数据挖掘技术在地理信息系统中的应用

文／姜峰 保定市城市设计院 河北保定 071000

引言：

随着互联网的发展和普及，当前我国社会已经迈入了信息化的时代。各类信息技术的应用使得我国国民生产生活水平都得到了极大提升，并且各行各业也逐渐构建起了信息化的发展模式。地理信息系统就是一种可以通过构建地理信息数据库的方式更加高效地进行地理信息提供的技术类型，社会中各领域的发展都需要依托于地理信息系统。而在传统的地理信息系统中，很难对各项数据背后的关系进行自动化分析，这也就使地理信息系统的发展受到了一定的限制。而当前时期通过数据挖掘技术的应用，就可以让地理信息系统更加高效地挖掘数据蕴含的关系和规则，从而预测未来发展的方向，充分发挥出地理数据的作用。

1、数据挖掘技术的概念和工作流程

1.1 数据挖掘技术的概念

数据挖掘技术就是一种从大量复杂的数据中，提取出人类社会发展所需信息的一种信息技术类型，并且通过这一技术的应用还可以预测出数据未来的发展方向。随着科学技术的高速发展，当前我国各领域都建立起了相应的信息化数据[1]库管理系统。在这些数据库中所蕴含的信息数量也在不断增长，其背后包含的信息都有着相应的规律。当前数据库技术可以高效实现数据的录入和查询，但是难以准确分析数据背后的规律，并且也无法对于这些数据未来的发展趋势做出正确的判断。在这一过程中以数据挖掘技术为基础，根据预设的目标对于数据库内的有关数据进行准确分析和判断，能够挖掘出信息数据背后蕴含的本质。

1.2 数据挖掘的工作流程

数据挖掘技术在工作过程中，主要就是包括在特定的数据库中通过相应的算法提取相关数据，然后在此基础之上处理挖掘出来的数据按照预测方案，以及进行相应的结果表达。在这一过程中，往往需要多次重复工作流程，在具体应用过程中，主要可以划分为以下几个方面。第一，设定数据挖掘的目标。在正式开展数据挖掘之前，工作人员必须定义数据挖掘的目标，并且这一目标的定义是否科学合理，直接关系到数据挖掘工作的工作质量。因此，在开展工作时必须有足够数量专业技术人员，由专业技术人员和用户之间进行协同合作，以工作实际需求为基础，制定出科学合理的数据挖掘方案以及算法。第二，数据准备。数据准备是数据挖掘过程中最为重要的组成部分，在开展数据准备工作时，首先应当从已有的数据库内进行数据提取，然后再初步处理这些提取的数据，使之满足数据挖掘技术工作的实际需求。最后就是对于这些数据进行变换，让这些数据可以拥有一定的特征，从而提高整体工作效率。第三，数据挖掘阶段。在这一阶段主要就是实际的数据挖掘工作，根据具体的需求出发选择合适的数据挖掘算法，挖掘出相应的数据。第四，对于结果的解释和评估。在完成数据挖掘之后，就需要根据用户预设的目标详细分析挖掘出的数据。并且在这一过程中，还应当尽量将分析的结果进行简单化处理，从而更好地方便用户的实际使用需求，具体流程为图1[2]。

图1 数据挖掘流程

2、地理信息系统的概念和功能

地理信息系统又被称之为地学信息系统，属于一种具有较强特点的空间信息系统。地理信息系统的运行主要是在计算机硬件和软件共同配合的基础上，对于地球表面的地理信息进行收集、存储、运算、分类、管理以及分析等功能的技术系统。所以地理信息系统对于地理空间数据的分析起到了非常重要的作用，当前逐渐成为我国各地区开展地理工作时的重要工具。地理信息系统本质上是多学科交叉产生的，以地理学为基础采取地理模型的分析方法，并结合计算机技术进行数据分析，从而更加广泛地为不同领域提供实时地理信息，其组成主要为图二所示[3]。

地理信息系统作为近些年来发展十分迅速的一种信息分析技术，在各领域中都有着非常广泛的应用。当前，我国地理信息系统主要是应用于资源与环境保护的领域中。通过地理信息系统的应用，更好地做好对各类资源管理和使用的决策，还可以更好地对于不同时期同一区域的环境变化进行监测和分析比较，为解决当前资源利用和环境保护问题提供了有力的支持[4]。

图2 地理信息系统的组成

3、地理信息系统中的数据挖掘技术

地理信息系统是地理空间数据库发展的重要基础，在地理空间数据库中包含了非常多的地理数据和空间数据，因此地理空间数据库的复杂程度也远超于其他数据库。采取传统的数据库运行模式，很难提取各类繁杂数据背后蕴含的本质信息。而通过数据挖掘技术的应用，就可以使得地理信息系统自动学习和获取信息数据，数据挖掘技术应用如图三所示。

