摘 要： 空間聯機分析處理技術將GIS與聯機分析處理技術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據立方體，通過對目標數據的切片、旋轉、鉆取等操作，分別基于案發地空間維度、案發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律，并結合二維顏色矩陣圖、二維等值區域圖、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；數據立方體；數據倉庫；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]。通常犯罪現象高度集中的時段或區域就是犯罪熱點。隨著我國經濟的發展和社會的轉型，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在一共經歷了4個發展時期：地理環境決定論、環境決定論、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、鄰近分析等空間統計分析方法在犯罪地理學的研究中發揮了重大的作用，為犯罪地理學提供了新的技術方法[4-5]。
聯機分析處理OLAP（Online Analytical Processing）是在數據倉庫的基礎上實現快速多維分析的商務智能技術[6]。空間聯機分析處理技術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，實現各類空間聯機分析，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據立方體及數據模型，通過對目標數據的切片、旋轉、鉆取等OLAP操作分析案事件的時空分布規律，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，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。
1 案事件時空數據立方體
為了滿足用戶從多角度進行數據查詢分析的需求，需要建立一個基于事實和維的數據庫模型——多維數據模型。常見的多維數據模型有星型模型和雪花模型。星型模型的維度表是非規范化的，往往會造成數據冗余，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。公安案事件數據層級結構較為復雜，且屬性數據間多對多關系比較多，例如，不同類型的案件可能發生在不同的警區，不同警區需要處理不同類型的案件。為了減少數據冗余，提高查詢性能，本文選擇雪花模型來組織公安案事件的數據，如圖所示。
基于多維數據模型，進行案事件時空數據立方體的維度和度量的設計。維度指觀察對象的角度，比如案發時間、案發地、案件類別等；度量是與多個維度交叉的測度，如案事件數量?？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據雪花模型和數據立方體，建立案事件時空數據倉庫，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 基于案發地空間維度的分析
利用案發地維度的上卷、下鉆操作，可以直接獲得不同空間維度的各類案事件數量。還可以根據案發地的地理坐標，將其“撒點”到行政區劃地圖或警務轄區地圖，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。
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2.2 基于案發時間維度的分析
利用案發時間維度的上卷、下鉆操作，可以直接獲得不同時間維度的各類案事件數量。
也可以通過二維顏色矩陣圖、二維等值區域圖（二者皆用顏色的飽和度大小表示案事件數量的多少），或者用雷達圖（用從圓心到曲線的距離大小表示案件數量的多少）分析案事件的高發時段。
根據案發時間和“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域案事件的數量，可以按照時間維度進行切片操作。行政區劃維度選擇“縣（市、區）”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量從多到少，形成如圖所示的二維顏色矩陣，從中可以發現各縣（市、區）案事件的高發時段。
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公安案事件數據量非常大，用手工方式或傳統的基于數據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據進行查詢分析，輔之以地圖和圖表對結果進行可視化展現，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.數據倉庫及聯機分析處理技術[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.