空間數據挖掘論文

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1研究區概況

合肥市是安徽省省會，土地面積1.14萬km，常住人口755萬，其中城鎮人口486萬，農村人口266萬人。依據合肥市主城區用地規劃圖以及合肥市2014年遙感影像圖，確定本文研究區為合肥市市轄區、功能區以及肥西、肥東縣的副城區。根據Voronoi圖的理論，在ArcGIS中生成現有研究區范圍避難場所的責任區劃分。其中，老城區的責任區分布較為均勻，而其他區域由于應急避難場所數量少且較為分散，均出現較大面積的多邊形，且形變劇烈，說明某些應急避難場所分擔的服務范圍較大，分配不合理，需要進一步合理規劃。

2空間數據挖掘應用模型的實現

2.1模型設計

城市空間布局及發展具有規范性，因此，對避難場所進行選址需要遵循城市發展戰略及人口增長規律。

1）數據挖掘預處理。對研究區各行政區劃的人口數據、面積、土地利用類型、已建應急避難場所等數據進行統計，建立txt文本，進行空間數據挖掘，創建數據字典。

2）數據矢量化。在ArcGIS10平臺中，以合肥市地圖為底圖，對行政區劃進行數字化，并結合合肥市最新規劃圖及遙感影像圖，對元數據進行矢量化，并編輯地物的屬性，形成ShapeFile文件。

3）建立數據庫。將空間數據中的屬性信息錄入屬性數據庫。

4）空間分析。結合矢量化的人口密度專題圖和現有場地點狀分布圖，重點對服務區覆蓋范圍外人口進行分析，通過對空間數據進行緩沖區分析、柵格分析、重分類、疊加分析、地圖運算等過程，確定應急避難場所綜合評價方案，最終確定新場所地址。

5）可視化。根據最終新場所的ShapeFile文件，結合人口密度分布圖，制作新場所分布圖。

2.2文本及地理信息數據挖掘

1）地理空間特征提取。依據《安徽省應急避難場所分級技術標準（試行）》的場所分級和選址要求[1,2]，從紙質地圖、規劃圖、統計數據等地理文本中抽取符合條件的元數據。

2）地理數據分類。從挖掘后的地理空間數據中提取道路、土地利用類型、人口密度、新居民地等地物數據及各類地物的空間特征信息。

3）空間數據挖掘：對空間特征信息進行評價，將符合選址條件的用地數據以及影響避難場所選址的主要因素進行分類、提取，建立相應的空間位置、屬性信息，并繪制矢量圖層。

3數據庫的設計與實現

研究模型的數據庫由空間數據庫和屬性數據庫組成，統一存放在關系數據庫中，實現數據的統一管理。

1）空間數據庫的設計與實現。將要矢量化的合肥市地圖進行掃描，加載到ArcMap中，打開ArcCatalog，在目標文件夾下新建ShapeFile文件。通過對需要矢量化的地物進行分析，將現有應急避難場所歸為點圖層，將城市主、次干道、斷裂歸為線圖層，將土地利用類型、河流、湖泊、人口密度、現有居民地等要素歸為面圖層。

2）屬性數據庫的設計與實現。在ArcMap中打開表，進行地物屬性庫的編輯，對照空間屬性庫表，分別添加地物的屬性字段，并輸入屬性信息。

4應急避難場所的空間優化和選取

4.1影響選址的主要因素

本文依據《地震應急避難場所選址及配套設施要求》，對影響選址的主要因素進行分類、量化。

4.1.1場地的安全性

選址應具有地質、水文及自然環境方面的抗震安全保障。新建場地距離斷層必須有一定的距離，利用GIS的緩沖區分析，建立斷層外圍的6層緩沖區，分別賦予不同的評價指標。

4.1.2現有避難場地

按照安徽省地震應急避難場所及配套設施要求，地震應急避難場所分為3類，其服務范圍分別為5km、1km、0.5km。以此為標準，對研究區現有27個應急避難場所進行類型劃分，并建立服務范圍屬性表。應用ArcMap的緩沖區分析功能，分別建立以5km、1km、0.5km為服務半徑的緩沖區，生成服務范圍矢量圖，并轉換為柵格圖像，進行重分類。

4.1.3土地利用現狀

新選址的區域覆蓋合肥市主、副城區范圍，城市區域用地多數被建設用地覆蓋，其中有些地塊不適于建造避難場地，例如工業用地。土地利用現狀評價指標

4.1.4現有居民點空間分布

避難場地的位置距離居民點有距離限制。以居民點為研究對象，進行鄰近區分析。對合肥市居民點進行以100m為層次的緩沖區分析，并把矢量數據轉為柵格數據。

4.2空間數據挖掘結果的可視化

將可視化技術應用到數據挖掘中，用戶可以根據可視化的視覺反饋更快地研究數據特性。新場地最終選址應位于綜合評價指標值最大的區域，同時，需要基于實際人口分布，對選址結果的實際服務半徑及人口承載力進行分析，綜合考慮柵格地塊面積、規劃建設情況、人口密度、保證居民享有生命安全的權利等因素。

作者:于書媛陳靚王偉單位:安徽省地理信息中心