质性问题,已有方法不能很好地探测出空间同位模式分布的相近性区域。为此,本文从地理属性的相近性方向探测同位模式的分布区域,提出了基于粗糙集的局部空间同位模式挖掘方法。首先,从全局视角提取不频繁的空间同位模式作为候选的局部空间同位模式;然后,对候选同位模式的实例位置进行处理,将其分布的热点区域属性作为粗糙数据集,借助粗糙集探测局部空间同位模式自然的分布区域;最后,度量在这些局部区域的频繁程度,生成所有频繁的局部空间同位模式。通过试验与应用发现,该方法不仅可以探测局部空间同位模式分布的相近性区域,还能反映同位模式分布区域的地理属性信息。     

自然邻域支持下的空间同位模式挖掘方法

空间同位模式指频繁发生在邻近空间位置的事件集合,此类模式对于深入理解不同空间要素间的交互关系具有重要意义。空间同位模式挖掘的一个核心内容是空间要素邻近关系构建,然而现有方法在空间要素分布不均匀时难以准确地描述要素间的邻近关系,容易导致挖掘结果的遗漏或误判。为此,本文提出了一种基于自然邻域的空间同位模式挖掘方法。首先从同位模式的产生机理分析入手,过滤同位模式挖掘中的干扰要素;进而,从距离邻近性、密度变化一致性和关系紧密性的原则出发,自适应地构建空间要素实例的自然邻近关系;最后,以自然邻域为基础,基于图的连通性从整体到局部发现多层次同位模式。试验分析与比较发现,本文方法能够有效发现空间要素分布不均匀情况下的同位模式,而且降低了人为设置邻域参数对挖掘结果的影响。     

多层次空间同位模式自适应挖掘方法

空间同位模式挖掘旨在从空间数据中发现频繁发生在邻近位置的事件集合,对于揭示地理现象间的共生规律具有重要价值。由于地理现象的空间异质特质,空间同位模式也存在区域性分异的特点,在不同空间层次上的分析结果各异。然而,现有方法仅从全局视角挖掘空间同位模式,发现局部空间同位模式依然是一个亟待解决的难题。为此,本文基于由整体到局部的思想,提出了一种多层次空间同位模式自适应挖掘方法。首先,从全局视角提取频繁的空间同位模式,将全局不频繁的空间同位模式作为候选的局部空间同位模式;然后,通过对候选局部同位模式进行自适应聚类自动识别其局部分布区域,并在这些局部区域内度量候选模式的频繁程度;进而,提出了一种叠置推绎的方法,从频繁子模式的局部区域中进一步推绎获得超模式的局部分布区域,最终生成所有频繁的局部空间同位模式集合。通过试验分析与比较发现,本文方法不仅可以发现全局的空间同位模式,还能有效提取具有区域性分布特征的局部空间同位模式,可以从多个空间层次上反映地理事件间的共生规则。     

显著局部空间同位模式自动探测方法

局部空间同位模式挖掘旨在揭示多类地理事件在异质环境下的共生共存规律。已有的方法一方面需要模式筛选的频繁度阈值参数,另一方面需要区域探测的划分参数或聚类参数,参数的不合理设置会导致挖掘结果不可靠甚至出现错误。因此,提出了一种显著局部空间同位模式自动探测方法。首先,基于空间统计思想,采用非参数模式重建方法对空间同位模式进行显著性判别,将全局非显著空间同位模式作为进一步局部探测的候选模式;然后,借助自适应空间聚类方法提取每个候选模式的热点区域;最后,通过不断生长并测试每个热点区域,界定显著局部空间同位模式的有效边界,即空间影响域。通过实验与比较发现,该方法能够客观且有效判别空间同位模式的显著性,并且自适应地提取局部同位模式的空间分布结构,降低了现有方法参数设置的主观性。     

网络约束下局部空间同位模式的扫描统计方法

空间同位模式挖掘旨在发现空间数据库中频繁发生在邻近位置的地理事件。由于空间异质性,地理事件在不同区域邻近出现的频繁程度亦存在差异,进而形成局部同位模式。现有局部同位模式挖掘方法多基于欧氏空间的平面假设,难以客观揭示网络空间（如城市道路）内地理事件间的局部同位规律,因此基于空间扫描统计思想,提出了一种网络约束下的局部同位模式挖掘方法。首先,发展了网络约束下的路径扩展方法,识别可能存在局部网络空间同位模式的候选路径;其次,基于网络约束下的二元泊松分布构建显著性检验的零模型,判别候选路径中局部网络空间同位模式的有效性。通过模拟实验与北京市出租车供需模式分析,发现该方法比现有方法得到的结果更精细、更客观,能够有效地挖掘网络约束下的局部同位模式。     

多尺度城市地理数据在线联动更新研究

文章针对多尺度城市空间数据库现势性不一致、孤立更新造成数据源和成果都不能共享、增量动态更新困难的现状,研究了多尺度城市空间数据在线更新技术,提出多尺度空间数据抽象表示模型,构建多尺度空间对象,重建多尺度空间对象数据库,通过变化检测机制、要素更新机制、多比例尺数据综合机制和服务联动机制,建立多尺度数据联动回溯和扩展机制,实现多尺度空间数据在线联动更新服务.最后选择数字泰州地理空间框架建设中的1∶50 000、1∶10 000、1∶1000和1∶500数据库验证了此模型和服务的科学性和有效性.     

