地理資訊系統(tǒng)概論第五章空間資料生產(chǎn)獲得、資料倉儲及資料探勘

地理資訊系統(tǒng)概論1

本章學習重點

什麼是地理資料庫之建構(gòu)？什麼是空間資料倉儲？它與資料庫有何不同？什麼是空間資料探勘？它有哪些技術(shù)？

本章學習重點

2前言(1)管理資訊系統(tǒng)(MIS)皆有一個資料庫資料庫(DB)：長期儲存在電腦內(nèi)，有組織、可共用的資料集合資料庫管理系統(tǒng)(DBMS)：資料庫和用戶之間的一軟體層，幫助用戶創(chuàng)建和管理資料的應用程式集合資料：描述事件及物件的符號紀錄初級資料、次要資料資訊：對資料整理分析後的內(nèi)涵，是對資料語意的解釋前言(1)管理資訊系統(tǒng)(MIS)皆有一個資料庫3

前言(2)

前言(2)45.1地理資料之生產(chǎn)及獲得

一般地理資料經(jīng)由生產(chǎn)獲得之方法主要有：測量→

地面測量、航空測量、衛(wèi)星定位測量、衛(wèi)星遙感測量數(shù)化→

數(shù)化板數(shù)化、螢幕數(shù)化、地圖(影像)掃描人們常產(chǎn)生的資料種類地形資料自然資源航測資料地籍資料行政界線資料公共設施人文及社經(jīng)生活資訊.tw/3_3_1.aspx5.1地理資料之生產(chǎn)及獲得一般地理資料經(jīng)由生產(chǎn)獲得之方法主55.2地理資料庫之建構(gòu)(1)

地理空間資料庫的建構(gòu)是以圖層（Layers）疊合為概念，一個主題一個圖層，如行政區(qū)域圖層、河川圖層、街道圖層等，不管何種圖層都架在統(tǒng)一的座標系統(tǒng)上。GIS中，空間資料庫將幾何特徵資料儲存在檔案中，而將屬性特徵資料儲存於一般的資料庫中，它們是分開儲存的。5.2地理資料庫之建構(gòu)(1)地理空間資料庫的建構(gòu)是以圖層6

5.2地理資料庫之建構(gòu)(2)

空間資料庫與一般資料庫相比具有以下特點：(1)資料量非常大：地理系統(tǒng)是一個複雜的綜合體，要用資料來描述各種地理要素及其空間位置，是故資料量很大。(2)不僅有地理要素的屬性資料，還有大量的空間資料，即描述地理要素空間分布位置的資料，並且這兩種資料之間互相關(guān)聯(lián)者。(3)資料應用廣泛：例如，地理研究、環(huán)境保護、土地利用與規(guī)劃、資源調(diào)查與開發(fā)、自然資源生態(tài)管理、市政管理、道路建設。

5.2地理資料庫之建構(gòu)(2)空間資料庫與一般資料庫相比7

5.2地理資料庫之建構(gòu)(3)

5.2地理資料庫之建構(gòu)(3)8

5.2地理資料庫之建構(gòu)(4)

地理資訊系統(tǒng)的查詢使用過程，由三個階段構(gòu)成： (1)使用者輸入查詢條件；利用電子地圖選取有興趣的地理區(qū)域，透過對話盒輸入查詢資料 (2)系統(tǒng)輸出查詢結(jié)果圖形或清單 (3)使用者察看資料的詳細資訊

5.2地理資料庫之建構(gòu)(4) 地理資訊系統(tǒng)的查詢使用過9

5.2地理資料庫之建構(gòu)(5)

空間查詢元件提供了豐富的查詢及統(tǒng)計功能： 1.簡單的點線面查詢： (1)面面查詢：如某個多邊形相鄰的多邊形

有哪些？ (2)面線查詢：如某個多邊形相鄰的邊界線

有哪些？如縣、市、鄉(xiāng)、鎮(zhèn)行政界線 (3)面點查詢：如某個多邊形內(nèi)的點狀物有

哪些？如消防栓5.2地理資料庫之建構(gòu)(5)空間查詢元件提供了豐富的查10

5.2地理資料庫之建構(gòu)(6)

