基于空间数据挖掘的战场地理环境分析系统研究

论文摘要

空间数据挖掘（SDM,Spatial Data Mining）是数据挖掘在处理空间数据方面的分枝。空间数据挖掘是指从空间数据库中提取用户感兴趣的空间模式与特征、空间与非空间数据的普遍关系,以及其他一些隐含在空间数据中的普遍的数据特征。空间数据挖掘在军事领域中可以发挥重要作用。战场地理环境是军事行动的载体,它制约和影响着战争的全过程,直接影响着部队行动、武器装备性能和效能的发挥、以及战略战术的运用,是各级指挥员决策的基本依据。在战场地理环境分析中运用空间数据挖掘技术,将为军事指挥决策和计划提供规则和知识辅助。本文将空间数据挖掘技术引入战场地理环境分析研究领域,将空间数据挖掘技术与地理信息系统、战场地理环境分析理论与技术相互融合,研究建立了集数据管理、模型分析与可视化为一体的战场地理环境分析系统。系统具备地理地形的快速显示、查询统计、空间分析、数据挖掘、专题图制作、多媒体演示等功能。针对现有军事地理信息系统中知识发现能力不足,结合战场地理环境空间分析内容,重点研究了战场地理环境中的空间关联规则挖掘,以发现战场地形、地物在空间上的相连、相邻和共生等关联规则。本文以空间数据挖掘的体系结构、基本过程、基本方法、可发现的知识类型作为理论基础,分析战场地理环境基本构成、特性,对系统框架结构进行总体设计,确定系统实现的技术路线,进一步进行了系统数据库设计,功能模块设计和挖掘功能设计。论文在原型系统中进行空间关联规则挖掘实例研究,以部队机动道路的选择为研究内容,以地形图矢量数据为数据基础,对研究区域地形图数据进行重新组织,根据表达地物间拓扑关系的空间谓词,建立空间关联规则挖掘模型、采用扩展的Apriori （E-Apriori）算法实现了空间关联规则的挖掘过程,综合分析和利用挖掘结果,对路线进行确定,取得了较好的效果。实例研究结果表明空间数据挖掘技术的运用可以为战场环境分析提供辅助依据。通过本文的研究,扩展了现有军事地理信息系统的知识发现功能,为战场环境空间分析智能化提供了新的思路。论文的研究对于军队测绘保障的信息化建设,指挥自动化建设具有一定参考意义。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 问题的提出及研究意义
• 1.1.1 问题的提出
• 1.1.2 研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文的目的和内容
• 1.3.1 本文研究的目的
• 1.3.2 本文研究的内容
• 2 空间数据挖掘理论概述
• 2.1 空间数据挖掘的体系结构
• 2.2 空间数据挖掘基本过程
• 2.3 空间数据挖掘可发现的知识类型
• 2.4 空间数据挖掘方法
• 2.5 空间数据挖掘与相关学科的关系
• 2.6 本章小结
• 3 战场地理环境基础理论
• 3.1 战场地理环境基本构成
• 3.2 战场地理环境空间分析
• 3.2.1 空间分析的定义
• 3.2.2 空间分析的内容
• 3.2.3 空间分析与GIS
• 3.3 战场地理环境特性
• 3.4 战场地理环境中的空间数据挖掘
• 3.5 本章小结
• 4 基于空间数据挖掘的战场地理环境分析系统设计
• 4.1 系统设计目标
• 4.2 系统设计基本原则
• 4.3 系统总体设计
• 4.3.1 系统框架结构
• 4.3.2 系统功能模块设计
• 4.3.3 系统实现的技术路线
• 4.4 系统数据库设计
• 4.4.1 系统数据的管理与存储
• 4.4.2 战场基础空间信息数据库设计
• 4.4.3 军事地理要素信息数据库设计
• 4.4.4 多媒体信息数据库设计
• 4.4.5 专题信息数据库设计
• 4.5 系统数据挖掘功能设计
• 4.5.1 系统数据挖掘流程设计
• 4.5.2 空间关联规则定义及算法
• 4.6 本章小结
• 5 空间关联规则挖掘实例研究
• 5.1 问题的提出
• 5.2 系统建立
• 5.2.1 关联规则模型构建
• 5.2.2 空间关联规则模型解释
• 5.2.3 空间关联规则算法参数
• 5.2.4 空间关联规则算法实现
• 5.3 数据挖掘流程及实现
• 5.3.1 数据挖掘流程
• 5.3.2 挖掘过程实现
• 5.4 挖掘结果分析应用
• 5.5 本章小结
• 6 结论与展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 后续研究工作的展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文