大數(shù)據(jù)下的空間數(shù)據(jù)挖掘思考

摘 要：本文從大數(shù)據(jù)時代下的空間數(shù)據(jù)挖掘定義及常用手段歸納入手，分析空間數(shù)據(jù)挖掘的現(xiàn)狀及特點(diǎn)，提煉其思想核心內(nèi)容。以大量文獻(xiàn)資料的凝練理論為依托，探討空間數(shù)據(jù)挖掘的研究體系及今后的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)時代；空間數(shù)據(jù)挖掘；發(fā)展趨勢

中圖分類號：TP311.13

隨空間信息的概念進(jìn)入公眾視野、成為研究人員的探討議題后，部分專家便預(yù)測了空間數(shù)據(jù)挖掘的必然出現(xiàn)，由于大數(shù)據(jù)時代對于數(shù)據(jù)的特殊要求及屬性定位，勢必會帶動一股對于數(shù)據(jù)整合手段的討論熱潮，而空間數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)隨之應(yīng)運(yùn)而生。從簡單的同類事件各類型數(shù)據(jù)的對比提煉，到各類型事件多樣化數(shù)據(jù)的收集、整合，空間數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)較數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的提升空間巨大。

1 論文議題概念與意義

隨各類型資料、信息的聚集量逐漸擴(kuò)大，信息整合技術(shù)手段層出不窮，可以說，我們當(dāng)下生活的環(huán)境已進(jìn)入大數(shù)據(jù)時代。各類型事件、各類型組織、各類型研究議題均無法脫離大數(shù)據(jù)時代的長遠(yuǎn)影響。大數(shù)據(jù)時代已經(jīng)開啟便注定其今后的主導(dǎo)地位。而空間數(shù)據(jù)挖掘則是大數(shù)據(jù)時代的主要代表思想，從其概念看，空間數(shù)據(jù)挖掘指的是將存在于空間領(lǐng)域、表面看毫無規(guī)律、內(nèi)在聯(lián)系不明顯的隱含數(shù)據(jù)信息運(yùn)用相關(guān)特征及模型建立手段進(jìn)行提煉的過程。其操作過程包含數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備過程、選擇過程、預(yù)處理過程、縮減過程、變換過程、配套研發(fā)過程等多個環(huán)節(jié)，每一環(huán)節(jié)都緊密相扣。就已有空間數(shù)據(jù)挖掘研究現(xiàn)狀看，較成熟的空間數(shù)據(jù)挖掘手段包括概率論、空間分析、統(tǒng)計(jì)分析、歸納學(xué)習(xí)、空間關(guān)聯(lián)、聚類分析、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、決策樹、粗集、趨勢探測、云理論、遺傳算法、可視化處理等等類型。大數(shù)據(jù)時代的空間數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)研究所經(jīng)歷的發(fā)展歷程呈現(xiàn)初步提升、類型多元化變換的良性趨勢。

對于空間數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，人們由最初的簡單數(shù)據(jù)提取逐步演化為如今對技術(shù)手段的不斷優(yōu)化，可以說，大數(shù)據(jù)時代的社會輪廓愈發(fā)清晰明朗。大數(shù)據(jù)時代的空間挖掘技術(shù)也逐漸從專業(yè)領(lǐng)域研究人員所用手段逐步變?yōu)槿粘Ｉ钪薪?jīng)常出現(xiàn)的行為模式。從政府執(zhí)政參考、學(xué)校教學(xué)手段提升、專業(yè)領(lǐng)域研究、到社會現(xiàn)象規(guī)律探究，各行各業(yè)隨處可見大數(shù)據(jù)空間數(shù)據(jù)挖掘思想的影子?；蛟S人們在操作過程中并不確定其手段的數(shù)據(jù)挖掘?qū)傩?，然而大?shù)據(jù)時代的空間數(shù)據(jù)挖掘思想就這樣的逐步滲透到我們的生活中。

本文議題設(shè)定原則在于協(xié)助人們明確自身所處社會時代的大數(shù)據(jù)特性，以前人思想分析為基礎(chǔ)，明晰空間數(shù)據(jù)挖掘思想對人們?nèi)粘Ｉ畹闹卮笥绊懠捌鋬?yōu)勢。

