空间关联规则挖掘

1、空间关联规则挖掘空间关联规则挖掘姓名：徐博轩姓名：徐博轩学号：学号：TS13160088TS13160088学院：环境与测绘学院学院：环境与测绘学院目 录什么是GIS空间关联规则挖掘面向主题的空间关联规则挖掘空间关联规则挖掘发展趋势什么是什么是GISGIS 地理信息系统是一种在计算机软件，硬件支持下，把各种地理信息和环境参数按空间分布或地理坐标，以一定格式输入，存储，检索，显示和综合分析应用的技术系统，是多种学科交叉的产物。GISGIS基本概念基本概念GIS与各学科关系 GIS地理学遥感技术制图技术计算机科学软件工程数据库技术计算机图形学CAD专家系统1、理论基础2、为空间分析提供方法1、都是

2、基于地理信息的表达2.Gis的重要数据来源空间数据的主要采集手段，与GIS互补GIS基础分析基础分析这些这些GIS基本分析可以完成地形分析、路网分析基本分析可以完成地形分析、路网分析、城市规划绿地分析、社会经济分析等。、城市规划绿地分析、社会经济分析等。叠加分析叠加分析缓冲分析缓冲分析距离和密度分析距离和密度分析其它二维分析其它二维分析可视化分可视化分析析地统计分析地统计分析数据挖掘数据挖掘北京就业密度三维图 1996-2004年就业密度变化图案例： 北京市就业结构统计分析案例： 长三角城市聚类分析按照城市化发展水平按照城市化发展水平（共（共21个指标）个指标）使用聚类分析。 空间数据挖掘和知

3、识发现(SDMKD)兴起于20世纪90年代,本质是从空间数据库中提取不明确和隐含的知识、空间关系等,目的是发现、解释或预测空间现象或事件,其中空间关联规则是空间数据挖掘的重要知识内容。 空间关联规则( spatial association rules) 指的是空间实体间相邻、相连、共生和包含等空间关联规则,发现的知识通常用关联规则或频繁项集的形式表示。空间关联规则挖掘空间关联规则挖掘如G1 Gm H1 Hn (s%,c %) ,令G= G1 Gm 为规则前件,H = H1 Hn 为规则后件。c %是此规则的可信度如果谓词“GH”,在集合S 上是频繁的且规则“GH/ S”的可信度较高,则称“G

4、H/ S”为强规则。G在集合S 中的支持度S 定义为满足G的对象数量与S 中对象数量之比,记为(G/ S) 。规则GH 在集合S 中的可信度定义为(GH/ S) 与(G/ S) 之比,记为(GH/ S) 。如果G的支持度不低于概念层次第k 层的最小支持度阈值k , 则谓词G在集合S 的第k 层是频繁的,且G的所有祖先在相应的概念层次上也较频繁。如果可信度不低于相应层的可信度阈值k ,则规则”GH/ S”在集合S 的第k层较高空间关联规则挖掘空间关联规则挖掘 (1)空间拓扑关系 topology relation=disjoin,intersect,adjacent to,cover,cover

5、ed by (2)空间距离关系 确定区域距离是一个复杂的工作,因为要充分考虑空间对象自身的大小在距离度量上的重要性。 Distance=close_to,far-away (3)方向关系 Direction=left,right,north,east,northeast 例：is_a(X,”housel”)close_to(X,”beach”)=is_expensive(X)85%,90%空间关系空间关系常用算法的数据流程图主要是针对减少搜索频繁项集的次数,以及如何有效地对空间关系进行概化。据此,可将几种改进方法分为:基于空间复杂性的优化 基于时间复杂性的优化。针对基本关联规则算法的改进时间复

6、杂性主要是搜索计算频繁谓词的次数,有效缩小搜索频繁项的频率,即降低算法的时间复杂度基于规则模板的模型基于模糊逻辑的近似区域表示模型案例 预测雷电频发区域中杆塔发生故障的规则。在雷电频发区域中杆塔发生故障有以下情况: (1)由于杆塔被雷击引起跳闸,发生故障;(2)由于杆塔污染严重,发生故障。面向主题的空间关联规则挖掘第一步: 对矢量数据图进行数据预处理(空缺数据填充，连续属性数据离 散)第二步：数据库-Task_DB-MBR谓词存贮在空间数据库Coarse_DB中第三步：为Coarse_DB中的每个谓词计算支持度和可信度，过滤形成形 成数据库Frequent_coarse_DB。(1)使用最小边

7、界矩形(MBR) 结构进行近似空间运算;(2)计算粗略的空间谓词）第四步：采用MRR技术对第三步以后的进行检查，形成Fine_DB.第五步: 采用Apriori算法在Fine_DB上抽取强空间关联规则并提取出关 联规则。基于多个空间数据层的空间概念关系基于多个空间数据层的空间概念关系 在给定主题的空间关联规则挖掘中,要全面了解一个主题的有关信息, 往往需要多个空间数据层的信息。概念层次图进行数据挖掘的数据表进行数据挖掘的数据表关联规则 最小支持率6%和最小置信度75% 杆塔的故障率为规则后件,以其余属性为规则前件 规则1:距离植被较近植被较高杆塔雷击频率较高故障率高 规则2:距离植被较近植被面

8、积较大杆塔雷击频率较高故障率高 规则3:距离道路较近车流量大杆塔雷击频率较高故障率高 规则4:距离道路较近车流量大杆塔污染严重故障率高 规则5:距离植被较远植被较低杆塔雷击频率较低故障率低 规则6:距离植被较远植被面积较小杆塔雷击频率较低故障率低 规则7:距离道路较远车流量小杆塔雷击频率较低故障率低 规则8:距离道路较远车流量大杆塔污染轻微故障率低4321空间数据仓库与GIS有机集成，在多层，跨层上自动挖掘空间谓词的表达多源、异构空间数据库的关联规则挖掘空间关联规则挖掘的可视化空间关联规则挖掘发展趋势参考文献参考文献1 陈叶.基于GIS和空间关联规则的警情研判分析系统的研究与设计.中国地质大学硕士学 位论文.20100501：11-16.2 李国峰.空间数据挖掘技术研究.西安电子科技大学硕士学位论文.20100101：26-45.3 陈江平，李平湘.一种面向主题的基于多层次空间概念关系的关联规则挖掘算法J.遥感 学报.2006，10（3）：289-293.4 吕曹芳，庞宇，罗永龙. 基于GIS 空间关联规则的挖掘综述J.资源开发与市场.2007， 23（4）：323-325.