基本介紹
- 書名：智慧型化地理信息處理
- 出版社：武漢大學出版社
- 頁數：258頁
- ISBN：730703901X
- 作者：郭慶勝 任曉燕
- 出版日期：2003年2月1日
- 開本：16開
- 品牌：武漢大學出版社有限責任公司
媒體推薦,圖書目錄,文摘,
媒體推薦
前言
地理信息的智慧型化處理是地圖學與地理信息系統中必須解決的問題，這也是信息處理的必然發展方向。從地理信息的獲取到地理信息的套用與可視化都可以藉助人工智慧技術提高信息的獲取效率和套用效果。國內外很多學者在這方面已做了大量的研究工作，提出了很多非常實用的空間信息智慧型化處理方法，這些成果是我們進一步研究的基礎。為了介紹地理信息智慧型化處理的基本方法，作者依據自己多年在該領域的教學經驗和部分研究成果，參考已有的相關資料，編寫了該教材。
該教材共分九章，前三章是人工智慧的基本原理，為沒有學過人工智慧的讀者介紹一些相關的基礎知識，也是為了把後面章節所涉及的人工智慧基本原理部分放在一起，避免在書中重複出現。後六章講解了不同主題內容的地理信息處理智慧型化方法，主要介紹了數字地圖設計與綜合智慧型化數據處理方法，因為作者長期從事這方面的研究與教學工作，取得了一些科研成果和教學經驗，希望能介紹給讀者，以便和大家一起討論這些問題。為了使該教材的內容比較完整，也介紹了地理信息智慧型化處理的其他方法。
該教材在編寫過程中，由郭慶勝確定全書的內容結構，並完成編寫和統稿的工作。任曉燕做了大量的資料整理工作，並編寫了第八章。王曉延、薛紅玲、龔詠喜、閻衛陽做了部分繪圖工作，鄭春燕和王曉延還進行了個別的實驗研究，並分別參加編寫了第六章的第八節和第九節。王濤參加了第七章第七節的編寫和實驗工作。在相關科研項目的研究過程中，還得到了張克權教授和俞連笙教授的幫助，他們整理了統計地圖設計中的部分規則，這些規則在該教材中也有部分體現。在有關該教材的教學研究項目中，游蓮教授在項目總結的材料整理方面做了大量的工作。在該教材中還引用了相關的資料，有些在參考文獻中已列出，但還有一些沒有列出。在此，向在本教材的編寫過程中給予了大量幫助的老師和學生以及參考文獻資料的作者表示衷心的感謝。
該書可用於地圖學與地理信息系統專業及其相關專業的高年級本科生和研究生的教學，也可以為從事地圖學和地理信息系統及其相關專業的科研及工程技術人員提供參考。
由於作者水平有限，書中難免有錯誤，敬請讀者指正。
作 者
2002年11月
地理信息的智慧型化處理是地圖學與地理信息系統中必須解決的問題，這也是信息處理的必然發展方向。從地理信息的獲取到地理信息的套用與可視化都可以藉助人工智慧技術提高信息的獲取效率和套用效果。國內外很多學者在這方面已做了大量的研究工作，提出了很多非常實用的空間信息智慧型化處理方法，這些成果是我們進一步研究的基礎。為了介紹地理信息智慧型化處理的基本方法，作者依據自己多年在該領域的教學經驗和部分研究成果，參考已有的相關資料，編寫了該教材。
該教材共分九章，前三章是人工智慧的基本原理，為沒有學過人工智慧的讀者介紹一些相關的基礎知識，也是為了把後面章節所涉及的人工智慧基本原理部分放在一起，避免在書中重複出現。後六章講解了不同主題內容的地理信息處理智慧型化方法，主要介紹了數字地圖設計與綜合智慧型化數據處理方法，因為作者長期從事這方面的研究與教學工作，取得了一些科研成果和教學經驗，希望能介紹給讀者，以便和大家一起討論這些問題。為了使該教材的內容比較完整，也介紹了地理信息智慧型化處理的其他方法。