(4)線面查詢：如某條線穿過的多邊形有哪些？(5)線線查詢：如某條河川穿過哪些道路？(6)線點查詢：如某條輸電線經(jīng)過哪些變電

站？(7)點面查詢：如某些點落在哪個區(qū)域內(nèi)？如加油站、停車場落在哪個區(qū)域(8)點線查詢：如某個節(jié)點是由哪些節(jié)線交會而成的？如中正路與中山路之交口5.2地理資料庫之建構(gòu)(6)(4)線面查詢：如某條線穿11

5.2地理資料庫之建構(gòu)(7)

2.多表聯(lián)合屬性查詢：可以對一個圖層的層表及其關(guān)聯(lián)表進行聯(lián)合查詢，也可以對多個圖層的層表及其關(guān)聯(lián)表進行聯(lián)合查詢。3.空間查詢：利用幾何物件的空間關(guān)係進行查詢，也可以空間關(guān)係和屬性關(guān)係結(jié)合進行查詢。

5.2地理資料庫之建構(gòu)(7)2.多表聯(lián)合屬性查詢：可12

5.2地理資料庫之建構(gòu)(8)

4.圖層疊置查詢：由圖層與圖層之間的疊置（OverLap）查詢，可以和其他如屬性查詢空間查詢。5.緩衝區(qū)查詢：利用單個或多個幾何物件的緩衝區(qū)的空間關(guān)係進行查詢，也可利用層的幾何物件的緩衝區(qū)進行圖層疊合查詢。

5.2地理資料庫之建構(gòu)(8)4.圖層疊置查詢：由圖層13

5.2地理資料庫之建構(gòu)(9)

6.統(tǒng)計圖：統(tǒng)計結(jié)果以直方圖、圓形圖等形式展示輸出。7.地址匹配查詢：根據(jù)路名地址來查詢物件的空間位置和屬性資訊（Addressmatching）。在GIS中的處理，如座標轉(zhuǎn)換、地理編碼、位址匹配可應用於地圖、特徵、地名、黃頁、地物層、新聞、路況和最佳路徑等服務。

8.SQL查詢：SQL即StructuredQueryLanguage，是用來存取relationaldatabase的語言。SQL提供一組敘述，以便於關(guān)聯(lián)式資料庫做資料的儲存與檢索。

5.2地理資料庫之建構(gòu)(9)6.統(tǒng)計圖：統(tǒng)計結(jié)果以直145.3資料倉儲及探勘資料倉儲及探勘是企業(yè)從大量的資料中抽取出新的知識，解決企業(yè)普遍所面臨的問題：「不要的資料太多，需要的資訊不足(少)」5.3資料倉儲及探勘資料倉儲及探勘是企業(yè)從大量的資料中抽取155.3資料倉儲(1)西元1990年由BillInmon創(chuàng)造出「資料倉儲」這個名詞。資料倉儲是具備「主題導向」(Subject-Oriented)、「整合性」(Integrated)、「時間變動性」(Time-Variant)、以及「非暫存性」(Non-Volatile)等四項特質(zhì)的資料庫。5.3資料倉儲(1)西元1990年由BillInmo165.3資料倉儲(2)異質(zhì)資料來源如文字檔、試算表、網(wǎng)際網(wǎng)路的資料。這些資料經(jīng)由擷取(Extraction)、合併(Consolidation)、過濾(Filtering)、淨化(Cleansing)、轉(zhuǎn)換(Conversion)、彙總(Aggregation)等資料處理過程，將資料轉(zhuǎn)換成分析所需的格式，存放在資料倉儲中，這些分門別類的資料通?？梢暈榇笮〔煌Y料庫，或稱之為資料超市（Datamart）。5.3資料倉儲(2)異質(zhì)資料來源如文字檔、試算表、網(wǎng)際175-4-1地理資料倉儲(1)

地理資料倉儲建置的目標方向，大致如下所述：(1)建置之相關(guān)地理資訊蒐集與整理 彙整、調(diào)查、整理、更新圖層資料，並匯入資料庫，同時，建立相關(guān)詮釋資料庫。(2)建立資料倉儲管理系統(tǒng)及相關(guān)規(guī)劃 規(guī)劃地理資料倉儲中心營運維護管理作業(yè)機制，以提供各級政府機關(guān)對現(xiàn)有、建置中、未來發(fā)展需要之相關(guān)地理資訊永續(xù)發(fā)展。5-4-1地理資料倉儲(1)地理資料倉儲建置的目標方向，185-4-1地理資料倉儲(2)

