SDMKD及智能空間決策支持系統(tǒng)研究.pdf

1、空間對象固有的空間位置屬性衍生了各種不確定的空間關(guān)系，包括空間拓撲關(guān)系、空間方位關(guān)系、空間距離關(guān)系以及它們之間的組合關(guān)系，這些空間關(guān)系通常以非顯性的方式隱含于空間數(shù)據(jù)中，使得人們對空間數(shù)據(jù)解析和處理的難度大大提高?？臻g數(shù)據(jù)豐富和空間知識貧乏的現(xiàn)象長期存在著，這種趨勢的發(fā)展促成了空間數(shù)據(jù)挖掘和知識發(fā)現(xiàn)（SDMKD）的產(chǎn)生，并成為數(shù)據(jù)挖掘領(lǐng)域的一個研究熱點。 在空間信息技術(shù)發(fā)展過程中，空間決策支持系統(tǒng)（SDSS）結(jié)合了地理信息系統(tǒng)（

2、GIS）數(shù)據(jù)處理的長處和傳統(tǒng)決策支持系統(tǒng)模型分析的優(yōu)勢，對一些結(jié)構(gòu)化較強的空間問題提供了有效的決策支持。但由于缺少機器學習、知識發(fā)現(xiàn)和專家系統(tǒng)等領(lǐng)域的技術(shù)支持，SDSS對空間數(shù)據(jù)的深層次分析和非結(jié)構(gòu)化空間問題提供決策支持的能力相當薄弱，智能空間決策支持系統(tǒng)（ISDSS）的出現(xiàn)彌補了這一不足。 本文從解決智能空間決策支持系統(tǒng)“知識瓶頸”難題入手，對空間知識的獲取、表達和推理等關(guān)鍵問題展開研究，從理論基礎(chǔ)、技術(shù)支持、推理機制和系統(tǒng)集

3、成等多方面對ISDSS這一空間信息技術(shù)領(lǐng)域前沿問題進行了理論上的探索。具體的研究內(nèi)容如下： 1．典型空間聚類問題的k值優(yōu)化研究?，F(xiàn)在使用的各種空間聚類算法中，一般需要事先給定聚類數(shù)k，但是多數(shù)情況下，聚類數(shù)k事先無法確定，因此需要對聚類數(shù)k進行優(yōu)化處理。針對典型空間聚類K-means算法存在事先給定七值和算法復(fù)雜度大的缺陷，在充分研究一些學者構(gòu)造的聚類有效性檢驗函數(shù)的基礎(chǔ)上，構(gòu)造了距離代價函數(shù)作為聚類有效性檢驗函數(shù)，并確定了距離

4、代價最小準則作為最優(yōu)解的條件。結(jié)合經(jīng)驗規(guī)則，提出了空間聚類k值優(yōu)化算法，該算法大大縮小了最佳聚類數(shù)的搜索范圍，為最佳聚類數(shù)的求解做出了貢獻。 2．空間數(shù)據(jù)挖掘和知識發(fā)現(xiàn)可視化。針對空間數(shù)據(jù)挖掘和可視化技術(shù)獨立發(fā)展、相互分離的事實，把可視化技術(shù)具有的直觀性和強大的知識揭示能力的優(yōu)勢用于SDMKD，對空間數(shù)據(jù)可視化和空間數(shù)據(jù)挖掘可視化進行了研究。同時，研究了可視化在空間數(shù)據(jù)挖掘不同階段的作用及其對不同知識類型的適用性問題，并對基于空

5、間統(tǒng)計分析的GIS中的SDMKD可視化和基于Voronoi圖的SDMKD可視化進行了探索和研究。 3．不確定空間信息處理方法及其理論基礎(chǔ)。對處理不確定性問題具有優(yōu)勢的證據(jù)理論、粗糙集理論和貝葉斯理論分別進行了研究，提出了基于技術(shù)進步和信息不對稱的動態(tài)證據(jù)合成法則、基于一致規(guī)則的知識約簡法則和基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的不確定推理等方法，并結(jié)合具體的應(yīng)用領(lǐng)域，分析和探討了這些理論和方法在不確定空間信息處理方面不同的優(yōu)勢。 4．空間領(lǐng)域

6、知識在SDMKD中的應(yīng)用研究。對于隱含空間屬性的普通數(shù)據(jù)，運用空間領(lǐng)域知識建立相應(yīng)的空間概念層次樹，然后以離散值的方式添加研究對象的空間屬性，把普通數(shù)據(jù)改造為“空間數(shù)據(jù)”，再利用空間數(shù)據(jù)挖掘方法發(fā)現(xiàn)其中一些有效的空間知識模式。 5．空間關(guān)系形式化描述和定性空間推理研究。空間關(guān)系一般以非顯性的方式隱含于空間數(shù)據(jù)之中，由于其不確定性和非結(jié)構(gòu)化特征，空間關(guān)系的形式化表達和推理成為空間數(shù)據(jù)處理的一個難點，也是空間數(shù)據(jù)挖掘、定性空間推理和

7、空間決策分析中的核心問題之一。在空間關(guān)系形式化描述研究的基礎(chǔ)上定性研究了空間拓撲關(guān)系推理、空間方位關(guān)系推理、空間距離關(guān)系推理，并對空間關(guān)系組合推理和空間組合關(guān)系推理進行了探索。 6．基于知識的智能空間決策支持系統(tǒng)研究。ISDSS是空間信息技術(shù)領(lǐng)域的一個前沿方向，其理論、方法和技術(shù)體系遠未成熟，目前尚處于探索階段。論文對空間知識獲取、空間知識表達和空間知識推理等ISDSS智能化過程中面臨的幾個關(guān)鍵問題進行了初步的研究，提出了基于S

8、DMKD的智能空間決策支持系統(tǒng)，并對系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)和推理機制進行了探索和研究。 7．工業(yè)布局優(yōu)化智能空間決策支持系統(tǒng)及其實驗研究。在對影響工業(yè)布局的微觀因素進行了深入分析的基礎(chǔ)上，采用歸約的思想對工業(yè)布局優(yōu)化這一復(fù)雜空間決策問題進行逐步分解和簡化處理。提出了工業(yè)布局優(yōu)化智能空間決策支持系統(tǒng)的概念，并對該系統(tǒng)總體設(shè)計思路、體系結(jié)構(gòu)、決策方法和流程分析進行了系統(tǒng)的闡述和實驗性研究。 上述擴展研究成果不僅豐富了SDMKD和IS