空间数据挖掘综述
空间数据挖掘技术的发展与应用
空间数据挖掘技术的发展与应用1. 引言空间数据挖掘技术是指利用数据挖掘算法和技术手段对空间数据中的有价值信息进行提取和分析的过程。
随着科技的不断进步和数据的大规模产生，对空间数据挖掘技术的需求也在逐渐增加。
在本文中，将探讨空间数据挖掘技术的发展与应用。
2. 空间数据挖掘技术的发展2.1 空间数据挖掘的概念与原理空间数据挖掘技术是将数据挖掘技术应用到空间数据中，通过对空间数据的挖掘和分析，挖掘出数据中的潜在规律和有价值的信息。
空间数据挖掘技术的核心任务包括：分类、聚类、关联规则挖掘和异常检测等。
2.2 空间数据挖掘技术的发展历程空间数据挖掘技术的发展可以追溯到上世纪80年代。
在当时，由于计算机技术的限制和数据量的有限，空间数据挖掘技术受到了很多限制。
但随着计算机技术和数据采集技术的不断进步，空间数据挖掘技术发展迅速。
现在，各种针对空间数据挖掘的算法和模型被提出，并且得到了广泛的应用。
3. 空间数据挖掘技术的应用3.1 地理信息系统地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是空间数据挖掘技术最常见的应用之一。
利用空间数据挖掘技术，可以对地理数据进行分析和挖掘，从而提取出地理数据中的有价值信息。
这些信息可以用于城市规划、环境保护、交通管理等领域。
3.2 物流与交通管理空间数据挖掘技术也被广泛应用于物流与交通管理领域。
通过对交通数据和物流数据的挖掘，可以分析交通流量、相关道路的瓶颈问题，进而优化交通路线和物流方案，提高效率和降低成本。
3.3 智能导航系统智能导航系统是一个利用空间数据挖掘技术的应用。
通过对用户位置数据的挖掘，可以为用户提供个性化的导航服务。
智能导航系统可以根据用户的出行习惯和实时交通状况，提供最佳的导航方案，并且能够根据用户的反馈进行实时调整。
3.4 自然灾害预测与应对空间数据挖掘技术在自然灾害预测与应对方面也发挥着重要的作用。
通过对历史灾害数据的挖掘，可以分析出自然灾害的规律和趋势，提前预测自然灾害的发生概率和影响范围。
数据挖掘综述
数据挖掘综述引言：数据挖掘是一种通过自动或者半自动的方法，从大量数据中发现隐藏在其中的有价值的信息的过程。
随着大数据时代的到来，数据挖掘在各个领域中的应用越来越广泛。
本文将对数据挖掘的概念、应用领域、技术方法、挑战和未来发展进行综述。
一、数据挖掘的概念1.1 数据挖掘的定义数据挖掘是指通过应用统计学、机器学习、人工智能等技术，从大规模数据集中提取出实用的信息和模式的过程。
1.2 数据挖掘的目标数据挖掘的目标是通过发现数据中的潜在规律和关联，为决策提供支持，并发现新的商业机会。
1.3 数据挖掘的基本步骤数据挖掘的基本步骤包括问题定义、数据采集和清洗、特征选择和变换、模型构建、模型评估和应用。
二、数据挖掘的应用领域2.1 金融领域数据挖掘在金融领域中被广泛应用，如信用评估、风险管理、欺诈检测等。
2.2 零售领域数据挖掘在零售领域中可以匡助企业进行销售预测、市场细分、推荐系统等。
2.3 医疗领域数据挖掘在医疗领域中可以用于疾病预测、药物研发、医疗资源优化等。
三、数据挖掘的技术方法3.1 分类与预测分类与预测是数据挖掘中常用的技术方法，通过构建模型来预测未来的结果或者分类新的数据。
3.2 聚类分析聚类分析是将数据集中的对象划分为不同的组，使得组内的对象相似度高，组间的相似度低。
3.3 关联规则挖掘关联规则挖掘是寻觅数据集中的频繁项集和关联规则，用于发现数据中的相关性和规律。
四、数据挖掘的挑战4.1 数据质量问题数据挖掘的结果受到数据质量的影响，数据质量不高会导致挖掘结果不许确。
4.2 隐私保护问题在数据挖掘过程中，可能涉及到用户的隐私信息，如何保护用户隐私是一个重要的挑战。
4.3 大数据处理问题随着数据量的增加，如何高效地处理大规模数据成为数据挖掘中的难题。
五、数据挖掘的未来发展5.1 深度学习与数据挖掘的结合深度学习作为一种强大的机器学习方法，与数据挖掘的结合将会进一步提升数据挖掘的能力。
5.2 增强学习的应用增强学习是一种通过试错来优化决策的方法，将其应用于数据挖掘领域可以发现更多的隐藏规律。
智慧城市中的空间数据挖掘与可视化
智慧城市中的空间数据挖掘与可视化随着城市规模和人口的不断增长，城市管理面临着越来越多的挑战。
智慧城市已经成为了解决城市问题的一个重要手段。
智慧城市的基础是数据，而其中包括了大量的空间数据。
空间数据可以帮助城市管理者更好地理解城市的运行和发展，从而更加精确地进行决策。
本文将探讨智慧城市中的空间数据挖掘与可视化。
一、什么是智慧城市智慧城市是基于信息化和智能化技术，以城市为载体，通过海量数据的收集、处理、分析和共享，实现城市的智能化、开放化和共享化。
智慧城市的建设不仅需要技术的支持，还需要政府、企业和居民的积极参与，形成整个城市共治的格局。
二、智慧城市中的空间数据空间数据是智慧城市建设过程中不可或缺的一部分。
空间数据的收集可以通过各种传感器获得，例如全球定位系统(GPS)、卫星图像、地面测量仪器等。
利用空间数据可以实现城市的三维建模、交通热力图的绘制、环境监测等，这些都是城市管理所必需的信息。
三、空间数据挖掘空间数据挖掘是指对空间数据进行分析获取信息的过程。
空间数据挖掘的目的是通过数据挖掘算法将数据转化为知识，发现数据隐藏的特点和规律。
常用的空间数据挖掘方法有聚类分析、关联分析、分类分析和时间序列分析等。
这些方法可以通过对空间数据的处理，提供对城市管理更深入的理解和更准确的数据支持。
四、空间数据可视化空间数据可视化是实现对空间数据展示的一种方法。
通过可视化可以直观地观察和理解空间数据，发现数据中隐藏的规律。
常用的空间数据可视化方法有地图展示、三维可视化和热力图等。
这些方法可以帮助城市管理者更好地理解城市的运行、规划城市发展、提升城市形象等。
五、空间数据挖掘与可视化的应用空间数据挖掘与可视化的应用已经被广泛地应用于智慧城市建设。
例如通过交通热力图可以发现城市繁忙的交通拥堵情况，确定交通管制的方案；通过三维城市建模可以更好地展现城市的面貌，规划城市发展。
六、结论智慧城市建设离不开空间数据挖掘和可视化。
通过对空间数据的挖掘和可视化可以更好地理解城市的运行和发展，加强城市管理和规划。
数据挖掘算法综述
数据挖掘算法综述数据挖掘算法综述随着信息技术的不断发展，数据量呈现爆炸式增长，如何从海量数据中提取有用的信息成为了一个重要的问题。
数据挖掘技术应运而生，它是一种从大量数据中自动提取模式、关系、规律等信息的技术。
数据挖掘算法是数据挖掘技术的核心，本文将对常用的数据挖掘算法进行综述。
1.分类算法分类算法是数据挖掘中最常用的一种算法，它通过对已知数据进行学习，建立分类模型，然后将未知数据分类到相应的类别中。
常用的分类算法包括决策树、朴素贝叶斯、支持向量机等。
决策树是一种基于树形结构的分类算法，它通过对数据进行分裂，构建一棵树形结构，从而实现对数据的分类。
朴素贝叶斯算法是一种基于贝叶斯定理的分类算法，它假设各个特征之间相互独立，通过计算先验概率和条件概率来进行分类。
支持向量机是一种基于间隔最大化的分类算法，它通过找到一个最优的超平面来实现分类。
2.聚类算法聚类算法是一种将数据分成不同组的算法，它通过对数据进行相似性度量，将相似的数据归为一类。
常用的聚类算法包括K均值、层次聚类、DBSCAN等。
K均值算法是一种基于距离的聚类算法，它通过将数据分成K个簇，使得簇内的数据相似度最大，簇间的数据相似度最小。
层次聚类算法是一种基于树形结构的聚类算法，它通过不断合并相似的簇，最终形成一棵树形结构。
DBSCAN算法是一种基于密度的聚类算法，它通过定义密度可达和密度相连的点来进行聚类。
3.关联规则算法关联规则算法是一种用于挖掘数据中项集之间关系的算法，它通过发现数据中的频繁项集，进而发现项集之间的关联规则。
常用的关联规则算法包括Apriori算法、FP-Growth算法等。
Apriori算法是一种基于频繁项集的关联规则算法，它通过不断扫描数据集，找到频繁项集，然后根据频繁项集生成关联规则。
FP-Growth 算法是一种基于FP树的关联规则算法，它通过构建FP树，发现频繁项集，然后根据频繁项集生成关联规则。
4.异常检测算法异常检测算法是一种用于发现数据中异常值的算法，它通过对数据进行分析，发现与其他数据不同的数据点。
空间数据挖掘技术在遥感数据处理中的应用研究
