DM(数据挖掘)在GIS(地理信息系统)的应用

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　　摘要：首先介绍了DM可以发现的知识类型、可以使用的方法及可以采用的DM系统原型，讨论了GIS的应用，探讨了DM在GIS中应用的必要性和可能性，最后简单介绍了DM对GIS的贡献。
　　关键词：数据挖掘，地里，信息
　　Abstract: the first introduced the DM can find knowledge type, can use the methods and the DM prototype system, discusses the application of GIS, and probes into the application of GIS DM in the necessity and possibility, finally introduced the DM to the contribution of GIS.
　　Key words: data mining, the ground, information
　　
　　
　　中图分类号：B929文献标识码：A 文章编号：
　　1、DM(Data Mining数据挖掘)简介
　　DM是指把人工智能、机器学习与数据库等技术结合起来，由计算机自动地从数据库或数据仓库中的大量数据中揭示出隐含的、先前未知的并具有潜在价值的信息或模式，以解决数据量大而知识贫乏这一困扰专家系统(ES)的知识瓶颈问题的非平凡过程。这一概念一经提出，立即引起了学者、软件开发商和用户的极大兴趣，国外纷纷建立了许多专门研究知识发现和数据挖掘的公司或部门，从数据挖掘的基本概念和原理开始，直到挖掘方法、算法以及软件工具，进行了广泛深入的研究。到目前为止，已经形成了比较完整的数据挖掘理论和方法体系，并且出现了许多实用的数据挖掘工具，广泛应用于商业、金融、保险、医疗、化工、制造业、工程和科学等领域，产生了巨大的效益。
　　2、GIS(Geographic Information System地理信息系统)简介
　　GIS是以采集、存储、描述、分析和应用与空间地理分布有关的数据的计算机系统。作为数据库管理技术、计算机图形学以及空间分析方法的共同产物，它已在社会、军事、经济和管理部门得到了长足的发展和广泛的应用。目前，它正逐步与遥感(RS)和全球定位系统(GPS)技术相结合，向集成化、自动化及智能化迈进。专家系统技术在遥感影像解释、地形数据的表达及语义和非语义信息的提取等方面的应用，正是为了提高这种高集成度的地理信息系统的自动化和可靠性。然而，尽管专家系统中的知识表达和知识应用的研究取得了不少的进展和成果，其知识获取仍然主要依赖于专家和知识工程师，离知识自动生成还有相当大的差距。因此，知识获取问题成了专家系统发展的瓶颈，也成了建立智能化遥感与地理信息系统的瓶颈。事实上，GIS数据库中含有丰富的数据和信息，是自然界和人类活动的共同产物，专家系统所需的许多知识就隐含在这些数据和信息之中。所以，如果能将计算机科学的DM技术用于GIS，从GIS数据库中自动生成专家系统所需的知识，无疑将会给知识获取问题的解决带来无限生机。3、DM在GIS中应用的必要性和可能性大千世界中，许多事物之间都存在着千丝万缕的联系，在描述客观世界的数据中必然存在其内部的相互依赖性。Tobler的第一地理规则就描述了这样一种空间依赖性：“所有的事物都是有联系的，一个地方发生的事件总是与它附近发生的事件有关联，并且相距近的事物之间的联系一般比相距远的事物之间的联系要紧密。”如果能从这些数据中找出其规律性或相互联系，就可以反过来推断客观世界的情况。GIS是一个对地球表面及空间物体描述，的信息系统，其数据库中丰富的数据和信息本身就是大自然和人类社会活动的双重产物，专家系统中所需要的许多知识就可能隐藏在GIS数据库中。若能利用DM技术，从GIS的空间和属性数据中得出有关自然界与人类活动的内在规律，就必将为专家系统在GIS中的应用和发展提供新的手段和方法，也将为GIS自身的发展提供更广阔的前景。一方面，GIS的应用需要DM技术的帮助，这种需要使得GIS必将成为DM的一个极好的应用领域。因为①GIS数据库中不仅包含了大量的属性数据，而且还包含了大量的空间数据。②社会上许多行业需要GIS作决策支持和规划管理，而且各应用领域的特点互不相同，都存在着许多显著的但又不充分的领域知识。另一方面，DM在GIS中的应用必将促进DM自身的发展。因为GIS数据库中含有的大量的空间数据比DM已有的应用领域中的数据类型更加丰富和复杂。
　　4、DM对GIS的贡献DM用于GIS，可使GIS 在以下几个方面得到较大的进展或突破：(1)使有限数据的GIS 成为具有无限知识的GIS。尽管GIS中存储了大量的数据，但其容量总是有限的，总是对客观世界的不完全描述。而DM利用机器学习技术，能从这些有限的数据库发现新的知识，将这些知识反作用于已有的数据，就可得到更新的数据和知识，这样循环下去，GIS 不仅是一个信息系统，而且是一个数据源和知识源，也就使有限的GIS 变成了无限的GIS，也使静态的数据变成了动态的数据和知识。(2)可用于GIS的数据精练。现有的GIS数据库中存储了大量的数据，其中有些数据是必需的，有些数据是冗余的，有些数据是最基本的，有些数据是可导出的。利用DM，可以寻找出数据间的相互依赖性，得到数据间的层次和层次间的相互关系。因而，数据库中就可只存储那些必需的数据和关系，而不必存储其它的数据，就可将GIS 数据库进行精练。这样不仅可以节省存储空间，而且可以提高数据库的管理效率和整个系统的运行速度。(3)可用于GIS的数据更新。现有的GIS数据库中存储了描述客观世界的大量数据，而客观世界在人类活动的影响下是时刻变化的，如何将这些变化在GIS中进行快速地更新，也是一个十分棘手的问题。GIS数据库的更新通常是利用新的航空或航天遥感数据，但这时需要解决的问题是哪些数据需要更新，如何自动地从遥感影像中获取更新数据。用DM中的空间分析方法可以解决此问题，它通过对不同时域的数据进行比较，得到事物随时间变化的规律，并找到影响此变化的主要因子。这样，在以后的分析中，只要检查这些主要的因子是否变化，若有变化，就进行数据更新，否则就不予考虑。(4)使GIS成为真正的“智能”空间信息系统。在GIS中引入专家系统技术，使GIS具有了一定的自动性和智能性，但它远不能称为一个真正的“智能”系统。因为它不具备自动学习的功能，只能利用已有的知识进行推导。可DM技术的引入，使得GIS 系统能自动地获取知识而可能成为真正的“智能”系统。完全可以说，专家系统与GIS 的结合，使GIS 成为了一个空间咨询和决策支持系统，而:* 与GIS 的结合，可使GIS 成为真正的智能空间信息系统，进而促进GPS、DPS、RS、GIS与ES的完整结合。
　　参考文献
　　1. 李德仁等. 从GIS数据库中发现知识[J]. 测绘学报，19952. 范明等译. 数据挖掘——概念与技术[M] 机械工业出版社，2001-083. 石云等. 空间数据采掘的研究与发展[J]. 计算机研究与发展，1999

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