基于决策树和K-means聚类的古玻璃成分分析

谢佳欣

（首都经济贸易大学，北京 100071）

0 引言

丝绸之路是古代中西方文化交流的通道，其中玻璃贸易是早期贸易往来的象征。我国在吸收国外技术后就地取材，制作出了与外来玻璃外观相似，但化学成分不同的玻璃制品。

制作古玻璃的主要原料有石英砂、可降低熔化温度的助熔剂和作为稳定剂的石灰石。古代玻璃极易受埋藏环境的影响而风化，内、外部元素会产生较多变化，从而导致无法对风化后的文物类别进行判断。其中未风化文物虽然不排除局部有较浅风化，但依旧能从表面看出文物的纹饰、颜色；风化文物表面则有明显的风化区域和未风化区域。

该文基于决策树和K-means 聚类算法对古玻璃的成分进行分析和鉴别，探寻文物的纹饰、颜色、表面风化与玻璃类型的关系，并对玻璃进行亚分类，以期取得更好的保存效果，避免进一步风化或损失。

1 样品数据说明

现得到一批我国古代玻璃制品的相关数据，共有58 个文物，考古工作者根据这些文物样品的化学成分，并利用其他检测手段已将其分为高钾玻璃和铅钡玻璃2 种类型。其中58 个文物纹饰、类型、颜色和表面风化的相关信息见表1（表1 仅展示1 号～3 号文物的信息），58 个文物各化学成分含量的比例见表2（表2 仅展示1 号～3 号文物的信息）。

表1 文物的纹饰、类型、颜色和表面风化信息

表2 文物的各元素含量

2 文物的纹饰、颜色、表面风化与玻璃类型的关系

2.1 决策树模型的建立和求解

作为有监督学习的算法，决策树算法可根据数据的不同特征，不断地对数据进行分类，最终实现对数据的分类。……