空间co-location模式增量挖掘及演化分析

空间co-location模式挖掘是空间数据挖掘的一个重要研究方向.空间co-location模式是空间对象的一个子集,它们的实例在空间中频繁关联.到目前为止,空间co-location模式挖掘都只关注某一个时刻的空间co-location模式.然而,在实际应用中,数据库中的数据是随着时间改变的,所以高效地增量挖掘空间co-location模式是非常必要的;空间co-location模式演化分析可以发现空间co-location模式的变化规律,预测特定事件的发生,但是对这些问题的研究并未见诸报道.研究了高效的空间co-location模式增量挖掘及空间co-location模式的演化分析,首先,提出了高效的空间co-location模式增量挖掘基本算法及剪枝算法.其次,在多个随时间变化的真实数据集上挖掘co-location演化模式.再次,证明了空间co-location模式增量挖掘基本算法及剪枝算法是正确的和完备的.最后,在"模拟+真实"的数据集上用充分的实验验证了增量挖掘基本算法的性能以及剪枝算法的剪枝效果.此外,把空间co-location增量挖掘基本算法、剪枝算法及演化模式挖掘算法应用到三江并流区域珍稀植物数据集上,增量挖掘出空间co-location模式及演化模式,预测了co-location模式的演化规律,更好地实现了对珍稀植物的动态跟踪和保护.     

MLCPM-UC:一种基于模式实例分布均匀系数的多级co-location模式挖掘算法

空间co-location(并置)模式是一组空间特征的子集,其实例在空间中频繁地邻近出现.由于空间数据同时存在关联性和异质性,co-location模式实例的分布或在整个研究区域中全局出现(全局co-location模式),或在研究区域的局部区域出现(区域co-location模式),从而提出了多级co-location模式挖掘.当前的多级co-location模式挖掘方法存在两个问题:1)已有的多级co-location模式挖掘方法忽略了模式在空间中的分布特性,未能准确区分全局和区域co-location模式;2)已有的多级模式挖掘方法将全局非频繁co-location模式作为候选区域co-location模式,导致候选区域co-location模式数量过多.针对以上问题,首先,定义了模式的实例分布均匀系数,在考虑模式频繁性的同时考虑了模式在空间中的分布情况,从而正确、高效地识别出全局和区域co-location模式.其次,基于模式的实例分布均匀系数,设计了一个有效的多级co-location模式挖掘算法,提出了有效的剪枝策略以提高算法效率.最后,在真实和合成数据集上进行了广泛的实验,验证了所提方法的正确性和高效性.     

一种模糊对象的极大co-location模式挖掘算法

空间co-location模式表示的是空间对象的实例在一个相同的区域内频繁地进行空间并置。人们已经对确定和不确定数据co-location模式挖掘做了很多工作,也有很多成果,但对极大co-location模式挖掘研究较少,特别是针对模糊对象的极大co-location模式挖掘研究还未见报道。提出Mevent-tree算法来挖掘模糊对象的极大co-location模式,首先为每个对象构建空间对象树,从而得到候选模式,然后为候选模式集构建HUT树,最后在HUT树中从阶数最大的候选模式开始到阶数2为止,深度优先搜索极大co-location模式并在得到极大模式后对HUT树剪枝。接着提出两个改进算法,包括预处理阶段模糊对象的剪枝算法和在构造HUT树之前co-location候选模式的剪枝算法。最后通过大量实验验证了Mevent-tree算法和改进算法的效果和效率。     

基于co-location模式的空间分类算法

在特定的空间分类任务中,对象的类别和自身属性相关较小,和近邻对象的空间特征相关较大,用传统的空间分类方法并不适用。提出一种基于co-location模式的空间分类挖掘算法。算法挖掘含不同类别特征的空间co-location模式,转化为分类规则,获得兴趣度较高的分类规则集。分类阶段先查询待分类对象的空间近邻,概化为空间特征,挑选适应的分类规则进行分类。实验结果表明这是一种高效的空间分类算法。     

