武汉大学_地理信息处理的智能化方法

地理信息处理的智能化方法武汉大学资源与环境科学学院 郭庆胜

几点说明 概要性介绍—让大家对这个领域有一个大致的 了解 为大家的进一步研究提供一些线索—大家都是 高层次的人才，正在做一些研究工作，希望能 够给你们的研究带来一些启发 最多只讲一节课的时间，若大家感兴趣，可以 留10~15分钟，大家一起交流

地理信息处理的范畴 地理信息处理与空间分析之间的 关系—“处理”的范围更广 地理信息处理可以被理解为“所 有对地理数据进行的操作” 包括地理数据的获取、管理、检 索、分析和可视化 有一个国际会议是“SDH”

地理信息处理智能化的重要性 为了提高地理信息处理的效率—例如，基于遥感数据的 地理目标识别 为了减轻人在地理信息处理中的劳动量—例如，扫描地 图图像的地图目标自动识别 让一般的地理信息用户能像专家一样解决问题—例如， 地图设计、地图注记的自动配置 GISystem---GIScience—GIService:强调空间信息服务的大 众化 GIS为大型空间决策服务—需要归纳、分析多种方案

地理信息智能化处理方法的产生途径 应用人工智能学科的研究成果—例如常用的有： 知识工程、模式识别、人工神经网络、搜索方 法、知识发现、机器行为学、最优化理论等 地理信息处理中涉及的多限制条件问题、多方 案选择问题、多项最优化问题、空间搜索问题、 与专家的经验密切相关的 问题等

目前在GIS中常用的智能化方法 模式识别—形状的结构识别、地图符号的统计识别 专家系统—地图设计专家系统、地图综合专家系统、 地图注记配置专家系统 知识获取—人工神经网络、遗传算法、空间数据挖掘 等 机器行为学—基于AGENT的GIS和地图综合软件等 空间搜索方法—模拟退火方法、遗传算法、人工免疫 系统方法、TABU搜索方法、一般搜索方法等 最优化理论—线性规划、动态规划等

地理信息处理中的智能化方法 空间信息的获取—地图扫描的自动数字化： 地图色彩的自动分离(一些商品软件已具 备)、地图符号的识别、地图坐标系的自动 纠正；基于遥感数据的地理目标自动识别： 自动分类(IMAGINE就有)、特殊目标的识 别(在军事上用途比较广)、地理信息的自 动更新；统计数据或属性数据的自动录入： 文字识别系统等。

地理信息处理中的智能化方法 空间数据处理—空间数据一致性的维护； 空间数据挖掘；空间数据管理的智能系统； 为某一个专业用途的地理数据处理的专家 系统(常用规则库),在地理学科或地学 领域有很多这样的例子；空间

数据压缩； 最优化地理模型；常用的空间分析模型

地理信息处理中的智能化方法 1. 2. 3. 4. 5. 空间分析模型：网络分析的最优路 径和最优资源分配。例如： 人工神经网络方法 启发搜索方法 遗传算法 人工免疫系统理论 等等

地理信息处理中的智能化方法---空间信息可视化

地图设计：地图设计 专家系统—地图投影 选择、地图图面设计、 地图设色、地图注记 配置、地图符号与表 示方法的选择等

地图综合：地图综合 知识的发现与表达； 基于知识的地图综合 专家系统；地图综合 中的遗传算法、神经 网络方法、TABU搜 索方法、最优化方法； 基于AGENT的地图 综合系统等

地理信息处理中的智能化方法 ---空间信息可视化 空间关系的维护—模 拟退火法、多约束条 件的最小2乘法、能 量最小化方法。 地图注记配置--模拟 退火法、人工神经网 络方法、遗传算法、 TABU搜索方法、专 家系统方法等。

认识我们周围的世界 空间认知 空间知识

空间抽象空间信息 空间位置、空间关系

空间抽象与地图综合 空间抽象是必需的：人类的空间活动与思维、 心象地图(认知地图)、在GIS中的多重表达 (多比例尺、多分辨率)、地图综合 地图综合是空间抽象理论与规则在地理空间思 维中集中体现 但是，传统地图综合强调比例尺系列

传统地图综合模式与数字空间抽 象的需求 比例尺是离散的，10万、25 万等。 成图周期长(国家基本比例 尺地形图的生产),是静态 的(更新比较困难)。 强调连续性，例如，连续地 图综合。 强调实时性(网络上的地图 综合)、动态性(空间信息 在变化，只需简化已变化信 息) 需要一套理论方法与算法。 理论中强调经验(例如，很 多选取模型是经验性的)

目前国内外的理论研究情况 美国主要研究空间抽象中的空间关系的 等价性，例如，拓扑等价等。 欧洲主要研究城市地图的综合，特别是 德国和法国。 中国主要研究结构综合(结构化信息),例 如，毋河海,VORONOI,TIN。

目前国内外的算法研究情况 ESRI综合工具(线简化、建筑物简化、结构线 的提取等),也有一套计划。 INTEGRAPH的MGE的综合工具(主要是线简 化、面合并等)。 CHANGE(CAR.-HAN.-GENE.)(主要解决城 市建筑物群的综合) LASER-SCAN:CLARITY(法国) 武大的城市地图缩编系统。