空间数据挖掘技术在遥感数据处理中的应用研究一、引言随着遥感技术的逐步发展和普及，遥感数据处理成为了一个热门的研究领域，而空间数据挖掘技术作为一种新兴的数据挖掘技术，在遥感数据处理中也得到了广泛的应用。
本文旨在探讨空间数据挖掘技术在遥感数据处理中的应用以及发展趋势。
二、空间数据挖掘技术概述空间数据挖掘技术是数据挖掘技术的一种，在空间数据的处理和分析方面具有很好的应用前景。
空间数据指的是涉及地理位置信息的数据，包括遥感数据、地理信息系统数据等。
空间数据挖掘技术主要是通过对数据进行分析和挖掘来发现其中的规律和有价值的信息，从而为后续的决策提供支持和保证。
目前，空间数据挖掘技术已经被广泛应用于城市规划、环境监测、农业生产等领域。
三、遥感数据处理中的应用研究1. 遥感图像分类遥感图像分类是遥感数据处理中的一个重要环节。
在遥感图像分类中，空间数据挖掘技术可以帮助分析和识别出图片中的各种地物与覆盖类型，并提供决策支持。
对于遥感图像分类中的数据特征提取过程中，空间数据挖掘技术可以帮助从多个精度尺度的空间数据中提取出具有较好分类性能的特征，从而提高分类精度。
2. 遥感影像分析随着遥感技术的不断进步，遥感影像分析也成为了遥感数据处理的一个重要环节。
在遥感影像分析中，空间数据挖掘技术可以帮助分析和处理影像中的时空数据，包括温度、变化、植被等信息，从而促进对影像的进一步理解和利用。
3. 空间数据挖掘中的地理信息系统地理信息系统是一种将软件技术和地理信息相结合的信息系统。
在地理信息系统中，空间数据挖掘技术可以帮助分析和挖掘出其中的地理信息，如交通路线、商业区域、人群热点等信息，为城市规划、交通设计等方面提供有效的决策数据支持。
四、空间数据挖掘技术在遥感数据处理中的发展趋势随着遥感技术和空间数据挖掘技术的不断发展和进步，这两种技术也不断拓展其应用范围。
未来，我们可以预见到以下几点发展趋势：1. 多源数据融合未来，会出现更多的遥感数据源，如卫星遥感和无人机遥感等，同时，各类遥感数据种类和所提供的信息也将更加丰富。
空间数据挖掘及技术(综述)
01
水质监测
通过挖掘水质监测数据，评估水体质量 状况，为水环境治理和水资源保护提供 依据。
02
03
土壤质量监测
利用空间数据挖掘技术，监测土壤质 量状况，为土地资源保护和农业可持 续发展提供支持。
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空间聚类分析
将相似的空间对象归为同一类。
空间分类模型
根据已知的空间数据对新的空间对象进行分 类。
空间数据可视化
地图可视化
将空间数据以地图的形式呈现，便于理解和 分析。
三维可视化
利用三维图形技术展示空间数据，提供更直 观的视角。
可视化交互
允许用户通过交互操作来探索和查询空间数 据。
可视化分析工具
提供专业的可视化分析功能，帮助用户深入 挖掘空间数据的价值。
可解释性机器学习
研究如何让机器学习模型产生的结果更容易被人类理解和接受。
数据隐私保护
在空间数据挖掘过程中，保护用户隐私和数据安全是重要的问题，需 要研究如何在保证隐私的前提下进行有效的数据挖掘。
05
空间数据挖掘案例研究
城市规划中的空间数据挖掘应用
城市用地适宜性评价
利用空间数据挖掘技术，对城市用地进行适 宜性评价，为城市规划提供科学依据。
人工智能与机器学习在空间数据挖掘中的应用
深度学习
利用神经网络模型对空间数据进行特征提取和 模式识别，提高挖掘精度和效率。
强化学习
通过与环境的交互学习，自动优化空间数据挖 掘任务中的参数和策略。
迁移学习
将在一个任务上学到的知识应用于其他相关任务，减少重新训练模型的时间和 成本。
空间数据挖掘与其他领域的交叉研究
2
通过空间数据挖掘，可以发现隐藏在空间数据中 的知识，揭示出地理现象的内在规律，为解决实 际问题提供科学依据。
数据挖掘综述
基于进化理论，并采用遗传结合、遗传 变异、以及自然选择等设计方法的优化技 术。
7 数据挖掘的主要流程（四个阶段）
系统的数据挖掘过程是一个不断循环、优化的过
程。
数据挖掘各阶段的工作量
Data Mining牵涉大量的规划与准备，专家声 称高达80%的过程花在准备数据阶段。
确定业务对象
数据准备
模式发现
数据访问 (80年代)
“在新英格兰的分 部去年三月的销售 额是多少？”
在记录级提 Oracle、Sybase、 供历史性的、 Informix、IBM、 动态数据信 Microsoft 息 在各种层次 Pilot、Comshare、 上提供回溯 Arbor、Cognos、 的、动态的 Microstrategy 数据信息
为降低决策树生成代价，人们还提出了一 种区间分类器。最近也有人研究使用神经网 络方法在数据库中进行分类和规则提取。
4.4 预测型知识（Prediction）
预测知识根据时间序列型数据，由历史的 和当前的数据去推测未来的数据，也可以 认为是以时间为关键属性的关联知识。 时间序列预测方法有经典的统计方法、神 经网络和机器学习等。
4. 数据挖掘研究的内容
目前DMKD的主要研究内容包括：
基础理论、发现算法、数据仓库、可视 化技术、定性定量互换模型、知识表示方 法、发现知识的维护和再利用、半结构化 和非结构化数据中的知识发现以及网上数 据挖掘等。
数据挖掘所发现的知识最常见的有以下 几类：
4.1 广义知识 (Generalization) 4.2 关联知识 (Association) 4.3 分类知识(Classification & Clustering) 4.4 预测型知识(Prediction) 4.5 偏差型知识(Deviation)
基于GIS的空间数据挖掘研究综述
Ｓ ＩＮ Ｅ Ｅ Ｈ Ｏ Ｏ ＹＩＦ Ｒ Ａ Ｉ Ｎ ＣＥ Ｃ ＆Ｔ Ｃ Ｎ Ｌ Ｇ Ｏ Ｍ Ｔ Ｏ Ｎ
２０ 年 ０７
第 ２ 期 ６
基于 Ｇ Ｓ的空问数据挖掘研究综述 Ｉ
杨 霞
（ 都职 业技术 学 院国际软 件学 院教 师 四川 成都 成
６０ ０ １ ０ ０）
摘 要 ： 间数 据 挖掘 是 数据 挖 掘 的一 个 重要 分 支 ， 空 它对 于理 解 空 间数 据 ， 寻找 空 间数 据 之 间、 间 与 非 空 间数 据 之 间 内在 关 系 ， 简 洁 方 式 空 以
表 达 空 间数 据 规 律 起 着 重要 作 用 。
２２空 间 数据 模 型 ．
关 系来 表示 空 间对 象 的 能 力 。 因此 ， 年 来 数 据 挖 掘 的 研 究 己 从关 系 近 为 了 方 便地 理 实体 在 空 间 数 据 库 中 的 存储 ， 须 先 建 立 空 间 数 据 必 型 和事 务 型 数 据 库 扩 展 到空 间数 据 库 ， 研 究如 何 从 空 间数 据 库 中去 模 型 ， 空 间 数 据 特 征 的 抽 象 。 数 据 模 型分 为三 个 层 次 ： 念 数 据模 即 即 概 发 现 隐含 的知 识 。
一
金 融投 资 、 诈 检 测 、 欺 医学 、 育 等 方 面 ， 在 更 为 广泛 的 领 域 中 显 示 街 道 等 ， 这 些 区域 不 能再 被 称 为城 市 。 体 并 但 出 了诱 人 的前 景 。 空 间 数 据描 述 的 信 息 包 括 两 部分 ：一 种 是 描 述 地 理 实 体 空 间 位 空 间 数据 挖 掘 就 是 其 中 的 一 个很 有 发 展 前 景 的 应 用领 域 。 着 大 置 、 何 形 状 以 及 实 体 之 间 空 间关 系 的 空 间 属 性 信 息 ， 一 种 是 描 述 随 几 另 量 空 间 数 据从 遥 感 、 理 信 息 系 统 、 地 多媒 体 系 统 、 学 和 卫 星 图 像 等 多 地 理 实 体 其 他 属 性 的 描述 性信 息 。对 应 这 两 种 信 息 ， 入 两 个 新 的概 医 引 空 种应用中收集 出来 ， 这些数据的复杂程度和数量都远远超出人脑的分 念 ： 间 谓 词 与 非 空 间谓 词 。 析 能 力 。 间数 据 库 具有 保 存 这 些 由空 间 数 据 类 型 和对 象 之 间 的 空 间 空
空间数据挖掘算法及预测模型
空间数据挖掘算法及预测模型一、引言空间数据挖掘算法及预测模型是地理信息系统（GIS）领域的重要研究方向。
随着遥感技术的发展和传感器网络的普及，获取了大量的空间数据，如地理位置信息、气象数据、人口统计数据等。
这些数据在城市规划、环境监测、交通管理等方面起着重要的作用。
本文将介绍空间数据挖掘算法及预测模型的基本概念、常见方法和应用案例。
二、空间数据挖掘算法1. 空间数据挖掘概述空间数据挖掘是从空间数据库中发现特定模式和关系的过程。
它可以帮助我们理解地理空间中的变化和关联性。
