авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 |

Информационное геомоделирование: проблема представления данных и знаний

-- [ Страница 4 ] --

Отношение порядка между значениями качественных свойств, где o – объект, x – наименование свойства, v – его значе­ние, i – место значения на шкале порядка (целое число).

Единицы измерения. В принимающих системах возникает за­дача правильного понимания количественных данных. Для представления соответствия между количественными свойствами и их единицами измерения использовано отношение E (x, m, k, e), где x – термин, указывающий на свойство, m – краткое обозначение единицы измерения, k – коэффициент, равный отноше­нию между данной единицей измерения и канонической единицей измерения.

Перечень значений по умолчанию - U (o, x, u), где o – объект (термин тезауруса), x – свойство (термин тезауруса), u – значение свойства по умолчанию.

Отношение предикации - X (о, x, t, d, z, n, l), где о – термин, указывающий на объект, x – термин, обозначающий свойство, t – тип зна­чения свойства, d - диапазон допустимых значений, z - число возможных значе­ний, n – признак обязательности значения свойства, l – тип его про­странственной локализации.

Семантические данные содержат информацию, кото­рая может повысить адекватность моделей топографических поверх­ностей. Элементы рельефа рассматриваются как геометрические объекты и делятся на точки, линии и участки поверхности. Элементы рельефа - унарное отношение R (r), где r – тип элемента топографической поверхности.

Отношение “объект ситуации – объект рельефа” - Z (t, p, r), где t – термин, указывающий на объект ситуации, p - признак принадлежности к объектам рельефа (допустимые значения “игнорируемый”, “исключаемый”, “естественный”, “искусственный” и “произвольный”), и r - объект как элемент рельефа.

.Лингвистические знания. Предлагаемая совокуп­ность лингвистических знаний содержит список используемых частей речи, спи­сок существительных, список прилагательных и причастий.

Список отношений не является исчерпывающим, может дополняться по мере необходимости. Предложенный подход может быть положен в основу серии стандартов по представлению семантических данных о геопространстве.

Рассмотрена задача извлечения знаний и даны предло­жения по ее решению. Знания о геопространстве могут использоваться при вводе данных, в про­цессе логического вывода и генерации картографических изображений автоматом.

При представлении знаний наиболее эффективно использование квантифицированных формул вида

,

,

где - отношение предикации, - отношение таксономии. Использование подобных правил в процессе создания знаний о гео­пространстве избавляет от необходимости указания свойств каждой разновидности объектов. Аналогичным образом предложено использовать знания о структур­е сложных объектов.

Для получения свойств и структуры эмпирических объектов предложено правило вывода modus ponens:

.

Утверждается, что СИГМа, основанные на зна­ниях, в своем развитии пройдут три этапа, характерных для экспертных сис­тем: систе­мы-ассистенты, партнерские системы, системы-лидеры, и что путь к дальнейшему развитию СИГМа лежит через интеграцию с системами анализа данных.

Раздел 4 содержит решение задачи представления картографических изображений (КИ) на основе формализации картографии. Разработанная формальная система по своей сути представляет собой алгебру картографических изображений. Формальный язык (язык картографического отображения) содержит средства описания КИ, средства манипулирования КИ, средства для определения соответствия между картографируемыми и картографическими объектами. При разработке языка картографического отображения в качестве базового языка предложено использовать язык программирования C++. Язык картографического отображения не является альтернативой C++, это декларативный язык для описания, создания и распространения цифровых картографических изображений.

Формально картографическое отображение K определяется как метаформула картографического отображения

(6)

где M – множество формул, описывающих объекты геопространства, W – множество формул для описания КИ.

В качестве основных графических переменных приняты сигнатура, размер, ориентация, цвет, яркость, толщина и условный знак (УЗ). Сигнатура - геометрическая структура УЗ. Перечисленные сущности названы графическими типами, их имена должны быть зарезервированными словами языка картографического отображения. Каждый графический тип представляет собой конечное множество допустимых значений (домен) и операций над этими значениями. С каждым доменом связано имя и тело домена. Имя типа графических данных является именем соответствующего домена. Тип графической переменной указывается с помощью имени графического типа. Тело домена – множество элементов, каждый из которых является уникальным допустимым значением соответствующего типа – графической константой.

