1、,空间关联规则挖掘,姓名：徐博轩学号：TS13160088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GIS,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。,GIS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
2、采集手段，与GIS互补,GIS基础分析,叠加分析,缓冲分析,距离和密度分析,其它二维分析,可视化分析,地统计分析,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（共21个指标）使用聚类分析。,空间数据挖掘和知识发现(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
3、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,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“GH/ 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
4、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,(1)空间拓扑关系 topology relation=disjoin,intersect,adjacent to,cover,covered 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”)clo
5、se_to(X,”beach”)=is_expensive(X)85%,90%,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
6、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,在给定主题的空间关联规则挖掘中,要全面了解一个
7、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,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
8、率低,4,3,2,1,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,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）：323-325.5 刘小生, 任海峰 , 陈 棉. 用空间分析方法进行空间关联规则提取J.资源开发与市 场.2007，5：19-21.6 方钢. 基于空间布局约束的拓扑关联规则挖掘J.计算机工程.2011，9：38-40.7孟凡荣，郑中珮，陈佩佩. 一种基于云理论的空间关联规则提取算法孟,