空间极大co-location模式挖掘研究

空间co-location模式代表了一组空间特征的子集,它们的实例在空间中频繁地关联。挖掘空间co-location模式的研究已经有很多,但是针对极大co-location模式挖掘的研究非常少。提出了一种新颖的空间极大co-location模式挖掘算法。首先扫描数据集得到二阶频繁模式,然后将二阶频繁模式转换为图,再通过极大团算法求解得到空间特征极大团,最后使用二阶频繁模式的表实例验证极大团得到空间极大co-location频繁模式。实验表明,该算法能够很好地挖掘空间极大co-location频繁模式。     

空间亚频繁co-location模式的主导特征挖掘

空间co-location模式是一组空间特征的子集,它们的实例在邻域内频繁并置出现。通常,空间co-location模式挖掘方法假设空间实例相互独立,并采用空间实例参与到模式实例的频繁性（参与率）来度量空间特征在模式中的重要性,采用空间特征的最小参与率（参与度）来度量模式的有趣程度,忽略了空间特征间的某些重要关系。因此为了揭示空间特征间的主导关系而提出主导特征co-location模式。现有主导特征模式挖掘方法是基于传统频繁模式及其团实例模型进行挖掘,然而,团实例模型可能会忽略非团的空间特征间的主导关系。因此,基于星型实例模型,研究空间亚频繁co-location模式的主导特征挖掘,以更好地揭示空间特征间的主导关系,挖掘更有价值的主导特征模式。首先,定义了两个度量特征主导性的指标;其次,设计了有效的主导特征co-location模式挖掘算法;最后,在合成数据集和真实数据集上通过大量实验验证了所提算法的有效性以及主导特征模式的实用性。     

基于可能世界的不确定空间co-location模式挖掘研究

如何快速、方便、有效地分析不确定数据库中大量的不确定数据以发现潜在的、有价值的和人们感兴趣的信息变得越来越重要.空间co-location模式挖掘寻找给定空间对象之间的关联关系,是空间数据挖掘的重要研究方向.首先,定义了在不确定数据上挖掘空间co-location模式的可能世界模型,在此基础上定义了在可能世界模型下,空间co-location模式频繁度的测度:概率参与率.然后,设计了基于可能世界的U-Order-Clique-Based不确定空间co-location模式挖掘算法,并针对算法的指数级复杂度,讨论了优化策略.最后是实验评估,首先在模拟数据上验证了优化策略的效果,然后在真实数据上验证了研究存在不确定性co-location模式挖掘的现实意义.     

面向海量数据的空间co-location模式挖掘新算法

空间co-location模式挖掘是空间数据挖掘的一个重要任务,目前无论是挖掘确定数据,还是不确定数据,算法的时间和空间效率都不高,更谈不上对海量数据进行挖掘。为此,在深入分析传统挖掘方式过度消耗时间和空间资源的根本原因的基础上,提出了网格微分挖掘co-location模式的算法。新算法在传统网格基础上实施微分,求出各微分格中属于同一特征的实例质心,并基于这些质心进行多分辨剪枝co-location模式挖掘。算法在保证具有较高准确率的前提下,较好地解决了传统挖掘方式中存在的效率问题,从而解决了面向海量数据进行空间co-location模式挖掘的难题。大量实验证明,网格微分算法具有高效性、稳健性和高准确率等优点。     

基于co-location模式和本体的地址选择算法

选址问题是任何一个商业机构都要面临的重大决策问题之一,它受多种因素制约,比如社会经济学、地质学、生态学以及决策者的特定需求等。现有的选址方法（通常被经济学家采用）大多利用主观评价,可扩展性差。空间co-location模式挖掘是空间数据挖掘的一个重要研究方向。一个频繁co-location模式是一组空间特征的子集,它们的实例在空间中频繁关联。利用co-location模式的这种特征间“共存”关系,提出了一种基于co-location模式的地址选择算法,该算法基于本体描述空间数据的分类信息,并在本体的指导下对用户感兴趣的兴趣点（Point of Interest）进行关键co-location模式挖掘,同时针对实际情况对数据进行了预处理以增加算法的有效性。在真实数据集（北京市的兴趣点数据）上的评估实验显示该算法具有较高的准确率,选择的地址具有高可靠性。     