空间数据挖掘算法可以分为聚类、分类、关联规则挖掘等多个方面。
2. 空间数据聚类算法空间数据聚类是将相似的空间对象归类到同一组或簇中的过程。
常见的聚类算法有基于密度的聚类算法（如DBSCAN）、基于网格的聚类算法（如STING）、基于层次的聚类算法等。
这些算法可以帮助快速识别出地理空间中的热点区域、异常值等。
3. 空间数据分类算法空间数据分类是根据不同的属性和特征将地理空间对象进行分类的过程。
常用的分类算法有决策树、支持向量机（SVM）、人工神经网络等。
通过使用这些算法，可以对地理空间对象进行自动分类和识别，如土地利用类型、植被覆盖类型等。
4. 空间数据关联规则挖掘算法空间数据关联规则挖掘是在地理空间中发现不同空间对象之间的相关性和关联关系。
常见的关联规则挖掘算法有Apriori、FP-growth等。
这些算法可以帮助我们发现地理空间中的相关性模式，如犯罪与社会经济因素之间的关系。
三、空间数据预测模型1. 空间数据模型概述空间数据模型是对地理空间对象进行描述和建模的一种方法。
常见的空间数据模型有基于图的数据模型、基于栅格的数据模型、基于矢量的数据模型等。
这些模型可以帮助我们对地理空间中的实体和属性进行建模和分析。
2. 空间数据预测模型空间数据预测模型是基于历史数据和现有数据对未来空间情况进行预测的一种方法。
常见的空间数据预测模型有回归分析、时间序列分析、人工神经网络等。
数据挖掘综述
数据挖掘综述数据挖掘是一种通过从大量数据中发现模式、关联和趋势来提取有用信息的过程。
它是一门综合性的学科，结合了统计学、机器学习、数据库技术和人工智能等领域的知识和方法。
数据挖掘在各个行业和领域都有广泛的应用，包括市场营销、金融、医疗保健、社交网络分析等。
数据挖掘的过程通常包括以下几个步骤：1. 问题定义：明确需要解决的问题或目标，例如预测销售额、发现异常行为或推荐系统等。
2. 数据收集：收集与问题相关的数据，可以是结构化数据（如数据库中的表格）或非结构化数据（如文本、图像或音频）。
3. 数据清洗：对数据进行清洗和预处理，包括处理缺失值、异常值和重复值，以及转换数据格式和统一数据标准等。
4. 特征选择：选择对问题有预测能力的特征，以减少计算复杂性和提高模型性能。
5. 模型选择：选择适合问题的数据挖掘模型，例如分类、聚类、关联规则挖掘、时序分析等。
6. 模型训练：使用标记好的训练数据对选定的模型进行训练，以学习模式和关联规则。
7. 模型评估：使用测试数据对训练好的模型进行评估，以确定模型的性能和准确性。
8. 模型优化：根据评估结果对模型进行优化和调整，以提高模型的预测能力和泛化能力。
9. 结果解释：对模型的结果进行解释和可视化，以便理解和应用。
数据挖掘的技术和算法有很多，常见的包括决策树、神经网络、支持向量机、朴素贝叶斯、聚类算法、关联规则挖掘等。
选择合适的算法取决于问题的性质和数据的特点。
数据挖掘的应用非常广泛。
在市场营销中，可以通过分析客户购买历史和行为模式来预测客户的购买意愿和需求，从而制定个性化的营销策略。
在金融领域，可以通过分析交易数据和市场趋势来预测股票价格的波动和风险，以辅助投资决策。
在医疗保健领域，可以通过分析病人的病历和基因数据来预测疾病的风险和治疗效果，从而实现个性化的医疗服务。
在社交网络分析中，可以通过分析用户的社交关系和行为模式来发现社交网络中的影响力节点和社群结构，以及预测用户的兴趣和行为。
第1章 数据挖综述
2020/6/18
第1章 数据挖掘综述
1.2.4 数据挖掘和数据仓库
➢ 大部分情况下，数据挖掘都要先把数据从数据仓库中拿到数据 挖掘库或数据集市中（见图1-1）。
图1-1 数据挖掘从数据库中得出
如果数据在导入数据仓库时已经清理过，很可能在做数据挖掘时就没必 要再清理一次，而且所有的数据不一致的问题都已经被解决了。
数据进化的阶段
进化阶段
数据搜集
数据访问
表1-1 数据进化的四个阶段
时间段
60年代
技术支持
计算机， 磁带等
生产厂家
IBM, CDC
产品特点
提供静态 历史数据
80年代
关系数据库， 结构化查询 语言SQL
OracleSybase, Informix,IBM, Microsoft
在纪录中动态 历史数据信息
数据仓库 数据挖掘
90年代
联机分析处理， 多维数据库
Pilot, Comshare, Arbor,Cognos, Microstrategy
在各层次提供 回溯的动态的 历史数据
正在流行
高级算法， 多处理系统，海 量算法
Pilot,Lockheed, IBM, SGI, 其他初创公司
可提供预 测性信息
2020/6/18
第1章 数据挖掘综述
人工神经网络
训练过度 的“模型”对训练集会有很高的准 确率，而一旦离开训练集应用到其他数据，很 可能准确度急剧下降。为了防止这种训练过度 的情况，必须知道在什么时候要停止训练。
➢ 图1-5中的曲线可以帮我们理解为什么利用测试集能防止训练过 度的出现。在图1-5中可以看到训练集和测试集的错误率在一开 始都随着训练周期的增加不断降低，而测试集的错误率在达到 一个谷底后反而开始上升，这个开始上升的时刻就是应该停止 训练的时刻。
空间数据挖掘技术及应用研究
空间数据挖掘技术及应用研究随着时代的发展和科技的进步，我们生活的世界变得愈发复杂和多变。
面对大量的数据和信息，如何从中挖掘出有价值的知识成为了一个亟待解决的问题。
空间数据挖掘技术的出现为这一问题提供了有力的解决方案。
本文将探讨空间数据挖掘技术的基本原理与应用研究，以及其在不同领域的实际应用。
首先，让我们来介绍一下空间数据挖掘技术的基本原理。
空间数据挖掘是在大型空间数据中发现规律、模式和趋势的一种数据分析方法。
它可以帮助我们从空间数据中提取出有用的信息和知识，用于解决各种问题。
空间数据挖掘技术包括数据预处理、特征选择、数据分类、数据聚类等几个主要步骤。
首先，数据预处理是为了清洗和预处理原始数据，使其适合进一步的分析和挖掘。
特征选择是为了找到与问题相关的特征，从而提高挖掘结果的准确性和可解释性。
数据分类是将数据划分为不同的类别，以便进行更深入的研究和分析。
数据聚类是将数据分成不同的簇，以便发现其中的任何潜在模式或趋势。
其次，让我们来看看空间数据挖掘技术在实际应用中的一些研究方向。
首先是地理信息系统（GIS）中的空间数据挖掘。
GIS系统是一个用于收集、存储、管理、分析和显示地理信息的技术系统，它可以帮助我们更好地理解和分析空间数据。
空间数据挖掘技术在GIS系统中的应用可以帮助我们发现地理信息中隐藏的模式和关联，并为城市规划、环境保护、交通管理等提供决策支持。
其次是遥感图像分析中的空间数据挖掘。
遥感图像是通过卫星或无人机等远距离获取地面表面信息的技术，它可以帮助我们了解地球表面上的变化和趋势。
空间数据挖掘技术在遥感图像分析中的应用可以帮助我们从遥感图像中提取有用的信息，如土地利用/覆盖、气候变化等。
此外，空间数据挖掘技术还可以应用于物联网中的传感器网络数据分析、金融风险预测、医学图像分析等领域。
最后，让我们来看看空间数据挖掘技术在实际应用中的一些案例。
首先是城市交通管理。
通过对城市中的交通数据进行挖掘，可以帮助我们了解城市交通的状况和瓶颈，并提出有效的交通管理措施，如优化交通信号控制、减少拥堵等。
论空间数据挖掘和知识发现
论空间数据挖掘和知识发现一、本文概述空间数据挖掘和知识发现（Spatial Data Mining and Knowledge Discovery，简称SDMKD）是数据挖掘领域的一个重要分支，它主要关注于从空间数据中提取有用的信息和知识。
随着地理信息系统（GIS）和位置感知设备（如智能手机、GPS等）的普及，空间数据日益丰富，如何有效地分析和利用这些数据成为了研究的热点。
本文将对空间数据挖掘和知识发现的基本概念、主要方法、应用领域以及未来发展趋势进行详细的探讨和概述。
本文将介绍空间数据挖掘和知识发现的基本概念和原理，包括空间数据的定义、特点以及空间数据挖掘的主要任务和目标。
然后，本文将重点介绍几种常用的空间数据挖掘方法，如空间聚类分析、空间关联规则挖掘、空间异常检测等，并对这些方法的原理、优缺点进行详细的阐述。
接着，本文将探讨空间数据挖掘和知识发现在不同领域的应用，如城市规划、环境保护、交通管理、公共安全等。
通过具体的案例分析，展示空间数据挖掘在解决实际问题中的重要作用和价值。
本文将展望空间数据挖掘和知识发现的未来发展趋势，包括新技术、新方法的出现对空间数据挖掘的影响，以及空间数据挖掘在大数据、云计算等新技术背景下的挑战和机遇。
