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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

网络空间中线要素的核密度估计方法

核密度估计(KDE)方法是分析点要素或线要素空间分布模式的一种重要方法,但目前线要素核密度方法只能分析线要素在二维均质平面空间的密度分布,不能正确分析交通拥堵、交叉口排队、出租车载客等线事件在一维非均质道路网络空间中的密度分布。本文提出了一种网络空间中线要素的核密度估计方法(网络线要素KDE方法),首先确定每个线要素在网络空间上的密度分布,然后根据网络空间距离和拓扑关系确定网络空间的线要素核密度与时空分布。以出租车GPS轨迹数据中提取的"上客"线事件为例,分析出租车"上客"线事件在网络空间中的密度分布,通过与现有方法比较的试验结果表明,本文提出的方法更能准确反映路网空间中线事件的分布特征。     

一种网络空间现象同位模式挖掘的新方法

同位模式的挖掘是空间数据挖掘领域关注的热点问题。目前,对于网络空间现象同位模式挖掘的研究较少。本文将欧氏空间已有方法扩展至网络空间,该方法由两个核心步骤组成:①通过对网络进行划分定义同位腜停范ㄍ止叵担虎诙酝止叵到型臣仆贫先范ㄆ涫欠裎荒J健6陨钲谑兄圃煲倒镜耐荒J酵诰蚪辛朔椒ㄋ得鳎谰菁劬醚е械贾虏导鄣娜只贫哉庑┩荒J浇辛硕ㄐ苑治觯ü胍延蟹椒ǖ谋冉弦约巴纾撕募煅檠橹ち吮疚姆椒ǖ挠行浴€     

k-邻近空间关系下的空间同位模式挖掘算法

定义了一种基于k-邻近对象的空间同位模式,探讨了基于k-邻近空间关系的同位模式的特点及其与基于距离阈值的空间同位模式的区别与联系,并开发了k-邻近对象同位模式挖掘算法(KNFCOM).通过对真实数据的实验结果表明,KNFCOM算法可有效地发现大型空间数据集中存在的各种空间同位模式.     

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。     

核密度估计法支持下的网络空间POI点可视化与分析

城市空间POI点的分布模式、分布密度在基础设施规划、城市空间分析中具有重要意义,表达该特征的核密度法(kernel density estimation)由于顾及了地理学第一定律的区位影响,比其他密度表达方法(如样方密度、基于Voronoi图密度)占优。然而,传统的核密度计算方法往往基于二维延展的欧氏空间,忽略了城市网络空间中设施点的服务功能及相互联系发生于网络路径距离而非欧氏距离的事实。本研究针对该缺陷,给出了网络空间核密度计算模型,分析了核密度方法在置入网络结构中受多种约束条件的扩展模式,讨论了衰减阈值及高度极值对核密度特征表达的影响。通过实际多种POI点分布模式(随机型、稀疏型、区域密集型、线状密集型)下的核密度分析试验,讨论了POI基础设施在城市区域中的分布特征、影响因素、服务功能。     

网络空间地图制图方法研究综述

将地图表示方法应用于描述和认知网络空间中,对全面掌握网络空间特性及其相关要素分布特征、推动国民经济和保障国家安全具有重要的理论意义和价值。首先对网络空间、网络空间地图等相关概念的内涵及其发展演变进行了总结分析;并在此基础上按照网络空间及其要素的空间相关程度,对网络空间制图方法进行了分类和系统梳理,并总结了需要解决的关键技术;最后对该领域今后的发展进行了展望。     

空间同位模式挖掘研究进展

从基本概念、挖掘方法、研究内容、研究成果等方面对空间同位模式挖掘进行了综述;通过对现有空间同位模式挖掘研究成果的分析,指出了其发展存在的问题,并对其前景进行了展望。     

城市犯罪时空同现模式的非参数检验方法

采用时空同现模式分析方法挖掘多元犯罪事件之间的关联关系,可为犯罪事件防控问题提供科学指导。现有方法依赖人为设置的频繁度阈值,应用部门若缺乏先验知识则可能导致决策错误。因此,基于非参数统计思想,提出一种面向城市犯罪的时空同现模式显著性检验方法。首先通过重建每类犯罪事件的时空分布,构建多元犯罪事件分布独立的零模型;然后根据零模型下多元犯罪事件同现频率的试验分布,判别候选时空同现模式的显著性。最后设计具有预设模式的模拟数据实验验证该方法的有效性;在多个分析尺度（时空半径）下识别S市2016年13种犯罪事件间时空同现模式,并以时空同现模式{扰乱治安,盗窃电动自行车,扒窃}为例,结合公共设施空间分布,对该模式形成机理进行深入分析。结果表明:①该方法充分顾及了单元犯罪事件自相关特征的影响,能够有效识别具有统计特性的时空同现模式;②犯罪事件时空同现模式随分析尺度的变化而存在差异;③具有相似建成环境和社会环境的犯罪事件容易形成时空同现模式。     

面向特征的网络空间点群要素自动综合方法

网络空间信息可视化对揭示网络空域规律、促进网络空间认知具有重要意义。将网络空间节点与拓扑关系直接可视化的视图中存在大量的点重合和线交叉,目前已有的网络节点布局算法、集束边技术、骨干网提取和网络路由拓扑多尺度表达等方法能够优化视图效果,但在网络的微观结构上,对保持网络空间点群要素的特征信息关注不够。通过分析并量化网络空间点群要素的各类特征信息,提出了一种基于层次聚类的要素聚合方法和一种基于节点重要性度量的要素选取方法,以自动综合的方式对网络空间点群要素进行综合。实验结果表明,该方法能够保持网络空间点群要素的空间特征,为定量表达网络空间特征、加速生成视觉效果良好的网络空间地图提供基础数据综合方法。     

利用核密度与空间自相关进行城市设施兴趣点分布热点探测

城市设施兴趣点(POI)在局部地理空间下往往呈现聚集型分布特征(即热点),表达该特征的核密度法(kernel density estimation)是最常用到的可视化工具。考虑到核密度方法中缺少量化统计分析,提出了一种城市设施POI分布热点探测的新方法。首先基于"距离衰减效应"计算地理单元的属性值;然后采用GetisOrd G*i统计指数定量分析设施POI点的局部空间相关性特征。与传统基于样方法的空间自相关相比,核密度法由于顾及了地理学第一定律的区位影响,计算获得的地理单元属性值可保留空间的细节信息,热点的空间自相关分析结果可以反映设施服务影响的连续性特征。通过实际金融设施数据的自相关分析实验,表明该方法能有效提取POI基础设施在城市区域中的分布热点范围。     

多距离模式的长沙某医院服务范围空间分析

对长沙市某医院2016年1~3月份的就诊患者地址数据进行地理编码及可视化处理,采用欧式距离、曼哈顿距离、道路距离、最短行驶时间方法分析不同距离模式下患者到该医院就医的空间分布状况;另外,结合分位数评价指标定量分析3种距离模式下服务半径和服务面积的异同以及影响该医院服务范围的因素,分析得到该医院的服务范围呈中心辐射状,主要服务半径较小(约8 km),服务辐射范围在150 km~2以内,且受距离成本、时间成本和地形要素影响明显。