Среди перечисленных изобразительных средств наиболее значимой является сигнатура - носитель прочих изобразительных свойств. Чтобы упростить сравнение различных сигнатур, предложено их представление в нормированном виде. Конкретная сигнатура, полученная из нормированной с помощью линейных преобразований, есть экземпляр сигнатуры. Экземпляр сигнатуры однозначно определяется идентификатором сигнатуры и параметрами, определяющими ее трансформацию, и трактуется как графическая константа.

По своей структуре сигнатуры разделяются на простые (элементарные, сигнатуры-примитивы) и составные (сигнатуры-комплексы). В качестве сигнатур-примитивов определены: точка, пробел, отрезок, ломаная, окружность, дуга окружности, дуга параболы, гладкая кривая, квадрат, треугольник, многоугольник, круг, сектор и сегмент круга. Для конструирования сигнатур любой сложности из примитивов или созданных ранее сигнатур-комплексов предложены двухместные операции сложения, вычитания, умножения и одноместная операция дополнения сигнатуры, определяемые соответственно как

;

;

;

.

Перечисленные операции над сигнатурами названы структурными, так как выполняются над ее структурой; их общий формат определен как

,

где @ - символ структурной операции, а и - сколь угодно сложные выражения из символов сигнатур и символов структурных операций.

Общий формат линейных операций над сигнатурами имеет вид

S @ a,

где S – сигнатура, @ - символ линейной операции над сигнатурой, a – арифметическое выражение. В качестве линейных операций над сигнатурами приняты:

* - масштабирование (изменение обеих координат в а раз);

- растяжение в а раз по оси Х;

- растяжение в а раз по оси Y;

^ - смещение на величину а по оси Х;

> - смещение на величину а по оси Y;

- перенос сигнатуры в точку X=a, Y=Y;

- перенос сигнатуры в точку Х=Х, Y=а;

- наклон на величину а, равную тангенсу угла;

° - поворот на угол а по часовой стрелке;

% - зеркальное отражение относительно прямой, расположенной под углом а к оси Х.

Выражение, содержащее операции над сигнатурами, названо сигнатурным, его значением является сигнатура. Результат структурных операций - новый тип сигнатуры, результат линейных операций – новый экземпляр сигнатуры.

С целью расширения возможностей языка картографического отображения, кроме непараметризуемых сигнатур, введены сигнатуры параметризуемые.

Делению УЗ на точечные, линейные, полосные и площадные соответствует аналогичное разбиение сигнатур. Принципиально различаются точечные и линейные сигнатуры. Площадные и полосные сигнатуры представляют собой конструкции из точечных и линейных сигнатур.

Существенным отличием линейных сигнатур от точечных является их периодичность, в связи с чем предложены циклы с неопределенным числом повторений с постфиксной и префиксной нотацией.

Сигнатуры границ площадных объектов не отличаются от линейных сигнатур. Семантика площадного объекта может передаваться с помощью надписи, заливки, штриховки и точечных УЗ, рассредоточенных по области, занятой площадным объектом, либо комбинацией перечисленных способов. Параметрами штриховки (графическими переменными) являются: линейные сигнатуры, их толщина, расстояние между ними и ориентация.

Полосные сигнатуры являются наиболее сложными по своей структуре. Для изображения левой и правой границ полосного объекта нередко используются разные сигнатуры с целью отображения неоднородности полосных объектов и их направленности. Область полосного объекта может закрашиваться, оставаться пустой, заполняться точечной или линейной сигнатурой.

Размещение заполняющей сигнатуры осуществляется по некоторому закону: в узлах сетки квадратов, в шахматном порядке, по окружностям и т. п. Размещение одной сигнатуры по другой невидимой сигнатуре является часто используемым способом. Невидимая структура названа сигнатурой-носителем и к ней могут применяться линейные и структурные операции.