本文还将对空间数据挖掘领域未来的研究方向进行预测和探讨。
通过本文的阐述，读者可以对空间数据挖掘和知识发现有一个全面而深入的了解，为相关领域的研究和实践提供有益的参考和启示。
二、空间数据挖掘基础空间数据挖掘（Spatial Data Mining, SDM）是数据挖掘的一个重要分支，它专门处理具有空间特性的数据。
这些数据不仅包括传统数据库中的数值和文本信息，更关键的是它们带有地理空间坐标或空间关系。
这种空间信息使得数据点之间不仅存在属性上的联系，还具有空间上的关联。
空间数据挖掘的主要任务包括空间聚类、空间关联规则挖掘、空间分类与预测，以及空间异常检测等。
空间聚类旨在发现空间分布上的密集区域，这些区域中的数据点在空间上相互靠近，并且在属性上也可能具有相似性。
数据挖掘方法综述
收稿日期:2003-09-281 作者简介:郭秀娟(1961～),女,吉林省德惠市人,副教授,在读博士研究生.文章编号:100920185(2004)0120049205数据挖掘方法综述郭 秀 娟(吉林建筑工程学院计算机科学与工程系,长春 130021)摘要:数据挖掘方法结合了数据库技术、机器学习、统计学等领域的知识,从深层次挖掘有效的模式.数据挖掘技术的常见方法,关联规则、决策树、神经网络、粗糙集法、聚类方法、遗传算法和统计分析方法被应用到各个领域,数据挖掘技术具有广泛的应用前景.关键词:数据挖掘;挖掘工具;挖掘方法;挖掘理论中图分类号:N 37 文献标识码:A 数据挖掘(Data Mining )是从大量的、不完全的、有噪声的、模糊的和随机的数据中,提取隐含在其中的、人们事先不知道的,但又是潜在有用的信息和知识的过程[1-2].人们把原始数据看作是形成知识的源泉,就像从矿石中采矿一样,原始数据可以是结构化的,如关系数据库中的数据,也可以是半结构化的,如文本、图形、图像数据,甚至是分布在网络上的异构型数据.发现知识的方法可以是数学的,可以是非数学的,也可以是演绎的或是归纳的.发现了的知识可以被用于信息管理、查询优化、决策支持、过程控制等,还可以用于数据自身的维护.可以说数据挖掘是一门很广义的交叉学科,它汇聚了不同领域的研究者,尤其是数据库、人工智能、数理统计、可视化、并行计算等方面的学者和工程技术人员[2].数据挖掘技术从一开始就是面向应用领域,它不仅是面向特定数据库的简单检索查询调用,而且,要对数据进行微观、中观乃至宏观的统计、分析、综合和推理,以指定实际问题的求解,企图发现事件间的相互关联,甚至利用已有的数据对未来的活动进行预测.1 数据挖掘的方法 研究的对象是大量的隐藏在数据内部的有用信息,如何获取信息是我们所要解决的问题.数据挖掘从一个新的角度把数据库技术、人工智能、统计学等领域结合起来,从更深层次发掘存在于数据内部新颖、有效、具有潜在效用的乃至最终可理解的模式.在数据挖掘中,数据分为训练数据、测试数据和应用数据3部分.数据挖掘的关键是在训练数据中发现事实,以测试数据作为检验和修正理论的依据,把知识应用到数据中.数据挖掘利用了分类、关联规则、序列分析、群体分析、机器学习、知识发现及其他统计方法,能够通过数据的分析,预测未来.数据挖掘有以下几种常用方法:111 关联规则挖掘 1993年,R 1Agrawal 等人首先提出了关联规则挖掘问题,他描述的是数据库中一组数据项之间某种潜在关联关系的规则.一个典型的例子是:在超市中,90%的顾客在购买面包和黄油的同时,也会购买牛奶.直观的意义是:顾客在购买某种商品时有多大的倾向会购买另外一些商品.找出所有类似的关联规则,对于企业确定生产销售、产品分类设计、市场分析等多方面是有价值的.关联规则是数据挖掘研究的主要模式之一,侧重于确定数据中不同领域之间的关系,找出满足给定条件下的多个域间的依赖关系.关联规则挖掘对象一般是大型数据库(Transactional Database ),该规则一般表示式为:A 1∧A 2∧…A m =>B 1∧B 2∧…B m ,其中,A k (k =1,2,…,m ),B j (j =1,2,…,n )是数据库中的数据项.有Support (A =>B )=P (A ∪B ),Confidence (A =>B )=P (A|B )1数据项之间的 第21卷 第1期2004年3月吉 林 建 筑 工 程 学 院 学 报Journal of Jilin Architectural and Civil Engineering Institute Vol.21 No.1Mar 12004 05吉 林 建 筑 工 程 学 院 学 报第21卷关联,即根据一个事务中某些数据项的出现可以导出另一些数据项在同一事务中的出现[3-4].在关联规则挖掘法的研究中,算法的效率是核心问题,如何提高算法的效率是所要解决的关键.最有影响的是Apriori算法,它探查逐级挖掘,Apriori的性质是频繁项集的所有非空子集都必须是频繁的.112 决策树方法 决策树(decision tree)根据不同的特征,以树型结构表示分类或决策集合,产生规则和发现规律.利用信息论中的互信息(信息增益)寻找数据库中具有最大信息量的字段,建立决策树的一个结点,再根据字段的不同取值建立树的分枝.在每个分枝子集中,重复建立树的下层结点和分枝的过程,即可建立决策树.决策树起源于概念学习系统CL S(Concept Learning System)[5],其思路是找出最有分辨能力的属性,把数据库划分为多个子集(对应树的一个分枝),构成一个分枝过程,然后对每一个子集递归调用分枝过程,直到所有子集包含同一类型的数据.最后得到的决策树能对新的例子进行分类.CL S的不足是它处理的学习问题不能太大.为此,Quinlan提出了著名的ID3学习算法[6],通过选择窗口来形成决策树.从示例学习最优化的角度分析,理想的决策树分为3种:①叶子数最少;②叶子结点深度最小;③叶结点数最少且叶子结点深度最小.寻优最优决策树已被证明是N P困难问题.ID3算法借用信息论中的互信息(信息增益),从单一属性分辨能力的度量,试图减少树的平均深度,却忽略了叶子数目的研究.其启发式函数并不是最优的,存在的主要问题有:(1)互信息的计算依赖于属性取值的数目多少,而属性取值较多的属性并不一定最优.(2)ID3是非递增学习算法.(3)ID3决策树是单变量决策树(在分枝结点上只考虑单个属性),许多复杂概念表达困难,属性间的相互关系强调不够,容易导致决策树中子树的重复或有些属性在决策树的某一路径上被检验多次.(4)抗噪声性差,训练例子中,正例和反例的比例较难控制.针对上述问题,出现许多较好的改进算法,刘晓虎等在选择一个新属性时,并不仅仅计算该属性引起的信息增益,而是同时考虑树的两层结点,即选择该属性后继续选择属性带来的信息增益.Schlimmer和Fisher设计了ID4递增式算法,通过修改ID3算法,在每个可能的决策树结点创建一系列表,每个表由未检测属性值及其示例组成,当处理新例时,每个属性值的正例和反例递增计量.在ID4的基础上,Utgoff 提出了ID5算法,它抛弃了旧的检测属性下面的子树,从下面选择属性构造树.此外,还有许多算法使用了多变量决策树的形式,著名的C415系统也是基于决策树的.113 神经网络方法 模拟人脑神经元方法,以MP模型和HEBB学习规则为基础,建立了3大类多种神经网络模型,即前馈式网络、反馈式网络、自组织网络.它是一种通过训练来学习的非线性预测模型,可以完成分类、聚类等多种数据挖掘任务.神经网络(neural network)是由大量的简单神经元,通过极其丰富和完善的连接而构成的自适应非线性动态系统,并具有分布存储、联想记忆、大规模并行处理、自组织、自学习、自适应等功能[7].网络能够模拟人类大脑的结构和功能,采用某种学习算法从训练样本中学习,并将获取的知识存储于网络各单元之间的连接权中,神经网络和基于符号的传统A I技术相比,具有直观性、并行性和抗噪声性.目前,已出现了许多网络模型和学习算法,主要用于分类、优化、模式识别、预测和控制等领域.在数据挖掘领域,主要采用前向神经网络提取分类规则.神经网络模拟人的形象直觉思维,其中,最大的缺点是“黑箱”性,人们难以理解网络的学习和决策过程.因此,有必要建立“白化”机制,用规则解释网络的权值矩阵,为决策支持和数据挖掘提供说明,使从网络中提取知识成为自动获取的手段.通常有两种解决方案:①建立一个基于规则的系统辅助.神经网络运行的同时,将其输入和输出模式给基于规则的系统,然后用反向关联规则完成网络的推理过程.这种方法把网络的运行过程和解释过程用两套系统实现,开销大,不够灵活;②直接从训练好的网络中提取(分类)规则.