地理資訊系統與空間資料探勘

早在1960年代，加拿大、美國等地已開始將地理資訊系統運用於國土利用、

自然資源及地質調查、人口普查等工作，但直到 1990年代個人電腦以及網際網 路的快速發展與普及後，地理資訊系統的應用才開始日趨個人化、生活化與普及 化。隨著地理資訊系統技術的蓬勃發展，越來越多學術與實務領域都開始將地理 資訊系統作為研究與分析的工具。

地理資訊系統主要是為建立地理空間的相關資料而設計的資訊系統，該系統 具有空間資料描述與分析的能力(Star and Estes, 1990)。而Karman與Amdal(2001) 則是將地理資訊系統視為一套結合軟體、硬體與空間資料的系統，並用以進行資 料記錄、儲存、上傳、操作、分析與展示各種地圖資料。根據Maguire(1991: 13-14) 對地理資訊系統的界定，地理資訊系統可以包含以下三種主要的功能：

33 研究團隊在此對臺北市政府研究發展考核委員會於研究資料的協助表達感謝，若無臺北市政 府研考會的協助，本章的研究將無法完成。

第五章 公民參與知識之空間資料探勘

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一、地圖：

主要強調地理資訊系統製作地圖的功能，並將地理資訊系統視為地圖處理與 展示的系統。

二、資料庫：

主要強調在地理資訊系統中，完善的資料庫與良好資料結構的重要性。

三、空間分析：

主要強調空間分析功能的重要性，地理資訊系統已不再被視為只是資訊處理 的工具，而是空間資訊科學。

此外，Goodchild(1992)所提出的觀點與Maguire類似，認為地理資訊系統可 以分為兩個面向。首先，強調空間資料的建置與管理，扮演空間資料管理與存取 的角色。其次，則強調豐富多樣之空間分析模型的建立。由此看來，地理資訊系 統與一般資訊系統最大的不同之處，主要是在於獨特的空間資料分析能力。因 此，綜合過去學者的觀點來看，地理資訊系統主要是結合了資訊科技與空間資料 的整合性系統。運用資訊科技進行空間資料之獲取、儲存、管理、分析與展現等 相關功能。

長久以來，無論學術或實務領域對於地理資訊系統，都有著相當程度的期 待。無論公私部門都期望能利用地理資訊系統的空間分析能力來提升生產力，並 且改善空間資料的管理能力。甚至，由更具策略性的觀點來運用空間資料，以作 為決策訂定時的支援或參考依據(Huxhold, 1991)。空間分析主要是地用地理資訊 系統，將空間資料轉化成為另一種形式，並且從資料中萃取出額外的意涵。從廣 泛的地理資訊系統空間資料分析的角度而言，空間資料探勘可以歸屬於進階的空 間資料分析。透過空間資料探勘的過程，利用地理資訊系統複雜的空間分析功 能，進行相關空間資料的探勘，進而找出其中所隱含的管理知識。

Ester等人(1997)便將空間資料探勘(spatial data mining)定義為，針對空間資料 所進行的資料分析。換言之，使用地理資訊系統進行資料探勘的目的，主要是針 對資料庫中空間性及非空間性的資料，分析出彼此間的關係。而這些關係可能包 含了空間上的關係與非空間上的關係；甚至於推敲出具有規則的模式出來。而空 間資料探勘的技術則可以分為以下五類(Ester et al., 1997)：

一、空間特徵分析(Spatial Characterization)：

針對所關注的議題從資料庫中選取符合議題的相關資料，進行空間或是非空 間上的描述。

二、空 間 區 分 或 極 端 值 分 析 (Spatial Discriminate, Outlier Analysis)：

是指將「標的」物件的一般特徵與一個或多個「對比」物件的一般特徵進行 比較。進而以空間視覺化為基礎，界定出空間資料異常的位置與成分，往往極端 值就是變化最明顯的空間成分。

三、空間分類分析(Spatial Classification Analysis)：

是針對空間物件根據某些空間或非空間特質所建立的分類架構進行歸類。譬 如分析「ATM增設合理區域」，空間分類分析就可以根據ATM設置相關標準，

針對空間資料進行分類分析，歸納出哪些區域符合增設ATM的標準。

四、空間群聚分析(Spatial Clustering)：

先針對與探勘工作有關點和面的空間資料，運用有效的空間群聚分析法，將 資料分成若干不同的群聚類別，之後再針對各個群聚類別的屬性，歸納出能夠描 述空間群聚一般特性的規則。

第五章 公民參與知識之空間資料探勘

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五、空間關聯分析(spatial association analysis)：

針對大量的空間以及非空間資料，找出彼此之間的關連性，並且歸納成規則 方式來做展現。而空間關聯有許多的不同的空間描述方法可用來表達包括資料的 相交、重疊、分離、方位與距離。此外，空間關聯程度也可應用空間自相關(spatial autocorrelation)來量測，用來表達空間數值變數本身與多個同時發生數值變數之 間的關係。

綜合而言，由於資料庫建構的目的不應僅僅是一個大型整合的資料庫，其重 要的使命在於能透過各種分析方法產生初步的決策資訊，並發掘出可用的資訊來 促進組織知識的升級。換言之，透過對民眾主動參與紀錄的資料探勘，以及結合 地理資訊系統空間分析的強大功能，政府便能從資料庫中發現隱藏且有價值的資 訊，並將其化成轉化人們容易瞭解且具有應用價值的知識，做為支援政府進行決 策及規劃相關政策問題解決方案時的參考。空間資料探勘技術應用於公共行政專 業領域，有待行政專業人員的專業背景知識與資訊科學領域提供先進技術，共同 攜手合作才能在理論與應用實務兼顧下，得到實質發展。