該教材在編寫過程中，由郭慶勝確定全書的內容結構，並完成編寫和統稿的工作。任曉燕做了大量的資料整理工作，並編寫了第八章。王曉延、薛紅玲、龔詠喜、閻衛陽做了部分繪圖工作，鄭春燕和王曉延還進行了個別的實驗研究，並分別參加編寫了第六章的第八節和第九節。王濤參加了第七章第七節的編寫和實驗工作。在相關科研項目的研究過程中，還得到了張克權教授和俞連笙教授的幫助，他們整理了統計地圖設計中的部分規則，這些規則在該教材中也有部分體現。在有關該教材的教學研究項目中，游蓮教授在項目總結的材料整理方面做了大量的工作。在該教材中還引用了相關的資料，有些在參考文獻中已列出，但還有一些沒有列出。在此，向在本教材的編寫過程中給予了大量幫助的老師和學生以及參考文獻資料的作者表示衷心的感謝。
該書可用於地圖學與地理信息系統專業及其相關專業的高年級本科生和研究生的教學，也可以為從事地圖學和地理信息系統及其相關專業的科研及工程技術人員提供參考。
由於作者水平有限，書中難免有錯誤，敬請讀者指正。
作 者
2002年11月
圖書目錄
第一章 人工智慧概述
第一節 人工智慧的研究對象、學科範疇及研究方法
第二節 人工智慧的套用概況
第三節 人工智慧的回顧與展望
第二章 專家系統與知識工程
第一節 專家系統的基本概念
第二節 專家系統的開發方法
第三節 問題求解的基本原理和方法
第四節 知識的概念、分類和表達策略
第五節 基於邏輯的問題求解方法
第六節 知識的產生式表達方法與推理
第七節 知識的結構化表達方法與推理
第八節 不確定性知識的表達和推理
第九節 知識的其他處理方法
第三章 知識獲取與機器學習
第一節 知識獲取與機器學習的基本方法
第二節 人工神經網路(ANN)概述
第三節 遺傳算法的基本原理
第四節 高級遺傳算法及其套用
第五節 資料庫中的知識發現
第六節 數據挖掘的基本概念與技術
第四章 地圖模式識別的基本技術
第一節 地圖模式識別的概念與發展現狀
第二節 掃描地圖圖像的預處理
第三節 地圖符號特徵參數的計算
第四節 點狀地圖符號的識別
第五節 幾種線狀地圖符號的識別
第六節 地圖註記的識別
第五章基於地學知識的空間數據處理方法
第一節 地學知識的概念與套用前景
第二節 基於人工神經網路的遙感簟據分析
第三節 地學知識表達、管理與推理的方法
第四節 空間數據挖掘與知識發現
第六章地圖設計的智慧型化方法
第一節 地圖設計的基本原理
第二節 地圖設計中的地圖製圖知識
第三節 地圖分幅與圖面設計的決策方法
第四節 基於知識的地圖投影選擇
第五節 統計地圖中地圖符號的選擇
……
第一節 人工智慧的研究對象、學科範疇及研究方法
第二節 人工智慧的套用概況
第三節 人工智慧的回顧與展望
第二章 專家系統與知識工程
第一節 專家系統的基本概念
第二節 專家系統的開發方法
第三節 問題求解的基本原理和方法
第四節 知識的概念、分類和表達策略
第五節 基於邏輯的問題求解方法
第六節 知識的產生式表達方法與推理
第七節 知識的結構化表達方法與推理
第八節 不確定性知識的表達和推理
第九節 知識的其他處理方法
第三章 知識獲取與機器學習
第一節 知識獲取與機器學習的基本方法
第二節 人工神經網路(ANN)概述
第三節 遺傳算法的基本原理
第四節 高級遺傳算法及其套用
第五節 資料庫中的知識發現
第六節 數據挖掘的基本概念與技術
第四章 地圖模式識別的基本技術
第一節 地圖模式識別的概念與發展現狀
第二節 掃描地圖圖像的預處理
第三節 地圖符號特徵參數的計算
第四節 點狀地圖符號的識別
第五節 幾種線狀地圖符號的識別
第六節 地圖註記的識別
第五章基於地學知識的空間數據處理方法
第一節 地學知識的概念與套用前景
第二節 基於人工神經網路的遙感簟據分析
第三節 地學知識表達、管理與推理的方法
第四節 空間數據挖掘與知識發現
第六章地圖設計的智慧型化方法
第一節 地圖設計的基本原理
