专题地图制图决策系统规则库的设计

1、年月第卷第期中图分类号：地理空间信息文献标识码：，文章编号：（）专题地图制图决策系统规则库的设计田晶，黄仁涛，匡露露（武汉大学资源与环境科学学院，湖北武汉；武汉大学地理信息系统教育部重点实验室，湖北武汉；湖北移动有限责任公司客服中心，湖北武汉）摘要：在分析已有的专题地图制图决策支持系统的有关理论的基础上，总结相关制图知识，提出规则库设计的方法并设计部分规则实例，最后对规则库如何映射到关系数据库做了一些探讨，并建立了模型。关键词：专题地图；产生式规则；关系数据库，（，；，；，）：，：；专题地图制图是科学与艺术相结合的产物之一，是人类创造性思维的结晶。专题地图是的主要地图形式。随着的发展，地图设计

2、者与读图者已成为一个人。但是，并不是所有的人员都具有制图的专业知识，而且对于同一种专题要素的表达，不同的人有着不同的见解，这就要求为一般用户提供制图辅助决策系统。这个子系统既能指导一般人员制图，也可以方便专业人员查询所需要的制图知识。这个子系统的核心之一就是规则库。量表系统：（）间隔量表；（）定名量表；（）比率量表。（）定性数据是只描述（）顺序量表；定性数据和定量数据：现象的固有特征或相对等级、次序，即描述现象的定性特征而不涉及定量特征的数据。定性数据对应于量（）定量数据包括两种，完全定量化数据和分级数据。定量数据对应于量表系统的间隔量表和比率量表。质量特征和数量特征：数据表示；（）质量特征可

3、用定性（）相对数量（）绝（）数量特征可用定量数据表示。表系统的定名量表和顺序量表；专题地图制图决策系统的知识类型专题地图制图辅助决策系统的知识类型包括地图制图的知识，专题地图编制的知识以及地图表达地理信息的经验性知识。按照知识的应用范围分为地图分幅的知识、地图投影的知识、地图设色的知识、地图数据处理的知识、地图符号选择的知识、地图表示方法选择的知识、地图图面设计的知识等。按照空间特性分为空间知识和非空间知识，按照知识的确定性分为确定性知识和不确定性知识。其中，所涉及到的概念必须先行定义，常用的方法是利用元数据和元知识。要素空间分布特征：（）实地上的分布面积较小或呈点状分布；（）呈线状或带状分布

4、；（）间断而成片分布于广大面积上；（）在大面积上分散分布的；（）连续而布满整个制图区域。收稿日期：相对数量指标和绝对数量指标：指标主要指数据的均值和一些百分比指标；对数量指标主要是数据的精确量化表达。专题地图表示法：专题地图常用的表示方法有定点符号法、线状符号法、质底法、等值线法、定位图表法、范围法、点数法、分级统计图法、分区统计图表法和运动线法。随着地图科学的发展，又出现了不少新型的表示方法和表示方法的变种，如单参数和多参数连续比率统计图法、网格统计图法、网格质底法、伪等值线法等。视觉变量：引起视觉差别最基本的图形和色彩变化因素叫做视觉“变量”。我国地图界学者认为有七个：形状、尺寸、方向、明

5、度、密度、颜色、结构，。地理空间信息年基于产生式系统的规则库设计专题地图制图产生式规则举例产生式规则概述产生式规则表示是目前专家系统中使用最广泛的一种知识表示方法。使用这种表示法的专家系统通常称为基于规则的专家系统，产生式规则表示法一般在产生式系统中使用。产生式系统由波斯特（）于年提出。一个产生式系统由三个基本部分组成：规则库、全局数据库和控制策略。这三个部分大致对应着知识库、综合数据库和推理机。规则库用来存放产生式规则，产生式规则是一个以“如果满足这个条件，就应当采取某些操作”形式表示的语句，其基本形式为“前提结论”。被称为条件，它说明应用这条规则必须满足的条件，部分被称为操作或结论。全局数

6、据库用于存放求解过程中各种当前信息的数据结构，输入问题的初始状态、事实或证据、中间推理结论和最后结果等。控制策略是一个推理机构，由一组程序组成，用来控制产生式系统的运行，决定问题求解的推理线路，实现对问题的求解。规则库的设计根据专题地图制图的特点，以专题内容表示方法的选择作为规则库的核心。选择地图表示法取决于地图用途和用户要求、提供数据的可能性和要素空间分布特征三个因素。依据此原则总结选择表示法规则的核心参数，例如空间分布特征，表示数据指标等。用户输入初始条件进行匹配。选定表示方法后进行推理，得出相应的符号、色彩、图例的设计方法，建立由表示方法到数据处理再到符号设计和色彩设计的推理链。最后从数

