[发明专利]基于Getis-Ord Gi*的用电量多元空间聚类方法

说明书

基于Getis‑Ord Gi*的用电量多元空间聚类方法。涉及一种聚类方法。目前，聚类方法并未考虑到由于变量的空间依赖关系而产生的集聚，导致聚类结果不准确，不能客观反映多产业用电区域的用电热点、冷点集聚情况。本技术方案包括步骤是1)先对所在区域构建空间依赖关系，确定空间权重；2)对每个变量进行空间自相关分析确定其存在空间依赖关系；3)将属性变量转换为带有空间元素的Gi*统计变量，并重新构建多变量空间矩阵；4)对该矩阵采用轮廓线系数方法来确定最优聚类数，然后采用k‑means聚类方法来进行聚类；本技术方案解决了多变量的空间聚类问题，有效提升了变量的聚类效果，客观反映多产业用电区域的用电热点、冷点集聚情况。

技术领域

本发明涉及空间聚类方法，尤其涉及基于Getis-Ord Gi*的用电量多元空间聚类方法。

背景技术

以往对用电量的分析多集中在某个单一产业之中，然而不同产业之间的用电情况可能彼此是互相关联的，并以一种整体面貌反映着当地的经济发展。分析用电区域中不同产业用电的集聚和离散情况对配电企业对该区域制定用电政策有着很大帮助。因为相近区域的用电情况可以彼此借鉴，一个城市的用电政策可以移植到与它相似的其他城市。一般对多变量用电产业的分析采用的是无监督聚类方法，常见的有分割聚类、层次聚类、基于密度的聚类和基于网格的聚类方法，但这些方法都忽略了不同产业用电量的空间特性，由于用电量的空间特性会产生地理学第一定律“任何事物都相关，只是相近的事物关联更紧密”的现象，因此用电量会因为区域之间的接近关系产生聚集情况。而一般的聚类方法并未考虑到由于变量的空间依赖关系而产生的集聚，忽略这层空间关系产生的聚类是不完备的，导致聚类结果不准确，不能客观反映多产业用电区域的用电热点、冷点集聚情况。

发明内容

本发明要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术方案进行完善与改进，提供基于Getis-Ord Gi*的用电量多元空间聚类方法，以达到准确分析用电行业数据在区域空间中的情况目的。为此，本发明采取以下技术方案。

基于Getis-Ord Gi*的用电量多元空间聚类方法，包括以下步骤：

1)获取数据；

数据来源为电力行业数据，包括农、林、牧、渔业，工业，建筑业，交通运输、仓储和邮政业，信息传输、计算机服务和软件业，商业、住宿和餐饮业，金融、房地产、商务及居民服务业，公共事业及管理组织的电力数据；

2)对所在区域构建空间依赖关系，确定空间权重；

通过判断是否有存在公共边界或顶点来确定空间权重，当地区为岛屿时，将其分配给陆地的地区，相应陆地的地区对称性地增加该岛屿，即认为相邻；空间权重确定后，生成的空间权重为0-1的矩阵，并通过rook contiquity转换为距离权重以用于后续计算；

3)对每个变量进行空间自相关分析确定其存在空间依赖关系；

4)将属性变量转换为带有空间元素的Gi*统计变量，对Gi*做最小优估计的z转换形式；公式如下：

其中，W_i^*＝∑_jw_ij

x_j是要素j的属性值，x_i是要素i的属性值，n为区域单元数,x为用电量，w_ij为空间权重；

通过Z(Gi*)重新构建多变量空间矩阵；

5)对多变量空间矩阵采用轮廓线系数方法来确定最优聚类数，然后采用k-means聚类方法来进行聚类；

6)可视化聚类地图，以识别哪些多产业用电区域为热点区域，哪些区域为冷点区域。