19.空间点事件离群模式探测的普适性方法

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1、空间点事件离群模式探测的普适性方法基金项目：湖南省自然科学杰出青年基金项目（14JJ1007）；高等学校博士学科点专项科研基金（20110162110056）；湖南省高校创新平台开放基金（11K071）；湖南省研究生科研创新项目（CX2013B079）。石岩1，邓敏1，杨学习1，（1.中南大学地球科学与信息物理学院地理信息系，湖南长沙，410083）摘要：空间离群模式探测是空间数据挖掘的一个研究热点。本文以带有空间位置属性的点事件为研究对象，针对现有方法的局限性，在扩展了空间离群模式定义基础上引入层次约束Delaunay三角网，发展了一种空间点

2、事件离群模式探测的普适性方法（简称MCDTSOD）。首先，借助Delaunay三角网粗略地构建空间点事件间的邻接关系；然后，利用统计学方法针对Delaunay三角网的边长特性进行三个层次约束分析，以精化空间点事件的邻近域；最后，对具有空间邻接关系的点事件集合进行统计分析，以形成一系列空间簇，并通过一个统计约束指标提取数量较少的空间簇，即空间点事件离群模式。该方法不需要人为输入参数，并且通过模拟数据和实际数据实验表明本文提出的MCDTSOD方法可以有效识别各种类型空间点事件离群模式。关键词：空间属性；空间点事件；空间离群模式；层次约束Delaun

3、ay三角网AGeneralMethodofDetectingSpatialOutlierDistributionPatternsforPointEventsAbstract:Spatialoutlierdetectionisaresearchhotspotinthedomainofspatialdatamining.Inviewofthelimitationsofexistingmethods,thispaperdevelopsageneralmethodofdetectingspatialoutlierdistributionpatterns

4、forpointeventsbyconsideringspatiallocations(abbreviatedasMCDTSOD),wherethedefinitionofspatialoutlierisextendedandthemulti-levelconstrainedDelaunaytriangulationisconstructed.Firstly,thespatialadjacencyrelationshipsareroughlyobtainedfromDelaunaytriangulation.Then,three-levelco

5、nstraintsaredescribedandutilizedforprecisespatialadjacencyrelationshipswiththeconsiderationofsomestatisticalcharacteristics.Finally,thosespatialpointeventsconnectedbytheremainededgesaregatheredtoformaseriesofclusters.Thoseclusterswhichcontainveryfewpointeventsareregardedassp

6、atialoutlierpatterns.ItcanbefoundthattheMCDTSODisnotinvolvedinanyparameters.Experimentsonbothsyntheticandreal-worldspatialdatasetsareutilizedtodemonstratethattheMCDTSODcandetectallkindsofspatialoutlierswithhighefficiency.KeyWords：Spatialattribute;Spatialpointevents;Spatialou

7、tlierpatterns;Multi-levelconstrainedDelaunaytriangulation中图分类号：P208文献标识码：A1引言近年来，空间离群模式探测已成为空间数据挖掘的一个重要研究分支，并广受关注[1][2]。空间离群模式探测旨在从海量空间数据中挖掘得到偏离整体或局部分布模式的小部分空间实体。在地理信息科学、环境学、社会经济学等诸多领域，空间离群模式并非是无意义的噪声数据，很可能蕴含着潜在的、未知的重要知识和规律，并在异常气候事件探测、环境监测、犯罪和疾病异常分布等实际应用中发挥着重要作用。Hawkins最先提出离

8、群点的概念，将其定义为“严重偏离其他对象的观测点，以至于令人怀疑它是由不同机制产生的”[3]。针对空间数据的特性，Shekhar等将空间离群点定义为：