【文章內(nèi)容簡介】 程，即搜索從初始狀態(tài)有效的轉(zhuǎn)移到目標(biāo)所經(jīng)歷的最優(yōu)的或最經(jīng)濟(jì)的線路，相應(yīng)的知識推理方法即圖搜索方法。例如，對于具有樹狀的狀態(tài)空間圖，稱為 “ 問題樹 ” ，基本的圖搜索方法有： 寬度優(yōu)先搜索 、 深度優(yōu)先搜索法 等。 3．專家系統(tǒng) ? 邏輯論證方法 ? 當(dāng) 知識表示 采用 謂詞邏輯 或其他形式邏輯方法時， 知識推理 也可以采取 邏輯論證方法 。在這種情況下，求解一個問題相應(yīng)于證明一個定理或幾個定理，問題求解的知識推理過程，相應(yīng)于用數(shù)理邏輯方法進(jìn)行定理證明的過程。知識推理方法即邏輯論證方法。 3．專家系統(tǒng) ? 根據(jù)問題求解的推理過程是否運(yùn)用啟發(fā)性知識，知識推理方法可分為 啟發(fā)推理 和 非啟發(fā)推理 兩類。 ? 發(fā)推理 ? 非啟發(fā)推理 3．專家系統(tǒng) ? 根據(jù)問題求解的推理過程中結(jié)論是否精確，知識推理方法可分為精確推理和不精確推理兩類。 ? 精確推理 ? 不精確推理 ? 根據(jù)問題求解過程中特殊和一般的關(guān)系，知識推理方法可分為 演繹推理 和 歸納推理 ；根據(jù)求解推理過程中的推理的方向，知識推理方法可分為 正向推理 、 反向推理 和 正反向混合推理 三類。 3．專家系統(tǒng) ? 3． 3 空間分類專家系統(tǒng)實(shí)例 —土地類型分類 ? 空間分類 是 GIS和遙感信息系統(tǒng)最常用的功能，將空間單元?dú)w組分類是智能 GIS的基本功能。傳統(tǒng)的分類基于二值邏輯，認(rèn)為區(qū)域分類界限是明顯的，基本空間單元（矢量或柵格結(jié)構(gòu)）屬于且只屬于一個空間類別。然而，事實(shí)上空間類別之間的界限通常是模糊的，是漸變的而不是突變的，所以在空間分類中引入模糊邏輯會提高分類的精度。另外空間分類也是一個基于人們對空間現(xiàn)象的認(rèn)知和知識的心理判斷過程，開發(fā)一個帶有GIS的專家系統(tǒng)是很有必要的。 ? 下面是一個 基于遙感影象的土地類型專家分類系統(tǒng) 實(shí)例。 3．專家系統(tǒng) ? 數(shù)據(jù)采用 4波段 LANDSAT MSS影象數(shù)據(jù)，分類系統(tǒng)所采用的分類依據(jù)如圖 1010所示： 圖 1010：土地利用分類 空間單元 陸地 水域 清水 混水 無植被 植被 城市和其它用地 荒地3．專家系統(tǒng) ? 根據(jù)專家的經(jīng)驗(yàn)，不能武斷的使用一個波段數(shù)值作為分類的界限，為反映光譜反射的漸變性，使用了 模糊邏輯方法表示推理規(guī)則 。以規(guī)則 r1為例，在劃分水域時不是只取波段 3（ x3）的一個數(shù)值5和波段 4（ x4）中的一個數(shù)值 8作為分類依據(jù)，而是用了模糊集的方法允許漸變特征。 3．專家系統(tǒng) ? 模糊集表示如圖 1011。 圖 1011：模糊集 108 12x3 （波段 3 ）105 10x 4 （波段 4 ）隸屬度 隸屬度3．專家系統(tǒng) ? 由于專家對分類規(guī)則非常確定，所以確定性因子為 1。若確定性水平的不同，確定性因子可在 [0，1]范圍內(nèi)取值。 ? 分類的結(jié)果通過地理信息系統(tǒng)進(jìn)行顯示，當(dāng)分類結(jié)果精確時，系統(tǒng)會自動顯示分類結(jié)果。當(dāng)分類結(jié)果存在誤差時，混合象元同時被標(biāo)識和顯示，同時土地類型漸變造成的模糊邊界也可顯示，模糊邊界的寬度在土地類型混雜的地方用不同的閥值控制。 3．專家系統(tǒng) 4．?dāng)?shù)據(jù)倉庫與空間數(shù)據(jù)挖掘 ? 自動數(shù)據(jù)采集工具的越來越廣泛的應(yīng)用，日益豐富的空間和非空間數(shù)據(jù)收集和存儲于大空間數(shù)據(jù)庫中， 海量的地理數(shù)據(jù) 在一定程度上已經(jīng)超過了人們能夠處理的能力，從這些海量的數(shù)據(jù)中提取和發(fā)現(xiàn)地學(xué)知識，給當(dāng)前GIS技術(shù)提出了巨大的挑戰(zhàn)。