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陳述彭:一部空間數據挖掘的里程碑式力作

已有 2463 次閱讀 2015-2-12 08:47 |個人分類:科學書摘|系統分類:觀點評述|關鍵詞:李德仁,李德毅,空間數據挖掘理論與應用,陳述彭,科學出版社| 科學出版社, 陳述彭, 李德仁, 李德毅

間數據挖掘的里程碑式力作

——序《空間數據挖掘理論與應用

計算機技術的不斷進步, 使得計算機從僅僅代替人工計算, 逐漸擴展為以計算機系統來模仿人類的視覺、聽覺及其思維等高級智能. 人們曾經為建立計算機專家系統而努力工作, 但不久就遇到了難以建立專家知識庫的問題.隨后, 計算機專家們就轉向機器學習, 試圖讓計算機像人一樣, 有自學習功能. 但這種努力也遇到問題, 即讓計算機從哪兒學習呢?正在步履維艱之時, 計算機數據庫技術有了突飛猛進的發展, 大量的數據通過文字、圖表影像、多媒體技術等手段被送到計算機中, 數據庫體之大可以達到上千個TB 的量級. 到了20 世紀90 年代, 數據挖掘(或知識發現)作為數據庫技術、人工智能技術、數據處理技術和可視化技術的集成而變得愈來愈引人注目. 人們終于認識到很多知識原來就隱藏在大量的數據之中. 從數據庫中通過數據庫管理系統和應用程序可以獲得信息;而從數據庫中通過一個知識發現的工具應當可以獲得知識, 這些知識可以自動構成計算機專家系統的知識庫.


李德仁院士和李德毅院士兄弟

1993 年, 李德毅院士把計算機科學界開展數據挖掘的研究動向告訴了其兄長李德仁院士. 當時, 李德仁院士認為空間數據庫的數量、大小和復雜性也都在激增, 特定問題或特定環境下的空間數據, 似乎是一種原始的、混亂的、不成形的自然狀態積累, 但又是一種可以從中生長出秩序和規則的源泉, 為什么不可以研究空間數據挖掘呢?1994 年, 李德仁院士在加拿大第5 屆GIS 年會上提出了“Knowledge Discovery from GIS”的理念, 建議在智能化GIS 中利用從數據庫發現知識(KDD)的方法, 透過表觀上的千頭萬緒、雜亂無章, 去挖掘蘊含其中的規則性、有序性、相關性和離群性.

隨后, 李德仁院士和李德毅院士兄弟二人籌劃共同指導空間數據挖掘的博士. 由于該項研究的難度較大, 直到1995 年邸凱昌決定跟隨他們做博士論文后, 他們的上述想法才得以初步實現. 1999 年, 在邸凱昌博士答辯時, 他們發現王樹良對空間數據挖掘有濃厚的興趣和一定的研究基礎, 于是又指導王樹良在邸凱昌的基礎上繼續向前研究.后來, 他們組建了自己的研究團體, 目前已經發展為由數十名院士、教授、副教授、博士后、博士生和碩士生組成的老、中、青相結合, 地球空間信息科學和計算機科學等學科交叉的梯隊. 兄弟二人敏捷的思維、淵博的學識、高屋建瓴的學術視野、實事求是的治學態度、執著的人生信念和寬以待人的品質, 引導和激勵著整個研究團體, 在空間數據挖掘的道路上逐步前進.

2006 年10 月, 李德仁、王樹良、李德毅三人合作出版了《空間數據挖掘理論與應用》一書. 在這部力作中, 系統研究了空間數據挖掘的國內外進展, 在概述了可用于空間數據挖掘的理論方法的基礎上, 主要提出了云模型、數據場、地學粗空間和空間數據挖掘視角等新技術, 構建了空間數據挖掘金字塔, 全面分析了空間數據挖掘的數據源及其清理方式, 導出了空間觀測數據清理的選權迭代法,研究了基于空間統計學的圖像數據挖掘, 提出了“數據場-云”聚類算法、基于數據場的模糊綜合聚類算法和基于數學形態學的聚類知識挖掘算法, 研究了基于歸納學習的空間數據挖掘、基于概念格的遙感圖像數據挖掘和GIS 數據挖掘. 為了展現空間數據挖掘的可操作性, 最后具體研究了長江三峽寶塔滑坡監測、銀行經營收益分析及選址評價、遙感圖像土地利用分類、土地資源評價、火車運行安全檢測等多個關系國計民生的空間數據挖掘實例. 最后, 自主研制了一個空間數據挖掘原型系統.