第二節 地圖設計中的地圖製圖知識
第三節 地圖分幅與圖面設計的決策方法
第四節 基於知識的地圖投影選擇
第五節 統計地圖中地圖符號的選擇
……
文摘
書摘
彩色地圖電子出版系統的結構系統的硬體部分包括地圖數據輸入設備、主機、彩樣輸出設備、圖形數據存儲設備和雷射照排機等，軟體部分包括圖形編輯軟體、圖像處理軟體、設色軟體和光柵圖像轉化系統等。
電子地圖以計算機地圖製圖技術為核心，與傳統介質地圖相比，有顯著的優越性。尤其是多媒體技術、可視化技術的引入，電子地圖更受大家的歡迎。電子地圖與紙質地圖相比，最顯著的特徵是數據存儲與數據顯示相分離，由此產生了電子地圖的一系列特點：
· 動態性：電子地圖具有實時、動態表現空間信息的能力。可以真實動態地反映地理現象在時間維上的發展變化，通過閃爍、漸變、動畫等手段吸引讀圖者注意力。
·互動性：讀圖者可以對數據的顯示方式進行干預，比如，色彩的設定、地圖符號的選擇、圖面的布局等。
·超媒體：可實現圖、文、聲互補。更有效地傳輸地理信息。
·受計算機螢幕尺寸和顯示器解析度的限制：必須採用靈活多變的信息可視化方式。
電子新技術的引入不僅改變了地圖生產的工藝流程，對地圖設計與編繪的有關概念、原理和製作方法也產生了深遠的影響。這些影響主要表現在如下幾個方面：
·超越了傳統地圖工藝設計效果，可以實現手工無法實現的藝術表現效果。
· 電子地圖將地圖閱讀和製作一體化，它是一個具有動態性、互動性和超媒體等特徵於一體的地圖可視化工具。
· 由於電子地圖設計與閱讀的環境獨特，因此，地圖感受論和地圖傳輸論應當進一步發展。
·在電子地圖設計中。地理信息的表現手段更多樣化。在以地圖為主體結構下，電子地圖可以融入圖像、文字、聲音等附加媒體信息作為主體的補充，人機互動的查詢手段可以獲取精確的文字和數字信息。
在電子新技術條件下，地圖設計和編輯工作的基本程式如下：
1)確定地圖的用途和要求，區分開電子地圖和紙質地圖，因為它們決定了下階段的地圖設計內容。若是紙質地圖，則有很多內容同常規地圖設計類似。若是電子地圖，則需要考慮軟體開發問題。
2)分析已有地圖作品、電子地圖軟體和地圖設計軟體(或圖形圖像處理軟體)，以及電子出版系統。選擇相關的軟體，用於地圖的編輯或軟體開發。
3)研究地圖製圖資料，確定地圖數據處理的流程和處理方法，或者明確軟體開發的任務和方法。
4)研究地圖製圖區域的地理情況。
5)設計地圖的數學基礎。
6)對於紙質地圖來講，必須進行地圖分幅和圖面設計。對於電子地圖，應當結合開發軟體的特點和用戶的要求，對地圖的顯示方式進行設計。
7)對於紙質地圖來講，需要結合選擇的圖形軟體和電子出版系統，依據不同系統之間的數據檔案格式的轉換設計編繪工藝方案。對於電子地圖，則需要編寫軟體開發計畫或地圖數據的集成方案。
8)地圖內容的選擇及地圖符號和圖例設計。
9)各要素製圖綜合指標的確定。
10)樣圖試驗或軟體原型的開發。
三、地圖設計的數據處理方法
地圖設計的理論主要包括地圖信息傳輸論、地圖感受論、地圖模型論、地圖符號學、色彩
學理論、地圖投影、數量地理學等。從計算機輔助地圖設計的角度看，主要涉及地圖數據處理和可視化兩個方面的問題。地圖數據處理是指地理數據的選擇和分析，並從資料庫中挖掘出這些數據所包含的地理空間分布規律(或地理空間知識)。地理數據可視化的目的是把這些數據的規律以視覺上直觀的方式表達出來。因此，圖形的組成及其效果分析就非常重要。
地圖設計過程中涉及的數據主要分空間數據和屬性數據。以及相對應的時間，在電子地圖設計中．還有多媒體數據，這些數據是相互關聯的。在地圖上，不僅要表示這些數據本身，還需要描述它們之間的關係。