新的需求推動著 GIS從操作型信息系統(tǒng)向分析型信息系統(tǒng)過渡 ，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)最新的數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)庫知識發(fā)現(xiàn)技術(shù)為 GIS組織、管理海量空間和非空間數(shù)據(jù)提供了新的思路。 4．?dāng)?shù)據(jù)倉庫與空間數(shù)據(jù)挖掘 ? GIS在空間數(shù)據(jù)存儲、表達(dá)和管理方面的能力已得到廣泛的認(rèn)可，增強(qiáng) GIS分析功能，提高 GIS解決地學(xué)實(shí)際問題的能力已得到共識。 GIS吸收數(shù)據(jù)倉庫的思想，將空間分析和空間數(shù)據(jù)挖掘方法緊密集成，充分利用GIS數(shù)據(jù)存儲、管理空間數(shù)據(jù)的功能，使海量的地理空間數(shù)據(jù)變成無限的知識，使 GIS成為智能的信息系統(tǒng) 。 ? 4． 1數(shù)據(jù)倉庫 ? 計算機(jī)系統(tǒng)存在兩類不同的處理： 操作型處理 和 分析型處理 。操作型處理也叫 事務(wù)型處理 ，是指對數(shù)據(jù)庫聯(lián)機(jī)進(jìn)行的日常操作，通常是對一個或一組記錄的查詢和修改，主要為企業(yè)特定應(yīng)用服務(wù)，對此人們關(guān)心的是響應(yīng)時間、數(shù)據(jù)的安全性和完整性。分析型處理是用于管理人員的決策分析，例如決策支持系統(tǒng)、專家系統(tǒng)和多維分析等，經(jīng)常要訪問大量的歷史數(shù)據(jù)。 ? 兩者的巨大差別使得 操作型處理 和 分析型處理 的分離成為必然，于是 數(shù)據(jù)庫由操作型環(huán)境發(fā)展成為操作型環(huán)境和分析型環(huán)境的新體系化環(huán)境 。在此新體系環(huán)境中數(shù)據(jù)倉庫處于核心地位，它是建立決策支持系統(tǒng)的基礎(chǔ)。 4．?dāng)?shù)據(jù)倉庫與空間數(shù)據(jù)挖掘 ? 數(shù)據(jù)倉庫是指面向主題的、集成的、穩(wěn)定的、隨著時間變化的數(shù)據(jù)集合，用以支持管理決策。 這一定義指出了數(shù)據(jù)倉庫的目標(biāo)是為了制定管理的決策提供支持信息。正象企業(yè)為了發(fā)展要進(jìn)行業(yè)務(wù)重組一樣，為了支持管理決策需要也要按決策業(yè)務(wù)科目的要求重組在線事務(wù)處理（ OLTP）系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)，并要按不同決策，分析內(nèi)容分別組織使之方便使用。也就是說，數(shù)據(jù)倉庫是一種把收集的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變成有意義的信息技術(shù)。數(shù)據(jù)可以來源于許多不同的數(shù)據(jù)源，包括不同的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，甚至來源于不同的操作系統(tǒng)。 4．?dāng)?shù)據(jù)倉庫與空間數(shù)據(jù)挖掘 圖 1012：數(shù)據(jù)倉庫體系結(jié)構(gòu) 4．?dāng)?shù)據(jù)倉庫與空間數(shù)據(jù)挖掘 ? 典型的數(shù)據(jù)倉庫體系結(jié)構(gòu)如圖 1012，數(shù)據(jù)從多個操作型數(shù)據(jù)庫和外部文件中抽取，抽取出來的數(shù)據(jù)要進(jìn)行清理、轉(zhuǎn)換和集成，然后裝入數(shù)據(jù)倉庫中。裝入倉庫的數(shù)據(jù)形式取決于數(shù)據(jù)倉庫里數(shù)據(jù)庫的設(shè)計，一般的數(shù)據(jù)倉庫設(shè)計方法是多維數(shù)據(jù)模型，具體表現(xiàn)為星形模式或雪花模式。 4．?dāng)?shù)據(jù)倉庫與空間數(shù)據(jù)挖掘 ? 4． 2數(shù)據(jù)挖掘 ? 隨著大量的大規(guī)模的數(shù)據(jù)庫迅速不斷地增長，人們對數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用已不滿足于僅對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行查詢和檢索。