多比例尺空间数据库更新技术研究

提出了基于CHT_EUR空间数据库模型的多比例尺空间数据库更新方案。该方案通过空间要素匹配和属性对比对发生变更的数据进行自动识别，并且能通过基于地理对象构建的关联关系实现多尺度空间数据的联动更新，有效地解决了多比例尺数据不一致的问题。     

尺度驱动的空间聚类理论

空间聚类是探索性空间数据分析的有力手段,不仅可以直接用于发现地理现象的分布格局与分布特征,亦可以为其他空间数据分析任务提供重要的预处理步骤。空间聚类有望成为大数据认知的突破口。空间聚类研究虽然已经引起了广泛关注,但是依然面临两大最根本的困境:"无中生有"和"无从理解"。"无中生有"指的是:绝大多数方法,即使针对不包含聚类结构的数据集,仍然会发现聚类;"无从理解"指的是:即使同一种聚类方法,采用不同的聚类参数就会获得千变万化的聚类结果,而这些结果的含义不明确。造成上述困境的根本原因在于:尺度没有在聚类模型中被当作重要参数而恰当地体现。为此,笔者受到人类视觉多尺度认知原理的启发,根据多尺度表达的"自然法则",建立了一套尺度驱动的空间聚类理论。首先将尺度定量化建模为聚类模型的参数,然后将空间聚类的尺度依赖性建模为一种假设检验问题,最后通过控制尺度参数以自动获得统计显著的多尺度聚类结果。在该理论指导下,可以构建适用不同应用需求的多尺度空间聚类模型,一方面降低了空间聚类过程中的主观性,另一方面有利于对空间聚类模式进行全面而深入的分析。     

空间关联规则挖掘在中国农业普查中的应用研究

空间关联规则挖掘是一个过程,主要包括数据选取、数据预处理、数据变换、数据挖掘算法实施以及模式解释与评估等。目前,相关研究的重点在于各种空间关联规则挖掘算法的实施,而对其他几个步骤的研究比较少,如多个字段的综合处理、连续数据的离散化等。同时,农业普查数据尤其是第二次全国农业普查数据涵盖了丰富的"三农"信息,像座宝藏,期待人们运用各种技术开发利用。空间关联规则挖掘无疑是挖掘农业普查数据宝藏的最理想工具。本文将空间关联规则挖掘首次引入中国农业普查当中,以其在甘肃农业普查中的应用实例详细描述空间关联规则挖掘各步骤处理过程及各技术关键的处理方法,最后得出一些甘肃省各界最为感兴趣的知识,为甘肃省解决"三农"问题提供决策依据。     

基于通比例尺思想的多尺度空间数据组织方法

在多尺度空间数据库建设过程中,数据的有效组织直接关系到数据实际应用的效率,甚至关系到多尺度空间数据库建设的成败.首先对建库数据随尺度变化的特征与多尺度数据的层次连通关系进行分析;然后从减少数据冗余和便于数据维护的角度提出基于通比例尺思想的多尺度空间数据组织方法,该方法基于"分层-分类-分级,尺度尽量共享"的原则,对多尺度空问数据进行了有效组织,能够解决部分空间数据纵向不一致的问题;最后通过实际应用验证该方法的有效性.     

从GIS数据库中挖掘空间关联规则研究

G IS数据库中空间关联规则发现是SDMKD的重要内容,广泛涉及到知识的表示和推理,需要地理空间知识的深入参与。在地理空间认知的基础上,结合认知逻辑,通过ILP对空间关联规则进行形式化描述,特别分析了其中涉及的空间谓词;通过例子说明了形式化空间关联规则的具体应用。从G IS数据库中挖掘空间关联规则的主要问题是多层、多关系的规则挖掘问题,不同专题图层不同空间对象之间空间谓词的高效计算与存储表达是解决问题的关键;把空间关系非空间化,将连续数据离散化,从而把求解问题转换成布尔型关联规则问题进行讨论,基于此而探讨了一种通过SJI-P表组织空间谓词,然后根据目标对象的概念层级自顶向下、逐层细化的空间关联规则挖掘方法。     