Классификаторы топографической информации обычно дополняются документом “Правила цифрового описания объектов”, содержащим соглашения о порядке представления данных и являющимся причиной несовместимости различных ГИС. В качестве альтернативы правилам описания объектов предложены темплеты – машинные аналоги образов объектов геопространства в памяти человека. Дано представление возможных топологических отношений между двумя объектами на поверхности. Использование темплетов повышает качество геоинформационных моделей на основе программного контроля.

Элементарный УЗ представляет собой сочетание сигнатуры и других изобразительных средств. Абстрактный элементарный УЗ Z суть комбинация, или произведение графических переменных

.

Конкретный УЗ есть произведение

,

где символы z, s, m, o, c, i, t – графические константы.

Более удобным решением представляется такое, когда УЗ рассматривается как множество, а не упорядоченное множество. Тогда любая перестановка констант s, m, o, c, i и t будет представлять собой один и тот же УЗ.

Предметные переменные C, I и T, названные декоративными, можно объединить в переменную перо , что повышает эффективность представления данных в ЭВМ. В результате приписывания сигнатурам цвета, яркости и толщины они трансформируются в элементарные условные знаки. Операция переноса свойств пера на сигнатуру названа раскрашиванием сигнатуры.

Остальные элементы УЗ Z объединяются в группу, названную знаковой сигнатурой и обозначаемой символом , где . Тогда элементарный УЗ Z может быть представлен как .

Составной условный знак определяется как композиция, или сумма

, (7)

где Z – составной условный знак, - выражение, называемое компонентой условного знака, членом или слагаемым и обозначающее условный знак. Выражения, составленные из имен графических переменных, имен УЗ и операций комбинации изобразительных средств и композиции условных знаков названы знаковыми или графическими. Первая из операций служит для создания конструкций из разнородных, вторая – однородных элементов условного знака.

Значением графического выражения всегда является конкретный УЗ – графическая константа. Знаковое выражение, не содержащее операции композиции условных знаков, называется простым графическим выражением или графическим одночленом. Графическое выражение, имеющее вид (7), определено как графический многочлен.

Надписи - наиболее универсальное и наименее наглядное изобразительное средство. Для надписей применение сигнатур наиболее показательно: каждый символ является сигнатурой. Каждый конкретный шрифт устанавливает соответствие между множеством символов и множеством сигнатур.

Как изобразительное средство надписи характеризуются содержанием текста, шрифтом, размером, наклоном, цветом, ориентацией и другими параметрами. Все перечисленные свойства надписей являются графическими переменными и используются для передачи семантики тогда, когда такая передача осуществляется с помощью одной надписи. Несколько надписей, относящихся к одному объекту, группируются в конструкцию - область характеристик, или несколько конструкций. Область характеристик делится на поля характеристик, в каждом из которых может быть размещена одна надпись. В работе даны графические переменные, характеризующие параметры отдельных надписей и области характеристик. Таким образом, использование надписей не отличается от использования УЗ.

Картографическое изображение. На вход системы картографического отображения (СКО) поступает множество сигнатур, множество условных знаков, система правил картографического отображения, знания о предметной области и геоинформационная модель. Совокупность описаний сигнатур, УЗ и правил картографического отображения образуют базу картографических знаний (рис.2). Задача системы картографического отображения состоит в том, чтобы каждому отображаемому объекту на основании его свойств и правил картографического отображения поставить в соответствие определенный условный знак и сконструировать в рабочей области модель изображения.

В первоначальном виде сигнатура карты представляет собой копию геометрической компоненты геоинформационной модели - контурную карту. Задача получения сигнатуры карты в окончательном виде сводится к преобразованию графа последовательной заменой одного подграфа другим. Основную трудность при преобразовании сигнатуры карты представляет разрешение конфликтов - выбор одной сигнатуры из нескольких кандидатов и исключение или смещение сигнатур условных знаков и надписей. Правила разрешения конфликтов определяются на основе отношения доминирования.

