摘  要： 空間聯(lián)機分析處理技術將GIS與聯(lián)機分析處理技術OLAP相結合，提供在空間維度上進行不同尺度鉆取的解決方案——SOLAP。在SOLAP的基礎上，進一步考慮時間維度，設計了雪花模式的案事件時空數(shù)據(jù)立方體，通過對目標數(shù)據(jù)的切片、旋轉、鉆取等操作，分別基于案發(fā)地空間維度、案發(fā)時間維度和時空多個維度進行分析，探索案事件在時空上的分布規(guī)律，并結合二維顏色矩陣圖、二維等值區(qū)域圖、雷達圖等圖表對分析結果進行可視化展示，為公安機關犯罪預防、警力配置等決策提供技術支持。

　　關鍵詞： OLAP；數(shù)據(jù)立方體；數(shù)據(jù)倉庫；案事件時空分析

　　研究表明，犯罪在地理時空分布并不均勻，而是表現(xiàn)出一定的時空聚集特性，這種聚集性常用“犯罪熱點”來表述[1]。通常犯罪現(xiàn)象高度集中的時段或區(qū)域就是犯罪熱點。隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展和社會的轉型，犯罪急劇增加，治安形勢日益嚴峻[2]，如何有效地找到犯罪熱點，科學地配置警力資源，提高警務工作效率是一個值得研究的課題。

　　早在18世紀中期，就有國外學者將地理學與犯罪研究相結合。犯罪地理學從誕生到現(xiàn)在一共經(jīng)歷了4個發(fā)展時期：地理環(huán)境決定論、環(huán)境決定論、芝加哥犯罪學派、犯罪行為學派。20世紀90年代，地理信息系統(tǒng)GIS（Geographic Information System）被引入到犯罪地理學的研究中[3-4]。GIS的聚類分析、鄰近分析等空間統(tǒng)計分析方法在犯罪地理學的研究中發(fā)揮了重大的作用，為犯罪地理學提供了新的技術方法[4-5]。

　　聯(lián)機分析處理OLAP（Online Analytical Processing）是在數(shù)據(jù)倉庫的基礎上實現(xiàn)快速多維分析的商務智能技術[6]。空間聯(lián)機分析處理技術SOLAP（Spatial OLAP）將GIS與OLAP相結合，提供一個進行空間維度上不同尺度的自動鉆取的解決方案，實現(xiàn)各類空間聯(lián)機分析，為用戶提供更加全面靈活的空間決策支持[7-9]。本文在SOLAP的基礎上進一步考慮時間維度，設計適合案事件時空分析的時空數(shù)據(jù)立方體及數(shù)據(jù)模型，通過對目標數(shù)據(jù)的切片、旋轉、鉆取等OLAP操作分析案事件的時空分布規(guī)律，并且以一種直觀易懂的形式將分析的結果進行可視化展現(xiàn)，為公安機關打擊和預防犯罪提供決策支持，為警力配置提供依據(jù)。

　　1 案事件時空數(shù)據(jù)立方體

　　為了滿足用戶從多角度進行數(shù)據(jù)查詢分析的需求，需要建立一個基于事實和維的數(shù)據(jù)庫模型——多維數(shù)據(jù)模型。常見的多維數(shù)據(jù)模型有星型模型和雪花模型。星型模型的維度表是非規(guī)范化的，往往會造成數(shù)據(jù)冗余，使事實表變得臃腫。通過對星型模型的進一步層次化可以得到雪花模型。公安案事件數(shù)據(jù)層級結構較為復雜，且屬性數(shù)據(jù)間多對多關系比較多，例如，不同類型的案件可能發(fā)生在不同的警區(qū)，不同警區(qū)需要處理不同類型的案件。為了減少數(shù)據(jù)冗余，提高查詢性能，本文選擇雪花模型來組織公安案事件的數(shù)據(jù)，如圖所示。

　　基于多維數(shù)據(jù)模型，進行案事件時空數(shù)據(jù)立方體的維度和度量的設計。維度指觀察對象的角度，比如案發(fā)時間、案發(fā)地、案件類別等；度量是與多個維度交叉的測度，如案事件數(shù)量?？梢杂靡唤M視圖表示維度和度量的多種組合，