这是当前数据挖掘使用得比较多的方法.从网络中采掘规则,主要有以下倾向:(1)网络结构分解的规则提取.它以神经网络的隐层结点和输出层结点为研究对象,把整个网络分解为许多单层子网的组合.这样研究较简单的子网,便于从中挖掘知识.Fu 的KT 算法和Towell 的MofM 算法是有代表性的方法.KT 方法的缺点是通用性差,且当网络比较复杂时,要对网络进行结构的剪枝和删除冗余结点等预处理工作.(2)神经网络的非线性映射关系提取规则.这种方法直接从网络输入和输出层数据入手,不考虑网络的隐层结构,避免了基于结构分解的规则提取算法的不足.Sestito 等人的相似权值法,以及CSW 算法(将网络输入扩展到连续取值),是其中的两种典型算法.当然,在数据挖掘领域,神经网络的规则提取还存在许多问题,即如何进一步降低算法的复杂度,提高所提取规则的可理解性及算法的适用性,研究提取规则集的评估标准和在训练中从神经网络动态提取规则,以及及时修正神经网络并提高神经网络性能等,都是进一步研究的方向.114 粗集方法粗集(rough set )理论的特点是不需要预先给定某些特征或属性的数量描述[4,8],如统计学中的概率分布,模糊集理论中的隶属度或隶属函数等,而是直接从给定问题出发,通过不可分辨关系和不可分辨类确定问题的近似域,从而找出该问题中的内在规律.粗集理论同模糊集、神经网络、证据理论等其它理论均成为不确定性计算的一个重要分支.粗集理论是根据目前已有的给定问题的知识,将问题的论域进行划分,然后对划分后的每一个组成部分确定其对某一概念的支持度,即肯定支持此概念或不支持此概念.在粗集理论中,上述情况分别用3个近似集合来表示正域、负域和边界.在数据挖掘中,从实际系统采集到的数据可能包含各种噪声,存在许多不确定的因素和不完全信息有待处理.传统的不确定信息处理方法,如模糊集理论、证据理论和概率统计理论等,因需要数据的附加信息或先验知识(难以得到),有时在处理大量数据的数据库方面无能为力.粗集作为一种软计算方法,可以克服传统不确定处理方法的不足,并且和它们有机结合,可望进一步增强对不确定、不完全信息的处理能力.粗集理论中,知识被定义为对事物的分类能力.这种能力由上近似集、下近似集、等价关系等概念体现.因为粗集处理的对象是类似二维关系表的信息表(决策表).目前,成熟的关系数据库管理系统和新发展起来的数据仓库管理系统,为粗集的数据挖掘奠定了坚实的基础.粗集从决策表挖掘规则,辅助决策,其关键步骤是求值约简或数据浓缩,包括属性约简Wong SK 和Ziarko W 已经证明求最小约简是一个N P hard 问题[9].最小约简的求解需要属性约简和值约简两个过程,决策表约简涉及到核和差别矩阵两个重要概念.一般来讲,决策表的相对约简有许多,最小约简(含有最小属性)是人们期望的.另一方面,决策表的核是唯一的,它定义为所有约简的交集,所以,核可以作为求解最小约简的起点.差别矩阵突出属性的分辨能力,从中可以求出决策表的核,以及约简规则.借助启发式搜索解决,苗夺谦等人从信息论的角度对属性的重要性作了定义,并在此基础上提出了一种新的知识约简算法M IBAR K ,但其对最小约简都是不完备的.此外,上述方法还只局限于完全决策表.Marzena K 应用差别矩阵,推广了等价关系(相似关系)、集合近似等概念,研究了不完全决策表(属性的取值含有空值的情况)的规则的发展问题,从而为粗集的实用化迈出了可喜的一步.Marzena K 还比较了几种不完全系统的分析方法,得出如下结论:①一个规则是确定的,如果此规则在原不完全系统的每个完全拓展中是确定的;②删除从不完全决策表包含空值的对象后,采掘的知识可能成为伪规则.粗集的数学基础是集合论,难以直接处理连续的属性.而现实决策表中连续属性是普遍存在的,因此,连续属性的离散化是制约粗集理论实用化的难点之一,这个问题一直是人工智能界关注的焦点.连续属性的离散化的根本出发点,是在尽量减少决策表信息损失的前提下(保持决策表不同类对象的可分辨关系),得到简化和浓缩的决策表,以便用粗集理论分析,获得决策所需要的知识.最优离散化问题(离散的切点数最少)已被证明是N P -hard 问题,利用一些启发式算法可以得到满意的结果.总体上讲,现有15 第1期郭秀娟:数据挖掘方法综述25吉 林 建 筑 工 程 学 院 学 报第21卷离散化方法主要分为非监督离散化和监督离散化.前者包括等宽度(将连续值属性的值域等份)和等频率离散化(每个离散化区间所含的对象相同).非监督离散化方法简单,它忽略了对象的类别信息,只能用在属性具有特殊分布的情况.针对上述问题,监督离散化方法考虑了分类信息,提高了离散效果.目前,比较有代表性的监督离散化方法有以下几种:①Holte提出了一种贪婪的单规则离散器(one rule dis2 cretizer)方法;②统计检验方法;③信息熵方法等.这些方法各有特点,但都存在一个不足,即每个属性的离散化过程是相互独立的,忽略了属性之间的关联,从而使得离散结果中含有冗余或不合理的分割点.针对这个问题,有人给出了一种连续属性的整体离散化方法,实验表明,不仅能显著减少离散化划分点和归纳规则数,而且提高了分类精度.连续属性离散化目前还存在的问题是缺乏递增的离散化方法,即当新的对象加入决策表时,原有的分割点可能不是最优或最满意的.粗集理论和其它软计算方法的结合,能够提高数据挖掘能力.Mohua Banerjee等利用集理论获得初始规则集,然后,构造对应的模糊多层神经网络(规则的置信度对应网络的连接权)[10],训练后可得到精化的知识.粗集与其它软计算方法的集成是数据挖掘的一种趋势.目前,基于粗集的数据挖掘在以下方面有待深化.(1)粗集和其它软计算方法的进一步结合问题;(2)粗集知识采掘的递增算法;(3)粗集基本运算的并行算法及硬件实现,将大幅度改善数据挖掘的效率.已有的粗集软件适用范围还很有限.决策表中的实例数量和属性数量受限制.面对大量的数据,有必要设计高效的启发式简化算法或研究实时性较好的并行算法;(4)扩大处理属性的类型范围,实际数据库的属性类型是多样的,既有离散属性,也有连续属性;既有字符属性,也有数值属性.粗集理论只能处理离散属性,因此,需要设计连续值的离散算法.115 遗传算法遗传算法(G A:genetic algorithms)是模拟生物进化过程,利用复制(选择)、交叉(重组)和变异(突变)3个基本算子优化求解的技术.遗传算法类似统计学,模型的形式必须预先确定,在算法实施的过程中,首先对求解的问题进行编码,产生初始群体,然后计算个体的适应度,再进行染色体的复制、交换、突变等操作,优胜劣汰,适者生存,直到最佳方案出现为止.遗传算法在执行过程中,每一代都有许多不同的种群个体同时存在,这些染色体中个体的保留与否取决于它们对环境的适应能力,适应性强的有更多的机会保留下来,适应性强弱是由计算适应性函数f (x)的值决定的,这个值称为适应值(fitness).适应函数f(x)的构成与目标函数有密切的关系,这个函数基本上是目标函数的变种.应用遗传算法解决实际问题,存在以下几方面的问题:(1)编码.把问题参数按某种形式进行编码形成个体,一组个体构成一个种群,编码是一项有创造性的工作,也是遗传算法应用的关键.(2)适应值函数.适应值是对种群中每个个体的评价.它涉及到的问题包括:问题的目标函数的确定、目标函数到适应值函数的映射、适应值函数调整等.(3)交叉.以一定概率P c,对两个个体进行交叉.好的交叉策略能够使种群迅速收敛到最优解.(4)变异.以一定概率P c,对个体上的某种基因(对应于位串上的某位)进行改变.变异是使当前种群进化的必不可少的条件.遗传算法的研究方向遗传算法是多学科结合与渗透的产物,它已发展成为一种自组织、自适应的综合技术,广泛应用在计算机科学、工程技术和社会科学等领域[11].它的研究工作主要集中在以下几个方面:(1)基础理论.包括进一步发展遗传算法理论的数学基础,从理论和试验方面研究它们的计算复杂性.怎样阻止过早收敛也是人们正在研究的问题之一.(2)分布并行遗传算法.遗传算法在操作上具有高度的并行性,许多研究人员都在探索在并行机和分布式系统上高效执行遗传算法的策略.(3)分类系统.分类系统是基于遗传算法的机器学习中的一类,它包括一个简单的基于串规则的并行生成子系统、规则评价子系统和遗传算法子系统.分类系统正在被人们越来越多地应用于科学、工程和经济领域中,是目前遗传算法研究领域中一个非常活跃的领域[12].(4)遗传神经网络.它包括联接权、网络结构和学习规则的进化.遗传算法与神经网络相结合,成功地从时间序列分析来进行财政预算.Muhienbein 分析了多层感知机网络的局限性,并预测下一代神经网络将会是遗传神经网络.(5)进化算法.模拟自然进化过程可以产生鲁棒的计算机算法———进化算法.除上述方法外,还有把数据与结果转化和表达成可视化形式的可视化技术、统计分析方法、云模型方法和归纳逻辑程序等方法[13].2 结语 数据挖掘算法是对上述挖掘方法的具体体现.数据挖掘研究具有广泛的应用前景,它既可应用于决策支持,也可应用于数据库管理系统(DBMS )中.数据挖掘作为决策支持和分析的工具,可以用于构造知识库,在DBMS 中,数据挖掘可以用于语义查询优化、完整性约束和不一致检验.参 考 文 献 [1]Han J ,K ambr M.Data Mining :Concepts and Techniques 〔M 〕.Beijing Higher Education Press ,2001. 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面向大数据的时空数据挖掘综述