地理空間數據在地圖上是表達各種地理數據的符號和圖形的定位基礎。地圖學者常把它們分為四種基本類氆。
·定點數據：是幾何上的一個點，在地理信息系統中，也可稱為“點”、“點狀要素”或
“點狀目標”等。
·線性數據：是空間幾何上定義的一個有先後順序的系列坐標點的集合，在地理信息系統中，也可稱為“線”、“線狀要素”或“線狀目標”等。
·面狀數據：在地圖上常稱為“區域”，在幾何上可以表示為首尾相連的線所形成的封閉區域。在地理信息系統中，也可稱為“面”、“面狀要素”或“面狀目標”等。
·體狀數據：在地圖上用於描述有三維概念的數據，第三維的數據可以是具體的，也可以是抽象的。例如：高程是具體的；工農業總產值是抽象的。
地理屬性數據可以按不同的標準進行劃分，按專業內容分，就出現了不同的專題地圖；按變化程度分，可以分為靜態數據和動態數據。在地圖設計中，必須對數據進行各種不同程度的綜合，以便以不同抽象程度的圖形來表達這些數據。因此，地圖學者常按不同的精確程度把數據分為四種，並給予有序排列。這四種數據如下：
·定名數據：在地理現象中有很多地理目標的屬性只需要使用定性關係來區分，不使用定量關係，這種類型的數據就稱為定名數據。地圖上表達物體的分布、狀態、性質等都可以使用定名數據。
·順序數據：按某種標誌或標準把地圖製圖目標或地理現象排序，得到一種相對的等級，這種數據稱為順序數據，它只能區分出大小、主次、新舊等相對等級，不能表達地理對象的數量概念。排序的標誌或標準可以是單因素的，也可以是多因素的；可以是定性的，也可以根據某種數量關係。順序數據無起始點，也無單位。
· 間隔數據：如果給順序數據賦予一定的量的概念，即利用某種單位對順序增加距離信息，就成了間隔數據。根據間隔數據，讀者能獲得關於差別大小的概念。因此，與定名數據和順序數據相比較，它是對地圖製圖對象或地理目標更精確的描述。
·比率數據：這是一種完整的定量化的方法。它不但要有計量單位，而且有起始點，可以描述地理目標的絕對量。
……
彩色地圖電子出版系統的結構系統的硬體部分包括地圖數據輸入設備、主機、彩樣輸出設備、圖形數據存儲設備和雷射照排機等，軟體部分包括圖形編輯軟體、圖像處理軟體、設色軟體和光柵圖像轉化系統等。
電子地圖以計算機地圖製圖技術為核心，與傳統介質地圖相比，有顯著的優越性。尤其是多媒體技術、可視化技術的引入，電子地圖更受大家的歡迎。電子地圖與紙質地圖相比，最顯著的特徵是數據存儲與數據顯示相分離，由此產生了電子地圖的一系列特點：
· 動態性：電子地圖具有實時、動態表現空間信息的能力。可以真實動態地反映地理現象在時間維上的發展變化，通過閃爍、漸變、動畫等手段吸引讀圖者注意力。
·互動性：讀圖者可以對數據的顯示方式進行干預，比如，色彩的設定、地圖符號的選擇、圖面的布局等。
·超媒體：可實現圖、文、聲互補。更有效地傳輸地理信息。
·受計算機螢幕尺寸和顯示器解析度的限制：必須採用靈活多變的信息可視化方式。
電子新技術的引入不僅改變了地圖生產的工藝流程，對地圖設計與編繪的有關概念、原理和製作方法也產生了深遠的影響。這些影響主要表現在如下幾個方面：
·超越了傳統地圖工藝設計效果，可以實現手工無法實現的藝術表現效果。
· 電子地圖將地圖閱讀和製作一體化，它是一個具有動態性、互動性和超媒體等特徵於一體的地圖可視化工具。
· 由於電子地圖設計與閱讀的環境獨特，因此，地圖感受論和地圖傳輸論應當進一步發展。
·在電子地圖設計中。地理信息的表現手段更多樣化。在以地圖為主體結構下，電子地圖可以融入圖像、文字、聲音等附加媒體信息作為主體的補充，人機互動的查詢手段可以獲取精確的文字和數字信息。
在電子新技術條件下，地圖設計和編輯工作的基本程式如下：