图3 数据挖掘技术在地理信息系统的应用

正是由于地理信息系统中数据库包含了大量以及复杂的数据，因此在地理信息系统应用过程中，如何将这些数据类蕴含的重要信息进行提取和识别，成为当前发展的重点内容。通过数据挖掘技术在地理信息系统数据处理环节中的应用，就可以提高地理信息系统的数据处理的工作质量，让原有的查询和数据分析的功能得到提升。在地理信息系统的数据库中有着非常复杂的知识分布，通过人力往往只能在数据库中获取浅层知识，但是数据库中所蕴含的深层知识就难以被提取，往往需要非常复杂的提炼过程才可以获取各类深层知识。而在社会发展过程中地理信息系统蕴含的深层知识才是最为重要的内容，通过数据挖掘技术可以更好地探究出数据库中蕴含的深层知识，利用地理信息系统为社会的发展服务。并且还可以从原有的数据中发现更多全新的知识，将这些新知识拓展到原有的数据库内，不断拓展提升地理信息系统的数据库，为地理信息系统的进一步发展提供支持。

4、数据挖掘技术的挖掘方法

4.1 以关联规则为基础进行数据分析

从当前我国数据挖掘技术应用的实际情况来看，在大多数地理信息系统中进行数据挖掘技术的应用，都是以关联规则为基础进行数据的挖掘和分析。在这一过程中，需要技术人员准确探究出相应的关联规则，尽可能地将各类对实际结果影响较小的规则排除，从而确保挖掘出来的数据更加准确。但是在开展实际数据挖掘分析过程中，仍然会产生一定数量的无关规则。如果产生的无关规则符合实际需求就可保留。通过关联规则的方式开展数据挖掘分析，可以确保挖掘出来的数据符合用户要求，并且还可以更好地探究出数据背后蕴含的本质[5]。

4.2 以属性相关为基础进行分析

在地理信息系统中进行数据的挖掘，以信息的属性为基础开展数据的分析工作，可以筛选出数据库中本质属性相关的各类信息，提高整体工作效率。并且在通过数据挖掘技术进行属性分析时，还需要通过一些特定的方式来实现。一般情况下，都是将数据的类别进行划分后探究出各数据之间存在的关联关系，以此为基础做好属性的归类实现数据的挖掘。

5、数据挖掘技术在地理信息系统中的实际应用

5.1 对于地理信息系统内的数据进行提炼

虽然在地理信息系统的数据库中，包含了多类型的数据，但并不是所有的数据都对于地理信息系统有重要的作用。只有少部分数据是属于系统运行的必须数据，而大多数数据则是属于没有实际作用的，这些数据在地理信息系统运行的过程中往往会使得信息系统整体工作效率受到一定的影响。而通过数据挖掘技术，就可以更加准确地挖掘出各项重要数据之间的关系，挖掘分析具有关联关系的重要数据，将其他不重要的数据进行清除处理，从而实现精炼地理信息系统数据库的目标，极大提升地理信息系统在运行过程中的整体工作效率。

5.2 对于地理信息系统的数据进行更新

在地理信息系统存储的大量数据都是由过去积累而来，但是实际上地理数据随着时间的变化也会发生一定的转变，过去许多的地理数据已经无法满足当前社会发展的实际需求，因此，当前就必须针对这些过时的地理数据采取相应的手段进行处理。而数据挖掘技术就可有效提升数据的价值，将地理信息系统内不同时期同一区域的地理数据进行科学对比，分析出地理事物在不同情况下发生变化以及事物变化的规律，并且寻找到使得地理事物发生变化背后的真实因素。通过这样的方式就可以在未来利用地理信息系统分析地理数据时，只需要对影响地理信息变化的关键环节进行测量即可完成数据更新，在分析出关键部分变化的情况下更新数据，而如果对于数据产生影响的关键部分没有发生变化，那么也不需要进行数据库的更新处理[6]。

5.3 对于地理信息系统的数据库进行扩充和完善

虽然在地理信息系统内蕴含了许多数据信息，但是通过人工手段从这些数据信息中筛选特定数据，整体工作效率会较低，并且也存在不完善的情况。而数据挖掘技术就可以更好地将其他有关联的新知识和新数据输入到数据库中，然后对数据库内原有的数据进行分析，以此推断出其他全新的结果，充分完善和提升信息系统内部的数据库。同时在这一过程，不断地探究分析数据挖掘系统对于各类数据背后蕴含的价值，可以使得地理信息系统内部蕴含的各类数据解决社会发展过程中的实际问题，让地理信息系统的实用性得到有效提高。

5.4 推动地理信息系统的智能化发展

在地理信息系统的数据库中，蕴含了非常大量的地理空间数据。这些地理空间数据，对于我国社会的发展来说具有非常重要的意义。这些空间数据和地理信息系统的发展之间关系非常密切，在很多情况下可以成为推动地理信息系统发展的重要推动力。通过数据挖掘技术的应用，就可以更好地挖掘出这些空间数据背后蕴含的价值，并且技术人员就可以利用好挖掘出的技术不断优化升级完善地理信息系统中存在的不足，推动地理信息系统朝着智能化方向发展，构建起具有更强的自动化地理信息系统[7]。

结语：

地理信息系统是我国社会发展的重要组成部分，并且在地理信息系统的数据库中，所蕴含的有关数据也有着非常重要的价值。单纯依靠人工很难挖掘出数据库的核心知识，在这样的情况下就应当充分地利用数据挖掘技术，充分挖掘地理信息系统数据库内蕴含的深层知识，从而发挥出地理信息系统的作用，为我国社会的发展提供有力的支持。