3.2生态环境
利用时空数据挖掘技术，可以对生态环境的变迁进行监测和分析，为环境保护 和治理提供科学依据。例如，通过分析历史气候数据，可以预测未来气候变化 趋势，为应对全球气候变化提供支持。
3.3社会安全
时空数据挖掘可以帮助政府部门和社会组织分析社会安全问题，如犯罪热点分 析、公共安全事件预测等，从而采取有效的应对措施。
参考内容
基本内容
随着科技的快速发展，大数据技术已经成为现代社会中不可或缺的一部分。大 数据技术主要涉及数据的收集、存储、处理和分析等过程，其中的数据处理和 分析是大数据技术的核心。本次演示将主要讨论面向大数据的数据处理与分析 算法的相关问题。
一、数据处理
大数据处理是一个对大量数据进行处理的过程，主要涉及数据的收集、清洗、 整合和存储等方面。
2.1数据采集
时空数据采集是时空数据挖掘的首要环节，包括空间数据采集和时间数据采集。 空间数据采集可以通过GIS技术、遥感技术、GPS技术等实现，而时间数据采 集则需要收集不同时间点的数据，如历史数据和实时数据。
2.2数据预处理
时空数据预处理主要包括数据清洗、格式转换、投影转换等，旨在提高数据质 量，为后续的数据挖掘打下基础。
谢谢观看
1、研究意义
时空数据挖掘是一种从大量时空数据中提取有用信息的过程，旨在发现数据的 空间和时间关联模式、趋势和异常现象。通过对时空数据的挖掘，可以为城市 规划、交通管理、生态环境、社会安全等领域提供决策支持，从而更好地应对 各种挑战和问题。因此，时空数据挖掘具有重要的理论和应用价值。
2、技术与方法
5、结论
面向大数据的时空数据挖掘在多个领域具有广泛的应用前景，但也面临着一些 挑战和问题。本次演示对时空数据挖掘的技术、应用领域、挑战和解决方案进 行了综述。针对现有的研究不足和未来可能的研究方向，我们提出以下建议： 进一步深入研究时空数据挖掘算法和模型的性能优化问题；加强时空数据挖掘 在实际应用领域的探索和实践；时空数据隐私保护和安全问题；推动时空数据 挖掘技术的普及和应用。
空间数据挖掘研究综述
数据库中抽取隐含 的知识 、 间关 系或非显 式地 存储 在空间 空 数据库 中的其它模式等 Ｌ 。空间数据挖掘需要综合数 据挖 掘 １ ］
（ ａａＭｉ ｎ ， Ｍ） Ｄ ｔ ｎ ｇ Ｄ 与空间数 据库 技术 ， ｉ 可用 于对空间数据 的 理解 ， 空间关 系和空间与非空间数据 间关 系的发现 、 空间知 识 库 的构造 、 空间数据 库 的重 组和空 间查 询 的优化 等［ 。空 间 ２ ］
维普资讯
计算机科学 ２０Ｖ Ｌ ４ｏ ５ ０７ ｏ Ｎ． ３
空 间数 据挖 掘研 究 综 述 ）
胡彩 平 秦小 麟
（ 南京航 空航天 大 学信息科 学 与技 术学 院 南京 ２ ０ １） １０ ６
摘 要 信 息化 的发展使得更 多的空间数据被使用 ， 因此 获取 空间知识 也就越 来越 重要和有 意义， 并使得 空间数 据挖
Ａ ｒ ｅ ｆＳ ｔ￣ Ｄａ ａ Ｍ ｉ ｎｇ Ｒｅ ｅ ｒ ｈ Ｓｕ ｖ ｙ ｏ ｐａ ｉ ｔ ｎｉ ｓ ａ ｃ ＨＵ ｉ ｎ ＱＩ Ｘｉｏ Ｌｉ Ｃａ－ ｇ Ｐｉ Ｎ ａ － ｎ
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空间数据挖掘与应用
空间数据挖掘与应用随着科技的发展，空间数据的获取越来越容易，而对空间数据的挖掘和应用也日益重要。
空间数据挖掘是指利用计算机技术和算法，在海量空间数据中发现规律、模式和异常，并通过对这些信息的分析来提高决策效力、改善服务质量等。
一、空间数据挖掘的意义空间数据挖掘是指通过计算机技术和算法，在海量的空间数据中挖掘出有用的信息。
空间数据主要包括地理信息、空气质量、气象、生态环境、地理遥感、卫星遥感等领域的数据。
这些数据包含着很多有用的信息，可用于优化生态环境、改善城市发展、决策管理等。
1. 提升城市规划水平城市规划是指针对城市的功能、形象、品质、风格等全方位系统性的规划。
而空间数据挖掘可以帮助城市规划部门更好的理解城市，了解城市的实际情况，更科学地进行城市规划。
2. 优化生态环境空间数据挖掘可针对生态旅游、涵养区、生态保护和生态修复等进行系统分析和评价，为生态环境的保护和修复工作提供依据。
3. 完善公共服务基于空间数据挖掘的分析结果，可以更好的评估公共设施的配备、选址和优化配置，使公共服务更加便利。
二、空间数据挖掘的应用1. 地图信息空间数据挖掘技术可以帮助我们更好的理解地图信息，将有限的资源合理的分配，更为公民创造更有用的世界，同时也方便了人们的出行和宜居。
2. 环保空间数据挖掘可实时地监测和评估环保指标。
3. 烟草控烟通过烟草控烟应用，可以对城市内公共场所和办公场所等进行可视化管理。
4. 基础建设结合空间数据挖掘技术，建筑企业可更好的定位建筑地点，增强项目的稳定性和成功率。
三、空间数据挖掘的技术突破1. 针对不同领域，不同类型的数据，除了简单的常用分类模型以外，也出现了很多基于深度学习的模型。
2. 将多种方法进行结合，实现相互补充，对数据运用更加全面。
3. 基于历史数据和实时数据，结合机器学习算法，由传统统计学习改进为深度学习，可更好的解决多维数据处理和抽象特征提取难题，使数据具有更高质量的分析。
四、空间数据挖掘面临的挑战与展望随着社会工业化和城市化的不断发展，相关领域所产生的数据也日渐庞大。
常用空间数据挖掘计算模型介绍
常用空间数据挖掘计算模型介绍本文在对数据挖掘基本概念进行了介绍的基础上，详细介绍了目前在数据挖掘中最常用的计算模型，包括空间关系、空间实体关联矩阵、空间实体信息模型，让读者对数据挖掘技术有一个基本的了解。
标签：数据挖掘；空间关系；空间实体关联矩阵；空间实体信息模型1 空间数据挖掘概念空间数据挖掘指利用统计学、人工智能、机器学习、模糊数学、模式识别和专家系统等理论、方法和技术，从空间数据库中抽取人们想要获取但没有清楚表现出来的能反映出客观世界的本质的隐含知识[1][2]。
空间数据由三个层次构成。
最底层是数据源为空间数据挖掘提供数据。
包含数据域的空间数据仓库管理系统和知识域的知识库管理系统。
中间层为挖掘器，它采用各种空间数据挖掘方法分析被提取的数据。
顶层是人机交互界面，即将发现的知识以用户能理解和接受的形式展现给用户[1，2]。
空间数据处理过程可分为：数据准备、数据选择、数据预处理、数据变换、确定目标、确定算法、数据挖掘、模式解释和知识评价[1]。
常用的计算模型有：空间关系、空间实体关联矩阵、空间实体信息模型，本文将对这三种模型一一介绍。
2 空间关系计算方法数据挖掘中主要有空间距离、空间拓扑、空间方位三类空间概念。
空间距离：距离常指几何学的欧式距离，用它来描述空间两个物体之间的远近关系。
欧氏距离是两点间的直线最短距离，在空间数据挖掘中可以用它来计算：点点距离、点线距离、点面距离、线线距离、线面距离和面面距离，此外根据具体问题也会使用棋盘距离或曼哈顿距离[1]。
空间方位：定义目标对象之间的方位，在分析的时候，我们一般预定义一个坐标轴，再做垂直于坐标轴的直线，用此直線来表示两个对象间的方位关系。
当分析的对象是某个平面时就用平面的重心来代替面，再求出两重心之间的方位关系，用此来代表两平面间方位关系[1]。
空间拓扑：它不考虑距离和方位，而是把点、线、面都看成拓扑元素，用关联和邻接来描述点线面之间的关系。