1)確定地圖的用途和要求，區分開電子地圖和紙質地圖，因為它們決定了下階段的地圖設計內容。若是紙質地圖，則有很多內容同常規地圖設計類似。若是電子地圖，則需要考慮軟體開發問題。
2)分析已有地圖作品、電子地圖軟體和地圖設計軟體(或圖形圖像處理軟體)，以及電子出版系統。選擇相關的軟體，用於地圖的編輯或軟體開發。
3)研究地圖製圖資料，確定地圖數據處理的流程和處理方法，或者明確軟體開發的任務和方法。
4)研究地圖製圖區域的地理情況。
5)設計地圖的數學基礎。
6)對於紙質地圖來講，必須進行地圖分幅和圖面設計。對於電子地圖，應當結合開發軟體的特點和用戶的要求，對地圖的顯示方式進行設計。
7)對於紙質地圖來講，需要結合選擇的圖形軟體和電子出版系統，依據不同系統之間的數據檔案格式的轉換設計編繪工藝方案。對於電子地圖，則需要編寫軟體開發計畫或地圖數據的集成方案。
8)地圖內容的選擇及地圖符號和圖例設計。
9)各要素製圖綜合指標的確定。
10)樣圖試驗或軟體原型的開發。
三、地圖設計的數據處理方法
地圖設計的理論主要包括地圖信息傳輸論、地圖感受論、地圖模型論、地圖符號學、色彩
學理論、地圖投影、數量地理學等。從計算機輔助地圖設計的角度看，主要涉及地圖數據處理和可視化兩個方面的問題。地圖數據處理是指地理數據的選擇和分析，並從資料庫中挖掘出這些數據所包含的地理空間分布規律(或地理空間知識)。地理數據可視化的目的是把這些數據的規律以視覺上直觀的方式表達出來。因此，圖形的組成及其效果分析就非常重要。
地圖設計過程中涉及的數據主要分空間數據和屬性數據。以及相對應的時間，在電子地圖設計中．還有多媒體數據，這些數據是相互關聯的。在地圖上，不僅要表示這些數據本身，還需要描述它們之間的關係。
地理空間數據在地圖上是表達各種地理數據的符號和圖形的定位基礎。地圖學者常把它們分為四種基本類氆。
·定點數據：是幾何上的一個點，在地理信息系統中，也可稱為“點”、“點狀要素”或
“點狀目標”等。
·線性數據：是空間幾何上定義的一個有先後順序的系列坐標點的集合，在地理信息系統中，也可稱為“線”、“線狀要素”或“線狀目標”等。
·面狀數據：在地圖上常稱為“區域”，在幾何上可以表示為首尾相連的線所形成的封閉區域。在地理信息系統中，也可稱為“面”、“面狀要素”或“面狀目標”等。
·體狀數據：在地圖上用於描述有三維概念的數據，第三維的數據可以是具體的，也可以是抽象的。例如：高程是具體的；工農業總產值是抽象的。
地理屬性數據可以按不同的標準進行劃分，按專業內容分，就出現了不同的專題地圖；按變化程度分，可以分為靜態數據和動態數據。在地圖設計中，必須對數據進行各種不同程度的綜合，以便以不同抽象程度的圖形來表達這些數據。因此，地圖學者常按不同的精確程度把數據分為四種，並給予有序排列。這四種數據如下：
·定名數據：在地理現象中有很多地理目標的屬性只需要使用定性關係來區分，不使用定量關係，這種類型的數據就稱為定名數據。地圖上表達物體的分布、狀態、性質等都可以使用定名數據。
·順序數據：按某種標誌或標準把地圖製圖目標或地理現象排序，得到一種相對的等級，這種數據稱為順序數據，它只能區分出大小、主次、新舊等相對等級，不能表達地理對象的數量概念。排序的標誌或標準可以是單因素的，也可以是多因素的；可以是定性的，也可以根據某種數量關係。順序數據無起始點，也無單位。
· 間隔數據：如果給順序數據賦予一定的量的概念，即利用某種單位對順序增加距離信息，就成了間隔數據。根據間隔數據，讀者能獲得關於差別大小的概念。因此，與定名數據和順序數據相比較，它是對地圖製圖對象或地理目標更精確的描述。
·比率數據：這是一種完整的定量化的方法。它不但要有計量單位，而且有起始點，可以描述地理目標的絕對量。
……