7、据库中调出相应的制图成果即例图，此处的例图只是一种规则结果示例，可能并不是用户想要的结果。例如用户要的结果是用质底法表示的土壤类型图，但例图却是质底法在植被图上的应用。加入了例图指导，可以使得系统有更好的决策支持能力，变为强智能系统，同时系统具有自我学习的能力，可不断的扩充规则库。具体方法为提取知识，建立规则库，此规则库包括四部分：一是选择表示指标规则，即已知所要编绘的是哪个方面的专题图，需要表示哪些专题内容；二是表示选择规则，即对相应的专题内容采用哪种表示法表示；三是对应表示法的具体制图规则，其中又包含许多子集，例如如何对数据进行分级；四是符号，色带和例图组成的综合库。这里所说的符号、色带、

8、例图只是事先准备好的一些示例，并不完整。第一个规则集中的规则结论部分是第二个规则集的条件部分，第二个规则集的结论调用相应的符号设计、色带设计和例图指导，这样正向推理链也由此形成，只需要加入控制策略就能形成推理机制，实现推理，回溯等功能。规则示例以下仅列出示例用到的部分规则。“”后的文本是解释。：林业地图选择表示指标规则表示主要树种、树龄等森林质的特征，林地占土地面积的比例或森林覆盖率，林地绝对面积和林木蓄积量等指标：农业经济效益图选择表示指标规则表示耕地生产率、农业劳动生产率，每百元产值的物质费用和生产成本，每百元投资创造的产值，主要作物亩产等指标：要素布满全制图区域表示质量、绝对数量指标具有

9、区域统计数据运用分区统计图表法表示法选择规则：要素间断分布制图区域表示相对数量指标具有区域统计数据运用分级统计图法表示法选择规则：分级统计图法表示法抽象实施规则根据各分区资料的相对数量指标进行分级，并用相应色级或不同疏密的晕线填充：分区统计图表法表示法抽象实施规则在各个区划单位内，按其相应的统计数据描绘不同形式的统计图表：分区统计图表法反映多项相关组合指标运用饼形套叠结构图统计图表选择规则：分区统计图表法反映多项对比组合指标运用柱形套叠结构图统计图表选择规则举例说明例：为编制某省的林业图，已收集到下列资料：各县森林覆盖率、各县林地面积及构成、各县林木活蓄积量及构成，试问如何编绘？解：利用定义的

10、元知识由题意得，所需编制的是林业地图，各县森林覆盖率是相对数量指标，各县林地面积及构成和各县林木活蓄积量及构成既是质量指标，又是绝对数量指标，并且这两项指标组合在一起形成多项相关组合指标。森林间断分布于全制图区域。系统的推理过程如下：（）输入事实：“林业地图”、“要素间断分布于全制图区域，具有统计数据，相对数量指标”、“要素间断分布于全制图区域，具有统计数据，相对数量指标，绝对指标”、“多项相关指标”。（）匹配过程：由输入事实与规则库比较，可调用、和，进而，由的结论和多项相关组合指标（）输出结果：用分级统计图法表示森林覆盖第卷第期田晶等：专题地图制图决策系统规则库的设计率，用分区统计图表法表示

11、各县林地面积及构成和各县林木活蓄积量及构成，将这几项指标组合在一起，用饼形套叠结构图表示，如图所示：下方分块的斜方形表示林地面积及构成，用颜色变化表示定名尺度，尺寸表示比率尺度或等级尺度，上方的结构圆表示各县林木活蓄积量及构成，用颜色表示定名尺度，用圆的尺寸表示比率尺度和等级尺度，解毕。一个非正式的关系数据库模型图饼状套叠结构图例：为反映某省的农业经济效益状况，大纲要求分县（市）反映下列指标：耕地生产率、每百元产值的物质费用、每百元投资创造的产值、农业总产值，试问如何编绘？解：利用定义的元知识由题意得，所需编制的是农业经济效益图，耕地生产率相对数量指标，每百元产值的物质费用、每百元投资创造的产

12、值和农业总产值是绝对数量指标，且这三项可构成多项对比组合指标。系统推理过程如下：（）输入事实：“农业经济效益图”、“要素间断分布于全制图区域，具有统计数据，相对数量指标”、“要素间断分布于全制图区域，具有统计数据，相对数量指标，绝对指标”、“多项对比组合指标”。（）匹配过程：由输入事实与规则库比较，可调用、和，进而，由的结论和多项相关组合指标（）输出结果：用分级统计图法表示耕地生产率，用分区统计图表法表示每百元产值的物质费用、每百元投资创造的产值和农业总产值，用柱形套叠结构图表示，如图所示：下方的斜方形表示表示农业总产值，用尺寸表示比率尺度或等级尺度，上方并排的柱形分别表示每百元产值的物质费用