关联是不同拓扑元素之间的关系，存在于点与线，线与面、点与面之间，相同拓扑元素（比如点点、线线、面面之间）的关系常用邻接表示；也用包含、几何、层次关系描述两个拓扑元素之间的关系，包含关系指面与其他拓扑元素之间的关系；两元素间距离在某个约束范围内称他们之间有几何关系；同类元素之间的等级高低用层次表示[1]。
数据挖掘理论算法综述
数据挖掘理论算法综述数据挖掘的理论与算法是挖掘最新发现以及形式化的知识以支持决策过程的一类技术。
它包括许多被称作“数据挖掘技术”的一般方法，这些方法主要是从大量数据中挖掘有价值的信息，并应用于实际的应用程序中。
本文综述了数据挖掘领域的主要理论算法，重点讨论它们的特性和原理，详细分析它们在实际应用中的优缺点，以及它们在数据挖掘过程中的应用。
一类常用的数据挖掘算法包括决策树算法、聚类算法、关联规则算法和神经网络算法。
决策树算法是一种以树形结构表示的决策过程，是用来分析数据集和进行决策分析的流行算法。
它用树状图形化表示决策过程，使用熵和信息增益来衡量每个节点的信息含量，从而有效地识别潜在模式，从而建立一个类别树。
聚类算法是一种数据挖掘技术，它将数据实例划分到不同的相关聚类中，这一集群可以反映数据集中隐藏的模式及结构关系，研究者可以发现这些集群中的特征以及它们之间的联系，从而理解它们的结构和模式。
聚类算法基本上分为基于密度的聚类算法和基于近似的聚类算法。
关联规则算法是一种从大型数据库中挖掘出一些关联规则的方法，即它试图从这一大型数据库中发现有意义的频繁项集，以及它们之间的关联规则，实现对数据分析和知识发现的目标。
它可以从形式化的模型中推导出有用的推论，识别存在于数据库的罕见的或有价值的模式，从而揭示价值知识。
神经网络算法是一种仿生学算法，它以人工神经网络的结构为基础，解决一些机器学习和分类问题，它可以从高维数据中学习潜在表示，以改善学习问题解决方案的准确性，有助于发现预测和识别未知信息，并发现有用的模式和决策。
本文综述了常用的数据挖掘理论与算法，它们在数据挖掘过程中均有着重要的作用，可以从大量的复杂数据中挖掘有价值的信息，从而帮助企业和研究机构获得有用的信息和模式。
空间数据采集与处理方法综述
空间数据采集与处理方法综述空间数据的采集和处理方法是现代科技领域的热门话题。
随着技术的发展，我们可以使用各种先进的工具和技术来获取和处理空间数据，从而获得有价值的信息。
本文将从几个方面综述空间数据采集和处理的方法，旨在为读者提供一个全面的了解。
一、空间数据采集方法空间数据的采集是指通过各种手段和设备收集地球表面及其上层大气等空间要素的信息。
现如今，我们可以使用多种传感器和仪器来进行空间数据的采集。
其中最常见的方法是使用遥感技术，包括航空遥感和卫星遥感。
通过搭载在飞机或卫星上的传感器，我们可以获取高分辨率的影像数据，以及其他信息，如地形、气候等。
此外，地面测量、GPS定位等方法也常用于空间数据的采集。
二、空间数据处理方法获取到的空间数据往往需要进行一系列处理才能得到有用的信息。
空间数据处理方法可以分为几个方面，包括数据预处理、空间数据模型建立、数据分析和可视化等。
1. 数据预处理数据预处理是指在对空间数据进行进一步处理之前，对数据进行清洗、校正和预处理。
在数据预处理过程中，我们可能需要对数据进行修复、插值、去除异常值等操作，以提高数据的质量和准确性。
2. 空间数据模型建立空间数据模型是对现实世界中的空间要素进行抽象和描述的工具。
常见的空间数据模型包括栅格模型和矢量模型。
在栅格模型中，空间要素被分割成网格，并赋予每个网格相应的属性值。
而在矢量模型中，空间要素被表示为点、线、面等要素对象。
根据具体的需求和应用场景，我们可以选择合适的空间数据模型来建立对应的空间数据模型。
3. 数据分析数据分析是指对空间数据进行统计学和空间分析的过程。
通过对空间数据的统计分析，我们可以发现数据之间的关联性和规律性。
而通过空间分析，我们可以推断和预测地理现象的分布和变化。
常见的空间分析方法包括空间插值、空间插补、空间回归分析等。
4. 可视化数据可视化是将处理后的空间数据以可视化的形式展示出来，以帮助用户更好地理解和分析数据。
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空间聚类的国内研究现状（1/2）
• 汪闽（2004，中科院地理所）等提出了一种基亍 数学形态学算子的多尺度聚类方法MSCMO。 • 主要思想：将类别个数选定为在一个最长的尺度 变化范围内固定不变的个数,换句话说,也就是此类 别个数具有最长的尺度生存期。
• 方法的基本过程是: 基亍数学形态学中开闭运算的 思想，将数据空间离散变换为图像空间，再构造 图像的尺度空间，反复进行直到图像最终全部归 幵为一类, 而最终类别个数则确定为跨越尺度最多 的个数。
1995年
1stInternational Conference on K nowledge Discovery and Data Mining, Montreal, Canada. 诞生了数据挖掘学科
1994年
6th the Canadian Conference on GIS, Ottawa, Canada. 李德仁首次提出Knowledge Discovery from GIS (KDG)
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空间数据挖掘顶尖研究小组（2/2）
• 德国慕尼黑大学 University of Munich Institute for Computer Science Database and Information Systems
Dr. Hans-Peter Kriegel
Dr. Martin Ester
• 为了支持时间维，时空数据首先要进行过滤，只 保留时间上的邻域以及相应的空间属性。 • 当两个对象的时间属性值在连续时间单元内的时 候（比如同一年中的连续几天，或者连续几年中 的同一天）满足邻域的阈值，就称这两个对象在 时间维上是邻居。
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空间聚类的国外研究现状（4/5）
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空间聚类算法的分类
• 基亍层次的聚类
– BIRCH(T. Zhang,1996) – ROCK(S. Guha,2000) – Chameleon(K. George,1999)
• 基亍密度的聚类
– DBSCAN(M. Ester,1996) – OPTICS(M. Ankerst,1999)
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EndNote自动设置文献格式
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EndNote与Word交互
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EndNote与Word交互
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EndNote与Word交互
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slide film (物理性的)
lantern slides (电子文档性的)
其他类的幻灯片
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空间数据挖掘与数据挖掘的区别
• 李德仁（2006），徐胜华（2008） 1. 挖掘的对象不同，或称数据源不同
2. 挖掘的粒度不同
3. 数据维数不同 4. 挖掘结果的不同
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空间数据挖掘的分类
• Michael May（2007）
地理数据挖掘 (Geographic Data Mining)
Jörg Sander
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目录
1
SDM概述 空间聚类综述