(3)建立資料使用分析管理系統(tǒng)

擴充管理系統(tǒng)功能，提升資料檢核機制建立、管理統(tǒng)計功能、建立後臺資料分析管理系統(tǒng)以提昇整體系統(tǒng)使用度。(4)建立共享之地理資訊資料庫，提高資料擷取、分析、應用之效率，強化橫向溝通之管道。5-4-1地理資料倉儲(2)(3)建立資料使用分析管理系195-4-1地理資料倉儲(3)

(5)結(jié)合異質(zhì)資料庫與既有之單一簽入窗口，建立XML交換機制，使各種不同資料庫能夠透過一個共同的管道，進行交換與分析。(6)整合資料倉儲(DataWarehouse)及資料探勘(Datamining)技術(shù)，建立資料倉儲中心，以提供各個機關(guān)業(yè)務所需之空間及統(tǒng)計資訊。

5-4-1地理資料倉儲(3)(5)結(jié)合異質(zhì)資料庫與既有之20「以空間資料搜尋支援資料探勘之研究」（成功大學測量及空間資訊學系，張明智先生及洪榮宏教授，提出研究論文)

本文提出一個資料倉儲搜尋系統(tǒng)雛型架構(gòu)，（1）建構(gòu)完善資料搜尋與應用之環(huán)境； （2）利用詮釋資料整合與資料選取知識之設計組合而成之資料查詢規(guī)則作為使用者與倉儲間溝通之橋樑。藉由詮釋資料之應用提供對於資料倉儲內(nèi)資料一致且適當?shù)拿枋?。而資料選取知識設計則分析資料需求條件中可能存在之樣式，並且將其轉(zhuǎn)換為特定之查詢規(guī)則，以便快速運用於資料搜尋上。「以空間資料搜尋支援資料探勘之研究」（成功大學測量及空間資215.3資料探勘(1)探勘技術(shù)包括：分類推估預測關(guān)連分析叢聚分析趨勢分析、時間序列分析、回歸分析、異常值分析、類神經(jīng)網(wǎng)路等等5.3資料探勘(1)探勘技術(shù)包括：225.3資料探勘(2)可解釋為資料庫之知識發(fā)掘（KnowledgeDiscoveryinDatabases，簡稱KDD）。也就是說可以從一個大型資料庫裡頭所儲存的大量資料當中萃取出有趣(用)知識，這個大型資料庫有可能是線上作業(yè)的資料庫(on-linedatabase)，也有可能是資料倉儲(datawarehouse)。.tw/~gis92820/course/mining/test1(answer).doc5.3資料探勘(2)可解釋為資料庫之知識發(fā)掘（Knowle235-4-2地理資料探勘地理資料庫有相當龐大的空間資料，涵蓋著許多地理特徵、空間資料的群集，如何對空間資料庫的資料進行資料探勘，以擷取空間資料庫的知識，是目前許多專家學者積極研究的目標。5-4-2地理資料探勘地理資料庫有相當龐大的空間資料，涵蓋著24地理資訊系統(tǒng)概論第五章空間資料生產(chǎn)獲得、資料倉儲及資料探勘

地理資訊系統(tǒng)概論25

本章學習重點

什麼是地理資料庫之建構(gòu)？什麼是空間資料倉儲？它與資料庫有何不同？什麼是空間資料探勘？它有哪些技術(shù)？

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26前言(1)管理資訊系統(tǒng)(MIS)皆有一個資料庫資料庫(DB)：長期儲存在電腦內(nèi)，有組織、可共用的資料集合資料庫管理系統(tǒng)(DBMS)：資料庫和用戶之間的一軟體層，幫助用戶創(chuàng)建和管理資料的應用程式集合資料：描述事件及物件的符號紀錄初級資料、次要資料資訊：對資料整理分析後的內(nèi)涵，是對資料語意的解釋前言(1)管理資訊系統(tǒng)(MIS)皆有一個資料庫27

前言(2)

