第九章_空间数据挖掘_研究生new

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1、地理信息智能化处理,武汉大学遥感信息工程学院2010级硕士生第九章空间数据挖掘秦昆qinkun163@163.com武汉大学遥感信息工程学院2010年9.1空间数据挖掘的由来与发展ò空间数据的采集、存储和处理等现代技术设备的迅速发展，使得空间数据的复杂性和数量急剧膨胀，远远超出了人们的解译能力。ò空间数据库是空间数据及其相关非空间数据的集合，是经验和教训的积累，无异于是一个巨大的宝藏。当空间数据库中的数据积累到一定程度时，必然会反映出某些为人们所感兴趣的规律。ò这些知识型规律隐含在数据深层，一般难以根据常规的空间技术方法获得，需要利用

2、新的理论和技术发现之并为人所用。ò“数据挖掘与知识发现”¾首次出现在1989年8月在美国底特律召开的第11届国际人工智能联合会议的专题讨论会上。¾1991、1993和1994年又相继举行了数据库知识发现(knowledgediscoveryfromdatabase,KDD)专题讨论会，¾1995年召开了第一次KDD国际会议。ò知识发现：是从数据集中识别出有效的、新颖的、潜在有用的，以及最终可理解的模式的非平凡过程。ò数据挖掘：是KDD中通过特定的算法在可接受的计算效率限制内生成特定模式的一个步骤。知识发现(KDD)过程数据挖掘—知识发

3、现过程的核心模式评估数据挖掘任务相关的数据数据仓库选择数据清理数据集成数据库空间数据挖掘(SpatialDataMining,SDM)：ò简单的说：就是从空间数据中提取隐含其中的、事先未知的、潜在有用的、最终可理解的空间或非空间的一般知识规则的过程。ò具体而言：就是在空间数据库或空间数据仓库的基础上，综合利用确定集合理论、扩展集合理论、仿生学方法、可视化、决策树、云模型、数据场等理论和方法，以及相关的人工智能、机器学习、专家系统、模式识别、网络等信息技术，从大量含有噪声、不确定性的空间数据中，析取人们可信的、新颖的、感兴趣的、隐藏的、

4、事先未知的、潜在有用的和最终可理解的知识，揭示蕴涵在数据背后的客观世界的本质规律、内在联系和发展趋势，实现知识的自动获取，为技术决策与经营决策提供不同层次的知识依据。空间数据挖掘的发展ò1994年在加拿大渥太华举行的GIS国际学术会议上，李德仁首先提出了从GIS数据库中发现知识(KnowledgeDiscoveryfromGIS,KDG)的概念，并系统分析了空间知识发现的特点和方法，认为它能够把GIS有限的数据变成无限的知识，精炼和更新GIS数据，促使GIS成为智能化的信息系统，并第一次从GIS空间数据库中发现了用于指导GIS空间分析

5、的知识。ò李德仁率先研究了从GIS数据库中发现知识，构筑了空间数据挖掘和知识发现的理论框架，系统研究了粗集和云理论在空间数据挖掘中的理论和技术，提出了用于空间数据挖掘的地学粗空间理论。空间数据挖掘的发展òMurray和Estivin-Castro分析了基于统计学、数据挖掘和地理信息系统的空间模式识别和知识发现方法。òKoperski，Adhikary和Han就空间数据生成、空间数据聚类和挖掘空间数据关联规则等方面总结了空间数据挖掘的发展。òHan和Kamber在其数据挖掘专著中，系统讲述了空间数据挖掘的概念和技术。¾空间数据挖掘的网络

6、化发展：为了适应网络的分布式计算环境，在分布式计算平台上以空间信息显示、服务、获取、存储为基础的层次化GIS软件框架，以便提供数据分析、共享、知识发现等不同水平的空间信息服务。9.2空间数据挖掘的内容和方法ò空间数据挖掘的知识内容：–空间关联知识、空间聚类知识、空间分类知识、空间离群点知识等。ò空间数据挖掘的类型：–空间关联规则挖掘、空间聚类挖掘、空间分类挖掘、空间离群点挖掘等。空间数据挖掘的方法ò概率论、ò粗集、ò证据理论、ò地学粗空间、ò空间统计学、ò神经网络、ò规则归纳、ò遗传算法、ò聚类分析、ò可视化、ò空间分析、ò决策树、ò

7、模糊集、ò概念格、ò云模型、ò空间在线数据挖掘ò数据场、9.3空间关联规则挖掘ò1995年Koperski将传统关联规则拓展到空间数据挖掘领域。空间关联规则是空间数据挖掘的重要组成部分同时也是基本任务之一。ò目的：发现空间实体间的相互作用、空间依存、因果或共生的模式。主要指目标之间相离、相邻、相连、共生、包含、被包含、覆盖、被覆盖、交叠等规则，也可称为空间相关关系。空间关联规则的定义¢表达形式：XY(c%，s%)òX和Y是谓词集合，可以是空间谓词或非空间谓词，但至少包含一个空间谓词，且。òs%是规则的支持度，指X和Y在所有空间事务中同

8、时发生的概率，即。òc%是规则的可信度，指在所有空间事务中X发生的前提下Y发生的概率，即。ò非空间谓词：指一般的逻辑谓词。ò空间谓词：包含空间关系和空间信息的逻辑谓词。空间关联规则的例子：ò空间关联规则：is-a(x,h