Eiawei Han（2001）给出的定义是： • Spatial clustering is the process of grouping a set of objects into classes or clusters so that objects within a cluster have high similarity in comparison to one another, but are dissimilar to objects in other clusters. • 空间聚类规则把特征相近的空间实体数据划分到 不同的组中，使组之间的差别尽可能大，而组内 的差别尽可能小。
• Keh-Shih Chuang(2006，被引：148)等利用图像中像素 含有的空间自相关性，提出了一种包含空间信息的模 糊c-means聚类算法，幵应用亍医学图像的图像分割中 。实验证明该方法可以有效的抑制噪声和虚假点的产生。
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空间聚类的国外研究现状（3/5）
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空间聚类的国外研究现状（3/5）
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空间聚类的国内研究现状（2/2）
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目录
1
SDM概述 空间聚类综述
EndNote心得
2
3
EndNote心得
• • • • 如何将文献导入EndNote？ 如何在EndNote中进行文献管理？ 如何自动设置文献格式？ 如何与Word进行交互？
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文献导入EndNote
空间聚类的国外研究现状（1/5）
• Borah（2004，被引频次：21 ）针对DBSCAN算法需要 扫描整个数据集，因此需要消耗大量资源的缺陷，提出了 一种DBSCAN算法的改进算法IDBSCAN（Samplingbased DBSCAN）。
• 在DBSCAN算法中，假设Q为某核心对象P的邻域，若Q 的邻域被P中的其他对象的邻域覆盖，则对Q的邻域的查 询操作便可省略。事实上，在核心对象周围的很多对象都 可以被忽略，因此可抽样一些有代表性的对象来描绘出核 心对象的邻域，这些对象被称为种子（seed）。
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空间数据挖掘顶尖研究小组（1/2）
• 美国明尼苏达大学 University of Minnesota Spatial Database and Spatial Data Mining Research Group
Prof. Shashi Shekhar
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空间数据挖掘顶尖研究小组
1989年
1st International Joint Conference on Artificial Intelligence, IJCAI, DETROIT, MICHIGAN. 首次出现KDD概念，标志着数据挖掘技术的诞生
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空间数据挖掘的概念
• 数据挖掘是指从大量的、不完全的、有噪声的、 模糊的、随机的实际应用数据中，提取隐含在其 中的、人们事先不知道的、但又是潜在有用的信 息和知识的过程。 • 空间数据挖掘是在空间数据库或空间数据仓库的 基础上，综合利用多门学科的理论技术，从海量 空间数据中挖掘事先未知潜在有用最终可理解的 可信新知识，揭示蕴含在空间数据中的客观世界 的本质规律内在联系和发展趋势，实现知识的自 动获取，提供技术决策与经营决策的依据。
空间聚类的国外研究现状（5/5）
• Stefanakis(2008)在DBSCAN算法的基础上提出了一种能 够在移动中识别障碍的算法DBSCAN-MO，可以较好 解决对象属性随时间变化的情况 • 基亍二维平面S的点集P，以及移动障碍集MO
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空间聚类的国外研究现状（5/5）
1. 动态生成簇。簇的形状依赖亍障碍物在时空中的 变化 2. 由亍移动障碍的存在，ε 领域必须随时间的变化 而变化。ε 领域不再是标准的球形，领域也不一 定是用直线描绘出。
空间数据挖掘 其他空间数据挖掘
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空间数据挖掘的分类
• 王树良（2009） 1. 确定集合方法
① ② ③ ④ ⑤ 概率论 证据理论和空间统计学 空间关联规则归纳 空间聚类 空间分析
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空间数据挖掘的分类
2. 扩展集合方法
① 模糊集 ② 云模型 ③ 粗集
3. 其他方法
① 人工智能 ② 可视化 ③ 决策树
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空间聚类的国内研究现状（2/2）
• 李光强（2008，中南大学）针对传统空间聚类算 法没有同时考虑空间位置关系和非空间属性的不 足，引入直接可达和相连概念 ,提出了一种基于双 重距离的空间聚类方法(Dual Distance Based Spatial Clustering ,DDBSC)。
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空间聚类算法的分类
• 基亍划分的聚类
– K-means(Lloyd,1957；J.MacQueen,1967) – K-medoids • PAM(Kaufman,1990) • CLARA(Kaufman,1990) • CLARANS(R. T. Ng,1994)
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空间数据挖掘进展综述
指导老师：吉根林教授
汇报人： 徐寅 汇报时间：2011年3月3日
目录
1
SDM概述 空间聚类综述
EndNote心得
2
3
空间数据挖掘的发展
李德仁将KDG进一步发展为空间 数据挖掘和知识发现 (Spatial Data Mining and Knowledge Discovery)
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文献导入EndNote
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文献导入EndNote
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文献导入EndNote
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文献导入EndNote
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文献导入EndNote
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文献导入EndNote
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EndNote文献管理
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EndNote自动设置文献格式
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空间聚类的国外研究现状（1/5）
• 为得到种子对象，提出了MBO（Marked Boundary Objects）的概念，通过MBO来选择最近的对象作为种子 。经过试验证实，IDBSCAN算法通过抽样技术减少了I/O 损失和内存的消耗，幵且聚类的质量也没有降低。
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空间聚类的国外研究现状（2/5）
空间聚类算法的分类
• 基亍网格的聚类
– STING(W. Wang,1997) – WaveCluster(G. Sheikholeslami,1998)
• 基亍模型的聚类