基于可视化的时空数据挖掘研究与应用

基于可视化的时空数据挖掘研究与应用

陈霞，陈桂芬

*

（吉林农业大学信息技术学院，吉林长春130118）

摘要在研究可视化与空间数据挖掘关系的基础上，探讨了可视化在时空数据挖掘过程中的应用。利用可视化表现形式使历年来测量

到的玉米产量数据和精准施肥数据充分地结合在一起，同时使人们更加直观、清晰地比较和分析玉米产量和精准施肥二者之间的关系。系统地分析精准施肥对玉米产量的影响，展现了多年来精准施肥的成果，作到修正现有的精准施肥策略、指导来年的精准施肥策略，从而使得玉米增产并且更加精准地预测玉米产量。

关键词可视化；时空数据挖掘；空间变异图；加权模糊聚类算法中图分类号S127文献标识码A 文章编号0517－6611（2012）17－09542－04Study and Application of Visualization in Spatio-temporal Data Mining

CHEN Xia （College of Information Technology ，

Jilin Agricultural University ，Changchun ，Jilin 130118）Abstract Based on the relationships between visualization and spatio-temporal data mining ，the application of visualization in the spatio-temporal

data mining process was discussed．The visualized expression of maize yield data and precision fertilization data enable people to directly and clearly compare and analyze their relationships．The effects of precision fertilization on maize yield were analyzed ，the achievements of years of precision fertilization were presented ，the present precision fertilization strategies were revised to guide the fertilization of next year ，so as to im-prove the maize yield and precisely predict the maize production．Key words Visualization ；Spatio-temporal data mining ；Space mutation figure ；Weighted fuzzy clustering algorithm

作者简介

陈霞（1986－），女，吉林长春人，硕士研究生，研究方向：计

算机农业应用，E-mail ：420269715@qq．com 。*通讯作者，

教授，博士生导师，从事专家系统、数据挖掘、精准农业研

究，E-mail ：guifchen@163．com 。收稿日期2012-03-09时空数据挖掘的结果既然是时空对象的时空知识、时空规则、时空规律，那么就必须用可视化的手段加以表现，使挖掘出的时空知识具备直观、形象的特点。其实现形式可以是利用GIS 的多种表现手段，

也可以是用其他的可视化手段。时空数据挖掘可视化的目标是将挖掘出来的晦涩的规则转化成易于理解、易于识别的3维图形和符号化表达方式，

并通过Web 方式实现远程访问，支持多用户同时交互浏览。这需要根据多种不同的时间和空间尺度、不同的观察角度、不同部分的选择与聚集等多维综合探索与处理来揭示出空间数据中所隐含的内在联系与发展演化规律

［1］

。为此，笔者从这个角度入手，

利用基于可视化的时空数据挖掘，对不同精准施肥下玉米产量的动态变化规律作以分析，探讨产量、土壤肥力的空间变异规律，旨在为揭示精准施肥对玉米产量形成的影响提供资料，并为高产施肥提供理论依据［2］

。

1技术方法

1．1

可视化时空数据挖掘基本概念

可视化时空数据挖掘

是指采用可视化的方式去检查、理解、交互时空数据挖掘算法，

利用可视化技术把源数据或者挖掘结果以直观的形式展示出来，

并通过人的视觉系统进行调节。时空数据挖掘是指从大量具有时间、空间属性的数据中抽取出潜在的、有价值的知识的过程，它也是与机器学习、人工智能、统计学习、神经网络和计算机科学有交叉领域的学科。可视化就是把数

据、

信息和知识转化为可视的表示形式的过程［3］，可视化技术不仅可以用来显示高维的数据，还可以指导数据检索过程。可视化数据挖掘的目的是使用户能够交互地浏览数据和挖掘过程，

还可以对训练后得到的结果模型进行直观的调整。使用有效的可视化时空数据挖掘技术，可以利用用户丰

富的领域知识来规整、约束挖掘过程，改善挖掘结果，使用户参与到决策分析的过程中

［4］

。可视化时空数据挖掘技术在

数据分析和大型数据库搜索上有很高的应用价值，特别是在对数据不了解、探索目标不确定的情况下，可视化时空数据挖掘技术将会更有效。

可视化时空数据挖掘也是数据库中知识发现过程中的步骤，

它帮助用户从数据库或数据仓库中发现未知的、潜在的和有使用价值的信息的方法、理论和技术。可视化技术主要包括数据、模型和过程三方面的可视化［5］

。

1．2

可视化技术在时空数据挖掘中的应用

可视化时空数

据挖掘就是用数据或知识可视化技术从大数据集中发现隐含的有用的知识，

可看作是由信息可视化和时空数据挖掘两个学科融合而成。如图1所示，可视化技术同数据挖掘主要从以下几个方面相结合，

形成可视化时空数据挖掘

。图1可视化技术在时空数据挖掘中的应用

1．2．1数据可视化。在进行数据挖掘算法之前，将数据库

或者数据仓库中的数据，从不同粒度和不同抽象层次或将属性、维度进行联合之后，把数据表转换为可视化结构，并以各种不同类型的形式展现在用户的面前［4］

。

1．2．2

数据挖掘结果可视化。将挖掘后得到的知识或者结

果用可视化的形式表示出来，使原本抽象的挖掘结果信息简明化，加速人们对结果信息的特征、关系、模式和趋势等的理解，从而对挖掘结果的正确性作出判断，得出科学的挖掘结

责任编辑姜丽责任校对卢瑶

安徽农业科学，Journal of Anhui Agri．Sci．2012，40（17）：9542－9545