领域驱动的高效用co-location模式挖掘方法

空间并置（co-location）模式是指其实例在空间邻域内频繁共现的空间特征集的子集。现有的空间co-location模式挖掘的有趣性度量指标,没有充分地考虑特征之间以及同一特征的不同实例之间的差异;另外,传统的基于数据驱动的空间co-location模式挖掘方法的结果常常包含大量无用或是用户不感兴趣的知识。针对上述问题,提出一种更为一般的研究对象--带效用值的空间实例,并定义了新的效用参与度（UPI）作为高效用co-location模式的有趣性度量指标;将领域知识形式化为三种语义规则并应用于挖掘过程中,提出一种领域驱动的多次迭代挖掘框架;最后通过大量实验对比分析不同有趣性度量指标下的挖掘结果在效用占比和频繁性两方面的差异,以及引入基于领域知识的语义规则前后挖掘结果的变化情况。实验结果表明所提出的UPI度量是一种兼顾频繁和效用的更为合理的度量指标;同时,领域驱动的挖掘方法能有效地挖掘到用户真正感兴趣的模式。     

含关键特征的显著Co-location模式挖掘研究

空间Co-location模式是一组在空间中频繁并置的空间特征的子集。空间Co-location模式挖掘通常假设空间实例之间相互独立,然而,在实际应用中,不同空间特征、不同实例之间往往相互作用或依赖。空间Co-location关键特征是指对模式具有主导作用的特征。在频繁模式中,识别含关键特征的Co-location模式并摘取模式中的关键特征,为用户提供更精简的挖掘结果,提高Co-location模式的可用性,对Co-location模式挖掘具有重要意义。本文首先定义了含有关键特征的显著频繁Co-location模式新概念,以及一系列度量指标以识别显著频繁Co-location模式中的关键特征;其次,给出了一个挖掘显著频繁Co-location模式和关键特征的算法;最后,在模拟和真实数据集上进行了大量的实验,验证了所提出算法的效果及性能。     

k-近邻关系下的空间高效用核模式挖掘

空间数据挖掘旨在从空间数据库中发现和提取有价值的潜在知识.空间co-location(共存)模式挖掘一直以来都是空间数据挖掘领域的重要研究方向之一,其目的 是发现一组频繁邻近出现的空间特征子集,而空间高效用co-location模式挖掘则考虑了特征的效用属性.二者在度量空间实例的邻近关系时一般都需要预先给定一个距离阈值...     

空间co-location模式挖掘中的模糊技术初探

空间并置（co-location）模式是指其特征的实例在地理空间中频繁并置出现的一组空间特征的集合。传统co-location模式挖掘通常由用户给定一个邻近阈值来确定实例的邻近关系，使用单一的邻近阈值来判定两个空间实例的邻近性可能会造成邻近关系的缺失，也没有考虑距离大小的不同对邻近关系的影响。同时，传统方法主要利用频繁性阈值来衡量模式的频繁性，存在着算法效率对频繁性阈值较为敏感的问题。由于频繁并置的特征间具有较高的邻近度，因此利用聚类算法可以将其聚集在一起，加之邻近以及特征间的并置都是模糊的概念，因此将模糊集理论与聚类算法相结合，研究了空间co-location模式挖掘中的模糊挖掘技术，在定义模糊邻近关系的基础上，定义了度量特征之间邻近度的函数，基于特征邻近度利用模糊聚类算法挖掘co-location模式，最后通过广泛的实验验证了提出方法的实用性、高效性及鲁棒性。     