顾及距离衰减效应的网络空间同位模式挖掘

针对现有挖掘方法往往忽略了地理学第一定律的区位影响,未考虑距离衰减效应问题,该文提出了一种顾及距离衰减效应的网络空间同位模式挖掘方法。该方法包括两个核心步骤:①计算网络空间要素网络核密度,刻画要素的分布强度与影响范围;②探测要素间分布相关性,跟据相关性强弱来评价和判断要素是否同位。通过模拟实验与比较发现,该方法能够准确识别和挖掘网络空间同位模式。最后将该方法应用至犯罪事件与城市设施兴趣点的网络空间关联实例挖掘中,挖掘结果可为犯罪预防和犯罪管控提供更为科学的借鉴和参考。     

全国极端气温事件的空间关联模式挖掘研究

根据全国739个气象台站1961年1月至2005年12月的逐日气象数据记录建立时空序列数据集,提取极端高温事件和极端低温事件。结合传统关联规则挖掘技术和地理空间数据分析方法,对极端气温事件数据集进行了空间关联模式的分析。实验结果显示,所得空间关联模式中涉及的区域在空间上具有明显的聚集性;在东北、华中两个局部地区的台站中,极端气温事件的发生存在较强的关联规则（支持度阈值6%,置信度阈值95%）,而在其他区域的台站中,极端气温事件不存在类似的关联规则,且极端高温事件的关联规则数量要明显高于极端低温事件。对存在关联规则的台站进行空间分析发现,同一关联规则内的各台站具有空间邻近性,其邻近范围约为200 km。以上空间关联模式的挖掘分析,可以为我国极端气温事件的预警和防控提供有价值的参考。     

多尺度地理空间点状要素相似关系研究

研究了多尺度地理空间点状要素相似关系的表达与度量问题。基于点群目标的分布特点,运用栅格数据思想和多元统计方法,将对点群的研究转化为对面状目标的研究。对同一个点群化简前后密度相似、面积相似以及空间方向的相似进行研究,建立了多尺度地理空间点状要素相似关系的计算模型。     

多尺度空间数据索引方法研究

以多尺度空间数据为研究对象,讨论其混合索引结构的建立方法。对于多尺度矢量空间数据提出基于多层次网格与R 树混合索引结构,栅格数据进行分块并建立四叉树索引结构。利用双向链表结构连接同尺度下的矢栅空间数据,实现矢栅之间的无缝转化;并用地理数据编码及双向链表结构连接不同尺度下的同一空间对象,实现多尺度空间对象的纵向无缝连接。进而实现多尺度空间数据的快速可视化及空间对象的纵向无缝查询。     

网络空间同位模式的加色混合可视化挖掘方法

同位模式挖掘是空间数据挖掘的热点问题之一,应用领域广泛。已有的同位模式挖掘方法一般采用统计或数据挖掘的方式,要求对复杂的数学公式、算法及相关参数等有深刻的理解,主要针对同质的欧式空间中地理现象。而城市空间中人为地理现象大多发生在网络空间,鉴于此,本文提出了一种网络空间同位模式可视化挖掘方法。该方法利用视觉语言表达网络空间现象之间的影响和交互作用。首先,利用网络空间核密度估计表达网络空间现象的分布情况和影响范围,为网络空间现象的同位模式挖掘提供支持,并建立单个地理现象分布情况与颜色之间的映射;然后基于色光加色混合原理获得两个地理现象相互影响的认知,借以挖掘空间同位模式。本文提出的方法属于形象思维,具有直观,形象和易感受等特点。     

空间数据挖掘与发展趋势研究

目前国内外学者已提出不少种空间数据挖掘(SDM)的方法,如统计方法、泛化方法、空间分析方法、聚类方法、探测性的数据分析、粗集方法、云理论、图像分析和模式识别等。本文试从空间数据挖掘方法的角度,探讨空间关联规则的挖掘方法以及它与传统的关联规则挖掘方法之间的区别,介绍空间聚类挖掘方法的分类和几种典型算法,最后概述了空间数据挖掘的发展趋势。     

加色法同位规则挖掘支持下的兰州市居民区生活便利度分析

居民区生活便利度分析是城市研究的热点问题之一，对提升城市居民生活质量具有重要意义。城市空间中的居民活动主要发生在道路网络空间，加色法同位规则是一种网络空间同位模式可视化挖掘方法，避免了复杂的数学公式、算法及相关参数，具有形象直观的特点。鉴于此，本文利用加色法同位规则这一可视化数据挖掘手段，在表达空间交互的同时将数据挖掘的结果直接用于居民区生活便利度分析。以兰州市为例，进行居民区与其他14类城市基础设施之间位置关系的挖掘试验，全局分析与局部分析相结合，对不同区域的居民区生活便利度进行评价，以期为兰州市城市建设提供参考。结果表明：在兰州市，居民区与药店、超市、牛肉面馆等地理要素存在最强同位规则，与医院、火锅店存在较强同位规则，与商场、派出所、消防站无同位规则；居民区在整体上呈现多个宜居中心的分布特点，在区位上呈现便利度东高西低的分布特征。