13、、每百元投资创造的产值，用颜色变化表示定名尺度，用尺寸表示比率尺度。解毕。由这两个例子可以看出，规则库主要解决了如何为相应的指标选择表示法，表示法的具体实施、符号选择等问题。所谓非正式，意即在某些方面不符合关系数据库的模式要求，例如数据库设计要满足一些范式。运用关系数据模型对专家系统的数据库端进行模拟，所涉及的表包括字典表、事实表、规则表、结论表、中间结果表。这里重点建立规则表的关系数据库模式。表示法实体与符号实体之间是多对多的关系，例如分区统计图表法与点状符号法都可用组合图表来表示要素。表示法实体与色带实体之间也是多对多的关系，例如分级统计图法和质底法都可用色带来表示要素。对于多对多联系可以

14、分解为两个一对多的联系，并得到交叉表，例如表和表。规则表包括两大部分，即地图表示内容选择表（表）和具体表示规则表（表，表）。概念层具体模式还有符号表，符号选择表，色带表等。表地图内容选择表专题图类型所要表达的指标林业图表示主要树种、树龄等森林质的特征，林地占土地面积的比例或森林覆盖率，林地绝对面积和林木蓄积量农业经济耕地生产率、农业劳动生产率，每百元产值的效益图物质费用和生产成本，每百元投资创造的产值，主要作物亩产表表示法表表示法具体实施表示法表示法名称分级统计图法对数量指标分级，填充系列色或晕线分级统计图表法在各区划中将指标描绘不同的图表表表示法选择表表示法选择要素空间分布特征表达指标可获得

15、数据表示法布满全制图区域质量、绝对数量指标统计数据包含这些表所有属性的关系为一个泛关系，这个泛关系就隐藏推理链。对于地图表示内容的选择可由用户利用已定义的元知识归纳成匹配的参数。在建库时可将地图表示内容选择表和具体表示规则表分别建在两个不同的表空间上。结语图柱状套叠结构图利用人工智能和专家系统技术，基于地图科学的理论、规则、专家的知识和经验、实际工作的要求建立专家系统的知识库（规则库），以有效的表达方式对知识进行表示，综合利用推理机制和空间分析模型建立推理机，可以实现人工智能与专家系统在地图科学各领域的应用！制图领域的专家系统正在我国形成，软件里将会出现不局限于专题地图的制图决策支持子系统，人

16、工智能技术在制图领域年月第卷第期中图分类号：地理空间信息文献标识码：，文章编号：（）网格环境下缓冲区分析的并行计算姚艺强，高劲松，孟令奎，邓世军（武汉大学遥感信息工程学院，湖北武汉）摘要：提出了基于网格环境下缓冲区分析的并行计算方法，用以提高缓冲区分析的效率。考虑到大多数地理信息系统中缓冲区分析数据的特点，提出了基于图层和地理空间区域的任务分解方法。利用已经构建的网格计算环境，实现了武汉城市地图中一条道路缓冲区分析的图层式并行计算，从实验结果的分析，可以看出网格环境下缓冲区分析的并行计算在效率方面具有明显的优势。关键词：网格；缓冲区分析；并行计算；图层；并行算法，（，）：，：；缓冲区分析是空间

17、分析中的一个基本功能，是解决邻近度问题的空间分析工具之一，具有广泛的应用，例如：交通沿线或河流沿线的地物有其独特的重要性，公共设施（商场、邮局、银行、医院、车站、学校等）的服务半径，大型水库建设引起的搬迁，铁路、公路以及航运河道对其所穿过区域经济发展的重要性等，均是一个邻近度问题。缓冲区分析的对象有可能数据结构复杂、数据量大，此时单机环境下进行缓冲区操作就会存在处理复杂、效率低下等缺点。基于网格计算环境下的缓冲区分析，可利用网格提供的并行计算能力，解决单机环境下大量空间分析计算效率低的问题。所谓网格，是指将机群、超级计算机、大规模存储系统、数据库以及其他地理上分散的特殊仪器设备，甚至个人计算机等所有的计算资源、收稿日期：存储资源、通信资源、软件资源、信息资源、知识资源等连接整合起来作为单个统一资源使用。网格计算作为下一代的互联网技术，具有高性能计算、大容量计算和分布式计算等优点。缓冲区分析缓冲区分析根据对象点、线、面的空间特性，自动建立其周围一定距离的区域范围（缓冲区域），以分析该对象对缓冲区内邻近对象的影响程度。主要有三类情况：基于点要素的缓冲区、基于线要素的缓冲区和基于面要素的