前言(2)285.1地理資料之生產(chǎn)及獲得

一般地理資料經(jīng)由生產(chǎn)獲得之方法主要有：測量→

地面測量、航空測量、衛(wèi)星定位測量、衛(wèi)星遙感測量數(shù)化→

數(shù)化板數(shù)化、螢幕數(shù)化、地圖(影像)掃描人們常產(chǎn)生的資料種類地形資料自然資源航測資料地籍資料行政界線資料公共設施人文及社經(jīng)生活資訊.tw/3_3_1.aspx5.1地理資料之生產(chǎn)及獲得一般地理資料經(jīng)由生產(chǎn)獲得之方法主295.2地理資料庫之建構(gòu)(1)

地理空間資料庫的建構(gòu)是以圖層（Layers）疊合為概念，一個主題一個圖層，如行政區(qū)域圖層、河川圖層、街道圖層等，不管何種圖層都架在統(tǒng)一的座標系統(tǒng)上。GIS中，空間資料庫將幾何特徵資料儲存在檔案中，而將屬性特徵資料儲存於一般的資料庫中，它們是分開儲存的。5.2地理資料庫之建構(gòu)(1)地理空間資料庫的建構(gòu)是以圖層30

5.2地理資料庫之建構(gòu)(2)

空間資料庫與一般資料庫相比具有以下特點：(1)資料量非常大：地理系統(tǒng)是一個複雜的綜合體，要用資料來描述各種地理要素及其空間位置，是故資料量很大。(2)不僅有地理要素的屬性資料，還有大量的空間資料，即描述地理要素空間分布位置的資料，並且這兩種資料之間互相關(guān)聯(lián)者。(3)資料應用廣泛：例如，地理研究、環(huán)境保護、土地利用與規(guī)劃、資源調(diào)查與開發(fā)、自然資源生態(tài)管理、市政管理、道路建設。

5.2地理資料庫之建構(gòu)(2)空間資料庫與一般資料庫相比31

5.2地理資料庫之建構(gòu)(3)

5.2地理資料庫之建構(gòu)(3)32

5.2地理資料庫之建構(gòu)(4)

地理資訊系統(tǒng)的查詢使用過程，由三個階段構(gòu)成： (1)使用者輸入查詢條件；利用電子地圖選取有興趣的地理區(qū)域，透過對話盒輸入查詢資料 (2)系統(tǒng)輸出查詢結(jié)果圖形或清單 (3)使用者察看資料的詳細資訊

5.2地理資料庫之建構(gòu)(4) 地理資訊系統(tǒng)的查詢使用過33

5.2地理資料庫之建構(gòu)(5)

空間查詢元件提供了豐富的查詢及統(tǒng)計功能： 1.簡單的點線面查詢： (1)面面查詢：如某個多邊形相鄰的多邊形

有哪些？ (2)面線查詢：如某個多邊形相鄰的邊界線

有哪些？如縣、市、鄉(xiāng)、鎮(zhèn)行政界線 (3)面點查詢：如某個多邊形內(nèi)的點狀物有

哪些？如消防栓5.2地理資料庫之建構(gòu)(5)空間查詢元件提供了豐富的查34

5.2地理資料庫之建構(gòu)(6)

(4)線面查詢：如某條線穿過的多邊形有哪些？(5)線線查詢：如某條河川穿過哪些道路？(6)線點查詢：如某條輸電線經(jīng)過哪些變電

站？(7)點面查詢：如某些點落在哪個區(qū)域內(nèi)？如加油站、停車場落在哪個區(qū)域(8)點線查詢：如某個節(jié)點是由哪些節(jié)線交會而成的？如中正路與中山路之交口5.2地理資料庫之建構(gòu)(6)(4)線面查詢：如某條線穿35

5.2地理資料庫之建構(gòu)(7)

2.多表聯(lián)合屬性查詢：可以對一個圖層的層表及其關(guān)聯(lián)表進行聯(lián)合查詢，也可以對多個圖層的層表及其關(guān)聯(lián)表進行聯(lián)合查詢。3.空間查詢：利用幾何物件的空間關(guān)係進行查詢，也可以空間關(guān)係和屬性關(guān)係結(jié)合進行查詢。