　　2 案事件時空分析

　　基于上述案事件時空數(shù)據(jù)雪花模型和數(shù)據(jù)立方體，建立案事件時空數(shù)據(jù)倉庫，通過上卷、下鉆、切片、切塊等操作及其組合和各種可視化形式，即可進行基本的犯罪時空分析。

　　2.1 基于案發(fā)地空間維度的分析

　　利用案發(fā)地維度的上卷、下鉆操作，可以直接獲得不同空間維度的各類案事件數(shù)量。還可以根據(jù)案發(fā)地的地理坐標，將其“撒點”到行政區(qū)劃地圖或警務轄區(qū)地圖，分析案事件的空間分布情況，得到不同空間維度的案事件分布“撒點圖”，如圖所示。

　　2.2 基于案發(fā)時間維度的分析

　　利用案發(fā)時間維度的上卷、下鉆操作，可以直接獲得不同時間維度的各類案事件數(shù)量。

　　也可以通過二維顏色矩陣圖、二維等值區(qū)域圖（二者皆用顏色的飽和度大小表示案事件數(shù)量的多少），或者用雷達圖（用從圓心到曲線的距離大小表示案件數(shù)量的多少）分析案事件的高發(fā)時段。

　　根據(jù)案發(fā)時間和“撒點圖”，還可以通過時間軸的形式分析案事件的空間分布隨時間（如不同年份、不同月份、不同季度、周一到周日、一天中的不同時段等）的變化；也可以通過上卷、下鉆操作得到不同時間維度的犯罪分布狀況。如圖8所示，可以通過基于犯罪年歷的時間選擇進行“年—月—日”的下鉆操作，分別得到某年、某月直至某天的案事件分布“撒點圖”。

　　2.3 基于時空多個維度的分析

　　例如，如果需要獲得某時刻各個區(qū)域案事件的數(shù)量，可以按照時間維度進行切片操作。行政區(qū)劃維度選擇“縣（市、區(qū)）”字段，時間維度選擇“時”字段，用從紅色到綠色的雙色漸變方式表示案事件數(shù)量從多到少，形成如圖所示的二維顏色矩陣，從中可以發(fā)現(xiàn)各縣（市、區(qū)）案事件的高發(fā)時段。

　　公安案事件數(shù)據(jù)量非常大，用手工方式或傳統(tǒng)的基于數(shù)據(jù)庫的查詢方式分析起來比較復雜。本文提出基于OLAP的犯罪時空分析，可以從時間、空間等多維角度對案事件數(shù)據(jù)進行查詢分析，輔之以地圖和圖表對結果進行可視化展現(xiàn)，為公安機關打擊和預防犯罪、科學配置警力等決策提供技術支持。

　　參考文獻

　　[1] 陸娟，湯國安，張宏，等.犯罪熱點時空分布研究方法綜述[J].地理科學進展，2012，31（4）：419-425.

　　[2] 姜博，任亞丁.警力資源配置問題淺析[J].北京人民警察學院學報，2004，16（3）：59-62.

　　[3] 孫峰華，毛愛華.犯罪地理學的理論研究[J].人文地理，2003，18（5）：70-74.

　　[4] 孫峰華，魏曉.犯罪地理學研究的新進展[J].人文地理，2004，19（5）：60-63.

　　[5] 劉大千，修春亮.國內(nèi)外犯罪地理學研究進展評析[J].人文地理，2012，27（2）：38-44.

　　[6] 楊光，張雷，艾波.數(shù)據(jù)倉庫及聯(lián)機分析處理技術[J].計算機工程與科學，2000，22（1）：39-42.

　　[7] RIVEST S， BEDARD Y， MARCHAND P. Toward better support for spatial decision making： defining the characteristics of spatial on-line analytical processing （SOLAP）[J]. GEOMATICA-OTTAWA-，2001，55（4）： 539-555.

　　[8] RIVEST S， B?魪DARD Y， PROULX M J， et al. SOLAP technology： merging business intelligence with geospatial technology for interactive spatio-temporal exploration and analysis of data[J]. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing， 2005， 60（1）： 17-33.

　　[9] MIK?譒OVSK?譭 P， KOUBA Z. GOLAP-geographical online analytical processing[C]. Database and Expert Systems Applica-tions， Springer Berlin Heidelberg， 2001： 442-449.