2 空間數(shù)據(jù)挖掘的特點(diǎn)及應(yīng)用范圍

信息時代必然的結(jié)果是巨大數(shù)量級的各樣信息的逐漸積累，無章可循的大量信息無法給人提供有效信息及功能，那么我們可以稱之為垃圾信息。倘若沒有空間數(shù)據(jù)挖掘作用，那么我們周圍的所有信息將以雜亂無章的混亂形式充填，加之空間信息的增長速度極快，根據(jù)領(lǐng)域個性化要求進(jìn)行的空間數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的出現(xiàn)十分必要。

2.1 空間數(shù)據(jù)挖掘的特點(diǎn)歸納。空間數(shù)據(jù)由于其區(qū)別于普通數(shù)據(jù)的多樣性及復(fù)雜性，注定了空間數(shù)據(jù)挖掘手段具備一定特殊屬性。在查閱相關(guān)資料后筆者發(fā)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)挖掘的特點(diǎn)可以從其本身特性及應(yīng)用特性兩方面予以概括。

（1）數(shù)據(jù)來源多樣且豐富、數(shù)據(jù)數(shù)量級龐大、數(shù)據(jù)類型眾多、數(shù)據(jù)呈現(xiàn)形式表面看非常復(fù)雜；（2）所依托手段水平較高，常常借助空間搜索引擎使用機(jī)制對復(fù)雜空間數(shù)據(jù)予以組織。由于空間數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的定位較此前大數(shù)據(jù)環(huán)境下的簡單數(shù)據(jù)整合、聚類而言有很大提升，所涉及的相關(guān)技術(shù)手段的水平自然而然隨之提升；（3）空間數(shù)據(jù)挖掘手段類別多樣，對于不同領(lǐng)域要求有不同屬性表現(xiàn)。由于應(yīng)用范圍多樣且復(fù)雜，空間數(shù)據(jù)挖掘手段的類型也隨之發(fā)生不同變化，每一類空間數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)都依據(jù)所負(fù)責(zé)的領(lǐng)域研究內(nèi)容而在側(cè)重點(diǎn)上有所不同；（4）空間數(shù)據(jù)挖掘原則為多尺度、多維度并行分析。面對現(xiàn)代社會日趨多元化、復(fù)雜化、空間化的數(shù)據(jù)信息整合需求，空間數(shù)據(jù)挖掘手段雖然各自存在不同，但其發(fā)展趨勢方向?yàn)槎囝I(lǐng)域并行分析。原因在于各類型領(lǐng)域的共同性注定了今后信息整合的歸一性。

2.2 空間數(shù)據(jù)挖掘的技術(shù)支撐。目前國際上公認(rèn)的具有代表性的空間數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)支持系統(tǒng)包括Descartes、GeoMiner、ArcViewGIS的S_plus接口數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。這三種SDM系統(tǒng)在不斷的實(shí)踐應(yīng)用過程中均表現(xiàn)出令人滿意的可視化地圖與DM之間的結(jié)合能力。可以提供根據(jù)用戶數(shù)據(jù)需求的多樣聚類、數(shù)據(jù)信息分類等挖掘形式。Descartes作為專門的空間數(shù)據(jù)可視化技術(shù)，其工作原則為與DM工具Kepler兩者聯(lián)合在一起。而GeoMiner系統(tǒng)相對龐大，在實(shí)際運(yùn)用過程中會對空間數(shù)據(jù)信息平臺的資源配置要求過高，也可能會造成一定程度的資源浪費(fèi)。而較為常用的GIS系統(tǒng)在應(yīng)用過程中同樣存在一定缺陷，雖然其技術(shù)本質(zhì)為解釋性語言的一種，但其功能性上較C語言而言較慢，也就是說，GIS系統(tǒng)較難實(shí)現(xiàn)對相對量多的數(shù)據(jù)庫的挖掘。