5.2地理資料庫之建構(gòu)(7)2.多表聯(lián)合屬性查詢：可36

5.2地理資料庫之建構(gòu)(8)

4.圖層疊置查詢：由圖層與圖層之間的疊置（OverLap）查詢，可以和其他如屬性查詢空間查詢。5.緩衝區(qū)查詢：利用單個或多個幾何物件的緩衝區(qū)的空間關(guān)係進行查詢，也可利用層的幾何物件的緩衝區(qū)進行圖層疊合查詢。

5.2地理資料庫之建構(gòu)(8)4.圖層疊置查詢：由圖層37

5.2地理資料庫之建構(gòu)(9)

6.統(tǒng)計圖：統(tǒng)計結(jié)果以直方圖、圓形圖等形式展示輸出。7.地址匹配查詢：根據(jù)路名地址來查詢物件的空間位置和屬性資訊（Addressmatching）。在GIS中的處理，如座標轉(zhuǎn)換、地理編碼、位址匹配可應用於地圖、特徵、地名、黃頁、地物層、新聞、路況和最佳路徑等服務。

8.SQL查詢：SQL即StructuredQueryLanguage，是用來存取relationaldatabase的語言。SQL提供一組敘述，以便於關(guān)聯(lián)式資料庫做資料的儲存與檢索。

5.2地理資料庫之建構(gòu)(9)6.統(tǒng)計圖：統(tǒng)計結(jié)果以直385.3資料倉儲及探勘資料倉儲及探勘是企業(yè)從大量的資料中抽取出新的知識，解決企業(yè)普遍所面臨的問題：「不要的資料太多，需要的資訊不足(少)」5.3資料倉儲及探勘資料倉儲及探勘是企業(yè)從大量的資料中抽取395.3資料倉儲(1)西元1990年由BillInmon創(chuàng)造出「資料倉儲」這個名詞。資料倉儲是具備「主題導向」(Subject-Oriented)、「整合性」(Integrated)、「時間變動性」(Time-Variant)、以及「非暫存性」(Non-Volatile)等四項特質(zhì)的資料庫。5.3資料倉儲(1)西元1990年由BillInmo405.3資料倉儲(2)異質(zhì)資料來源如文字檔、試算表、網(wǎng)際網(wǎng)路的資料。這些資料經(jīng)由擷取(Extraction)、合併(Consolidation)、過濾(Filtering)、淨化(Cleansing)、轉(zhuǎn)換(Conversion)、彙總(Aggregation)等資料處理過程，將資料轉(zhuǎn)換成分析所需的格式，存放在資料倉儲中，這些分門別類的資料通?？梢暈榇笮〔煌Y料庫，或稱之為資料超市（Datamart）。5.3資料倉儲(2)異質(zhì)資料來源如文字檔、試算表、網(wǎng)際415-4-1地理資料倉儲(1)

地理資料倉儲建置的目標方向，大致如下所述：(1)建置之相關(guān)地理資訊蒐集與整理 彙整、調(diào)查、整理、更新圖層資料，並匯入資料庫，同時，建立相關(guān)詮釋資料庫。(2)建立資料倉儲管理系統(tǒng)及相關(guān)規(guī)劃 規(guī)劃地理資料倉儲中心營運維護管理作業(yè)機制，以提供各級政府機關(guān)對現(xiàn)有、建置中、未來發(fā)展需要之相關(guān)地理資訊永續(xù)發(fā)展。5-4-1地理資料倉儲(1)地理資料倉儲建置的目標方向，425-4-1地理資料倉儲(2)

(3)建立資料使用分析管理系統(tǒng)

擴充管理系統(tǒng)功能，提升資料檢核機制建立、管理統(tǒng)計功能、建立後臺資料分析管理系統(tǒng)以提昇整體系統(tǒng)使用度。(4)建立共享之地理資訊資料庫，提高資料擷取、分析、應用之效率，強化橫向溝通之管道。5-4-1地理資料倉儲(2)(3)建立資料使用分析管理系435-4-1地理資料倉儲(3)

(5)結(jié)合異質(zhì)資料庫與既有之單一簽入窗口，建立XML交換機制，使各種不同資料庫能夠透過一個共同的管道，進行交換與分析。(6)整合資料倉儲(DataWarehouse)及資料探勘(Datamining