Mining regional co-location patterns with kNNG

Spatial co-location pattern mining discovers the subsets of features of which the events are frequently located together in geographic space. The current research on this topic adopts a distance threshold that has limitations in spatial data sets with various magnitudes of neighborhood distances, especially for mining of regional co-location patterns. In this paper, we propose a hierarchical co-location mining framework accounting for both variety of neighborhood distances and spatial heterogeneity. By adopting k-nearest neighbor graph (kNNG) instead of distance threshold, we propose “distance variation coefficient” as a new measure to drive the mining operations and determine an individual neighborhood relationship graph for each region. The proposed mining algorithm outputs a set of regions with each of them an individual set of regional co-location patterns. The experimental results on both synthetic and real world data sets show that our framework is effective to discover these regional co-location patterns.     

带模糊属性的空间Co-Location模式挖掘研究

空间Co-Location模式挖掘是空间数据挖掘的一个重要研究方向,正受到越来越多的关注。在实际应用中,空间特征不仅包含空间信息,还经常伴随着属性信息,这些属性信息对决策和知识发现有重要意义。然而现有的Co-Location挖掘方法只强调特征的空间信息,忽略了其属性信息。基于对属性信息的模糊化处理,定义了模糊特征和模糊Co-Location模式等概念。类似于传统空间Co-Location模式挖掘中的相关概念,定义了模糊Co-Location模式的表实例和参与度等概念。在证明模糊Co-Location模式的向下闭合性质的基础上,设计了一个基本挖掘算法。为提高算法的可伸缩性,提出了两个剪枝方法。在合成的和真实的数据集上进行了大量实验,验证了基本算法及其改进算法的效果和效率。     

极小负co-location模式及有效的挖掘算法

空间co-location(并置)模式是指实例在空间中频繁关联的一组空间特征的子集.在空间数据挖掘中,现有算法主要针对的是正模式的挖掘,而空间中还存在着具有强负相关性的模式,如负co-location模式,这类模式的挖掘在一些应用中同样具有重要的意义.现有的负co-location模式挖掘算法的时间复杂度较高,挖掘到的...     

一种新的正负空间同位规则挖掘算法

空间同位规则是一种新的空间数据挖掘方法.尽管人们对挖掘空间同位规则做了一些研究,但大多数研究者仅仅对正空间同位规则进行研究,没有考虑负空间同位规则.本文提出了一种新的正负空间同位规则挖掘算法(Positive and Negative Spatial Co-Location Rules Mining Algorithm,PNSCLRMA).为了减少计算量,算法利用了星形邻域去减少连接运算和定义兴趣度去删除不感兴趣的空间同位模式两项优化技术.实验表明,该算法有效可行.     

Spatial co-location pattern mining for location-based services in road networks

With the evolution of geographic information capture and the emergency of volunteered geographic information, it is getting more important to extract spatial knowledge automatically from large spatial datasets. Spatial co-location patterns represent the subsets of spatial features whose objects are often located in close geographic proximity. Such pattern is one of the most important concepts for geographic context awareness of location-based services (LBS). In the literature, most existing methods of co-location mining are used for events taking place in a homogeneous and isotropic space with distance expressed as Euclidean, while the physical movement in LBS is usually constrained by a road network. As a result, the interestingness value of co-location patterns involving network-constrained events cannot be accurately computed. In this paper, we propose a different method for co-location mining with network configurations of the geographical space considered. First, we define the network model with linear referencing and refine the neighborhood of traditional methods using network distances rather than Euclidean ones. Then, considering that the co-location mining in networks suffers from expensive spatial-join operation, we propose an efficient way to find all neighboring object pairs for generating clique instances. By comparison with the previous approaches based on Euclidean distance, this approach can be applied to accurately calculate the probability of occurrence of a spatial co-location on a network. Our experimental results from real and synthetic data sets show that the proposed approach is efficient and effective in identifying co-location patterns which actually rely on a network.