以GIS中數(shù)據(jù)挖掘的過程，幫助理解空間數(shù)據(jù)挖掘的技術(shù)方案。首先，根據(jù)一定的主題要求及背景知識，從現(xiàn)有的空間數(shù)據(jù)中提取數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理。其次，選擇合適的算法，確定參數(shù)。得出挖掘數(shù)據(jù)后對其進(jìn)行評價，再以用戶能夠全面理解的方式呈現(xiàn)給用戶。

2.3 空間數(shù)據(jù)挖掘的應(yīng)用領(lǐng)域。正如前文所說，空間數(shù)據(jù)挖掘的涉及領(lǐng)域范圍極廣，對人們工作、生活、學(xué)者研究乃至國家政策都有潛移默化的影響，其優(yōu)勢已被國際認(rèn)可。就目前空間數(shù)據(jù)挖掘的發(fā)展現(xiàn)狀看，其應(yīng)用領(lǐng)域包括國家國防建設(shè)及安全籌劃、人們?nèi)粘Ｉ罴吧眢w健康、氣候變化及天氣預(yù)測、地質(zhì)勘探及環(huán)境調(diào)研、地震預(yù)防及突發(fā)性事件應(yīng)對規(guī)律等。近幾年來被熱議的智慧城市、智慧地球等新興理念也同樣受到空間數(shù)據(jù)挖掘的影響。

天文學(xué)、地質(zhì)學(xué)、災(zāi)害學(xué)等領(lǐng)域需要依托以往經(jīng)驗(yàn)、規(guī)律進(jìn)行有效預(yù)測、算法設(shè)置、要點(diǎn)歸納，而大數(shù)據(jù)時代下的空間數(shù)據(jù)挖掘思想恰恰迎合了這種需求，值得注意的是，空間數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在危機(jī)管理及危機(jī)預(yù)警行業(yè)的應(yīng)用頻繁、效用顯著。由此可以推測，今后空間數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在經(jīng)驗(yàn)探究、規(guī)律總結(jié)類研究領(lǐng)域的應(yīng)用比重將會更大。

3 空間數(shù)據(jù)挖掘的應(yīng)用趨勢及發(fā)展預(yù)測

分析大數(shù)據(jù)下的空間數(shù)據(jù)挖掘現(xiàn)狀筆者發(fā)現(xiàn)，就目前社會市場環(huán)境下的應(yīng)用需要，空間數(shù)據(jù)的所有特征并未被人們完整地注意到，某些待開發(fā)領(lǐng)域特征的存在注定了空間數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的深入研發(fā)遠(yuǎn)景。比如，對于多來源的空間數(shù)據(jù)的預(yù)處理技術(shù)水平尚不能完全滿足各行業(yè)、各類型組織的應(yīng)用需求，對于空間數(shù)據(jù)的種類劃分及對應(yīng)技術(shù)方法的研討仍在進(jìn)行。

而今互聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展也為空間數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的前行助力，空間上必然存在的信息屬性不確定性逼迫著空間數(shù)據(jù)挖掘者們持續(xù)進(jìn)步。在分析空間數(shù)據(jù)挖掘思想的特征、目標(biāo)、現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，筆者認(rèn)為，空間數(shù)據(jù)挖掘今后的發(fā)展方向必然是各類型、領(lǐng)域、行業(yè)的專業(yè)化空間數(shù)據(jù)整合技術(shù)的研發(fā)，其目標(biāo)在于協(xié)助人類更直觀、多角度、完整地認(rèn)知世界、環(huán)境及社會，幫助人們提升自身面對知識的有效提取能力。可以說，大數(shù)據(jù)時代下的空間數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的核心發(fā)展目標(biāo)在于更好的服務(wù)于人類社會的發(fā)展。

4 結(jié)束語

雖然已有空間數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)水平基本滿足現(xiàn)有信息結(jié)構(gòu)化處理需求，但隨各領(lǐng)域研發(fā)進(jìn)度的深入、多樣化，已有的空間數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的不斷強(qiáng)化、提升成為大數(shù)據(jù)時代下的空間數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的必然發(fā)展趨勢。從技術(shù)及理論方法兩方面，完成實(shí)踐與理論的雙向完善，成為各領(lǐng)域?qū)＜?、研究人員今后的工作重點(diǎn)。

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作者單位：貴陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院，貴陽 550081