基于概念分析的空间数据挖掘研究进展

空间数据挖掘的过程与空间概念形成和分析的过程密切相关。本文以空间数据中抽取出各层次、各粒度的概念为主线,以概念形成和分析的形式化理论——概念格和云模型为理论基础,总结了基于概念分析的空间数据挖掘方法及应用,包括概念格的空间关联规则挖掘方法及应用、概念格的概念聚类挖掘方法及应用、云模型的空间关联规则挖掘方法及应用、云模型的空间聚类/分类挖掘方法及应用等。概念格提供了一种形式化的概念描述和概念结构分析的理论和方法,云模型提供了一种综合处理模糊性、随机性以及二者之间关联性的不确定性理论和方法,利用概念格、云模型等形式化的理论和方法分析和描述空间数据挖掘过程中空间概念的形成、空间概念的结构关系、空间概念之间以及空间概念层次之间的不确定性是概念分析的空间数据挖掘研究的进一步的研究方向。

基于概念格挖掘GIS中的关联规则

挖掘隐藏在地理信息系统(GIS)的空间数据中的知识是GIS研究领域和数据挖掘领域的重要方向。概念格是关联分析的重要技术之一。为了提高关联规则的挖掘速度,提出了一种基于增量式算法的概念格构造算法,通过用比较概念外延的方法建格,同时在建格过程中引入支持度约束,使得概念格的建格速度得到提高,并使建成的格具有高度的约简性,让后续的规则挖掘变得更容易。将所提算法应用于GIS的空间数据挖掘,取得了切实可行的应用结果。

基于概念格的空间关联规则挖掘优化

关联规则挖掘会产生大量的项集和规则,其中只有少部分是用户感兴趣和有价值的,其他大部分是冗余的或已知的。在已有的空间关联规则挖掘研究中,用户对数据库中存在的强制约束缺少考虑。本文分析了空间数据库中的已知空间依赖,发现已有的Apriori算法和闭频繁项集挖掘难以消除该空间依赖,为此提出了基于概念格方法的已知空间依赖剔除策略,包括概念格中每个闭频繁节点的产生子获得方法和利用概念格产生子实现最优频繁地理模式挖掘的方法,最后通过实验验证了概念格产生子方法的有效性和优越性。

基于概念格的空间聚类方法

空间聚类一直是空间数据挖掘研究的热点之一。现有的聚类方法大都局限于根据空间位置来进行空间聚类的,忽略了空间对象的专题属性,从而导致空间聚类结果有时完全不符合人的空间认知,缺乏合理的解释。为此,综合考虑空间对象的位置和专题属性,提出了一种基于概念格的空间聚类(Concept Lattices Based SpatialCluster,CLBSC)方法。该方法通过构建多维专题属性的概念格,简化了空间聚类计算。最后,通过两组实验对CLBSC算法进行了验证分析,研究结果表明:所提出的CLBSC算法是一种具有高可靠性和抗噪性的空间聚类算法。

智能空间信息处理与时空大数据分析探索

提出一个智能空间信息处理与时空分析的研究框架,并对相关研究进行综述。首先分析讨论了其基础理论与关键技术,将关键技术总结为3个方面:智能空间信息处理、空间数据挖掘、时空大数据分析,分别介绍了智能空间信息处理的3个代表方法(云模型智能空间信息处理、数据场智能空间信息处理、空间统计智能信息处理),空间数据挖掘的3个代表方法(基于概念格的空间数据挖掘方法、基于商空间及粒计算的图像理解方法、基于深度学习的遥感场景识别方法),以及时空大数据分析的3个代表方法(轨迹聚类与分析、融合遥感与社会感知的城市功能区提取、地理多元流分析)。最后对智能空间信息处理与时空分析的理论、方法和应用进行了总结,并指明了进一步研究的方向。

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

提出了一种面向主题的基于多层次空间概念的关联规则挖掘算法FT_MLSAM。在FT_MLSAM算法中,先根据用户感兴趣的主题确定挖掘的概念关系,然后对所涉及的多个空间数据层进行连接,生成空间视图,最后进行属性泛化,转化成一般属性关联规则的挖掘,实验证明算法是有效的。

面向对象的文化景观基因概念格算法

文化景观基因(简称景观基因)是反映传统聚落丰富的历史文化信息与传统文化特征的功能单元,在推动传统聚落保护及其优秀文化资源的深度开发与利用方面有着广泛的应用前景。针对结合空间数据挖掘方法分析传统聚落景观特征的相关研究缺乏,论文结合概念格空间数据挖掘原理提出了景观基因概念格。在此基础上,通过将传统聚落定义为对象,将景观基因定义为概念格的属性,论文设计了面向对象的景观基因概念格分层构造算法(Object-oriented Layered Conceptual Lattice,OOLCL)。论文选取湖南省现存的30个保存较为完好的历史文化名村和名镇为实验对象,同时与经典的Bordat算法进行对比,以此测试OOLCL算法的性能。结果表明,在属性数量大于对象数量的条件下,OOLCL算法通过对象与对象两两之间属性的交集运算减少了算法冗余度,平均时间耗费减少66.61%,显著提升了概念格的构造效率。这说明OOLCL算法能较好地适用于复杂的传统聚落文化要素特征及其相互关系的判别与分析处理,本文对今后结合GIS和空间数据挖掘方法分析传统聚落的重要传统文化特征具有较好的借鉴意义。

利用形式概念分析的空间信息服务分类体系融合方法

由于不同的空间信息服务分类体系之间存在语义异构,导致难以实现不同体系下服务的集成与组合等应用。提出了一种基于形式概念分析的空间信息服务分类体系融合方法,将异构的分类体系融合为一个分类体系,确定不同体系中相关分类的映射,进而实现服务的集成与组合。使用三个不同的空间信息服务分类体系证明了本文方法的可行性。