可見, 作者們既有地球空間信息科學的背景, 又具備計算機科學的知識, 從事理論研究和應用開發多年, 而且都有所建樹. 這些研究成果是地球空間信息科學和計算機科學在空間數據挖掘中真正有機的交叉、融合和升華, 同時可以滿足地球空間信息科學的學者掌握計算機科學的要求, 以及計算機科學的學者了解地球空間信息科學的需要.在研究空間數據挖掘時, 他們緊密圍繞空間數據的特點,理論切實聯系實踐, 并始終以解決實際問題為要旨.

在科學界, 如果說兄弟院士不多的話, 那么不同學科的兄弟院士共同指導的博士就更少了. 更進一步, 兄弟院士聯合指導博士, 聯名著述的, 就更少之又少了. 李德仁院士和李德毅院士, 為其中之一, 令人敬佩!他們第一次把自己十幾年來在空間數據挖掘中的豐富研究成果匯集熔煉, 凝聚了系列國家重大課題的創新研究及其橫向應用成果, 匯總了十幾名教授、副教授、博士后、博士和碩士的智慧. 創新內容突出, 利用自己的創新成果研究空間數據挖掘, 而不是單純利用已有的數據挖掘策略. 絕大部分成果都已經被邀請在國際會議上作口頭報告, 并在交流時獲得與會國際同行學者的贊同. 而且, 部分成果已經被國際學術期刊發表, 為SCI, EI, ISTP 等國際權威檢索機構收錄.理論研究始終以解決實際應用問題為要旨, 積極把理論成果應用在關系國計民生的實際問題中, 服務社會, 造福人民. 如長江三峽滑坡監測. 全書內容豐富, 結構嚴謹, 層次清晰, 邏輯嚴密. 成稿后多人閱讀, 多次征求意見, 力求精益求精. 這種一絲不茍的治學態度, 值得稱贊和學習.

目前, 空間數據挖掘開始引起越來越多學者的興趣,已經成為國際研究的熱門課題. 祝作者們的研究更上一層樓, 做出更大的成就! 愿空間數據挖掘的理論和應用研究,開放出更多、更鮮艷的花朵!


2005年1月28日

本文由劉四旦摘編自李德仁、王樹良、李德毅空間數據挖掘理論與應用(第二版)一書。

—— 熱烈祝賀 ——

李德仁、王樹良、李德毅著《空間數據挖掘理論與應用(第二版)》

榮獲第五屆中華優秀出版物獎圖書獎!

面向大數據,地球觀測與導航技術叢書:空間數據挖掘理論與應用(第2版)》提出數據場、云模型、地學粗空間和空間數據挖掘視角,構建空間數據挖掘金字塔,給出挖掘機理,介紹概念格,總結空間數據源,導出清理空間觀測數據的選權迭代法。面向地理信息系統數據研究空間的關聯規則、分布規則、概化規則和聚類規則的挖掘,從圖像中發現指導圖像分類、特征提取、表情識別的空間知識,以及時空分布的視頻數據挖掘。這些理論,在滑坡監測、車輪形變、銀行選址、土地利用、人臉識別、公共安全等實際領域,獲得了有價值的應用成果,自主研制了空間數據挖掘原型系統GISDB Miner和RSImage Miner。

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本書相關精彩內容,見《時空視頻數據挖掘:讓罪犯無所遁跡》一文。




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2 陳昌春 秦承志

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