Вторая часть задачи построения КИ состоит в сопряжении сигнатур КИ между собой.

В результате анализа содержания геоинформационной модели и правил картографического отображения для каждого объекта в процессе программного построения КИ должна быть создана структура V – локализованный условный знак, представляющая собой произведение

,

где XY – локус условного знака, Z – условный знак.

Картографическое изображение W представляется как многочлен

. (8)

При преобразовании КИ с целью оптимизации их представления в ЭВМ могут использоваться такие свойства многочлена (8) как коммутативность, ассоциативность и дистрибутивность. Наряду с этими свойствами правилами преобразования являются правило подстановки, приведения подобных членов и разрешения конфликтов. Назначение правил – определение множества допустимых формальных операций КИ.

Множество объектов M, как формальная модель предметной области, представляет собой объединение некоторых элементов

,

где - тип отображаемых объектов. Соответствие между типом объекта и элементарным УЗ устанавливается с помощью выражений вида:

,

где - предметная переменная “тип объекта”, - константа, обозначающая тип объекта, D – предметная переменная, обозначающая свойство, d – значение свойства, S, M, O, C, I и T - графические переменные, s, m, o, c, i и t –графические константы; == - символ операции сравнения “равно”, = - операция присваивания.

Представление картографических знаний. СКО, основанные на правилах, должны включать четыре обязательных компонента: базу знаний о предметной области; базу геопространственных данных; базу картографических знаний; интерпретатор, осуществляющий построение КИ на основе логического вывода с использованием набора правил.

База картографических знаний должна содержать описания сигнатур, описания условных знаков и систему правил картографического отображения. Совокупность правил представляет собой систему продукций вида “если…, то…”.

Построение модели КИ выполняется в виде многократного повторения процедуры “понимание - выполнение”. Понимание в каждом цикле сводится к отождествлению состояния части геопространственных данных, представляющих собой объект некоторого типа и его свойства, с антецедентом одного из правил. Если в некотором цикле отождествление произошло успешно, то осуществляется формирование локализованного УЗ. По завершении логического вывода содержимое рабочей области оказывается в частично готовом состоянии. Для его приведения к окончательному виду требуется разрешить конфликты и выполнить сопряжение сигнатур условных знаков.

Таким образом, получение КИ в системе, основанной на знаниях, сводится к представлению картографических знаний и реализации механизма логического вывода, создающего модель КИ. Такая организация систем картографического отображения позволяет придать им гибкость, и на ее основе достичь универсальности, поскольку с одним механизмом логического вывода могут использоваться различные наборы правил, в результате чего появляется возможность автоматически создавать карты различного тематического содержания.

Каждому отображаемому на карте или плане типу объектов может быть поставлено в соответствие одно или несколько правил в базе знаний. Каждое правило, представляющее собой импликативное высказывание, разделяется на два высказывания: антецедент и консеквент. Представление каждого высказывания основывается на их субъектно-предикатной структуре, что является естественным решением. Антецедент каждого простого правила может быть представлен отношением А(s, x, o, z), где s – субъект высказывания (тип геопространственных объектов); x – наименование свойства объекта; o – оператор отношения (<, , =, ,>, , , ); z – значение свойства.

Посылки картографических правил часто являются сложными дизъюнктивными и/или конъюнктивными высказываниями, и возникает проблема представления в базе картографических знаний сложных высказываний, известная в теории искусственного интеллекта как проблема представления И/ИЛИ-деревьев, решаемая их заменой эквивалентными двоичными деревьями.

Представление консеквента каждого правила осуществляется проще, поскольку каждой посылке правила соответствует только одно заключение.

Использование знаний в системах картографического отображения основано на применении формального аппарата логики, в которой выделяют два принципиально различных способа вывода: дедуктивный и индуктивный. Основными способами дедуктивного вывода в системе картографического отображения являются простые силлогизмы и правило modus ponens.



Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.