僅用查詢檢索不能幫助用戶從數(shù)據(jù)中提取帶有結(jié)論性的有用信息。這樣數(shù)據(jù)庫中蘊(yùn)藏的豐富知識，就得不到充分的發(fā)掘和利用，形成 “ 數(shù)據(jù)豐富而知識貧乏 ” 的現(xiàn)象。另外，從人工智能應(yīng)用來看，專家系統(tǒng)的研究雖然取得了一定的進(jìn)展。但是， 知識獲取仍然是專家系統(tǒng)研究中的瓶頸 。 4．?dāng)?shù)據(jù)倉庫與空間數(shù)據(jù)挖掘 ? 數(shù)據(jù)挖掘技術(shù) 集成了 機(jī)器學(xué)習(xí) 、 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 、 數(shù)據(jù)可視化 、 統(tǒng)計和信息理論 等多領(lǐng)域的最新技術(shù)，有著廣泛的應(yīng)用前景。 ? 數(shù)據(jù)挖掘主要分為以下四個步驟： ? 1） 數(shù)據(jù)選取 ? 2） 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換 ? 3） 數(shù)據(jù)挖掘 ? 4） 結(jié)果解釋 4．?dāng)?shù)據(jù)倉庫與空間數(shù)據(jù)挖掘 ? 當(dāng)執(zhí)行完一個挖掘過程后，有時可能需要重新修改挖掘過程，還可能增加其它數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)挖掘過程可以通過適當(dāng)?shù)?反饋反復(fù)進(jìn)行 ，如圖 1013所示。 圖 1013：知識挖掘過程 4．?dāng)?shù)據(jù)倉庫與空間數(shù)據(jù)挖掘 ? 數(shù)據(jù)挖掘涉及的學(xué)科領(lǐng)域和方法很多，有多種分類法。根據(jù)知識發(fā)現(xiàn)任務(wù)，可分為分類或預(yù)測模型發(fā)現(xiàn)、數(shù)據(jù)總結(jié)、聚類、關(guān)聯(lián)規(guī)則發(fā)現(xiàn)、序列模式發(fā)現(xiàn)、依賴關(guān)系或依賴模型發(fā)現(xiàn)、異常和趨勢發(fā)現(xiàn)等等； ? 根據(jù)知識發(fā)現(xiàn)對象 ，可分為關(guān)系數(shù)據(jù)庫、面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫、空間數(shù)據(jù)庫、時間數(shù)據(jù)庫、文本數(shù)據(jù)源、多媒體數(shù)據(jù)庫、異質(zhì)數(shù)據(jù)庫、 Web數(shù)據(jù)庫； 4．?dāng)?shù)據(jù)倉庫與空間數(shù)據(jù)挖掘 ? 根據(jù)知識發(fā)現(xiàn)方法 ，可粗分為機(jī)器學(xué)習(xí)方法、統(tǒng)計方法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法和數(shù)據(jù)庫方法。機(jī)器學(xué)習(xí)中，可細(xì)分為歸納學(xué)習(xí)方法 (決策樹、規(guī)則歸納等 )、基于范例學(xué)習(xí)、遺傳算法等。統(tǒng)計方法中，可細(xì)分為回歸分析 (多元回歸、自回歸等 )、判別分析 (貝葉斯判別、費(fèi)歇爾判別、非參數(shù)判別等 )、聚類分析 (系統(tǒng)聚類、動態(tài)聚類等 )、探索性分析 (主元分析法、相關(guān)分析法等 )等。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法中，可細(xì)分為前向神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) (BP算法等 )、自組織神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) (自組織特征映射、競爭學(xué)習(xí)等 )等。 4．?dāng)?shù)據(jù)倉庫與空間數(shù)據(jù)挖掘 ? 4． 3空間數(shù)據(jù)挖掘 ? 空間數(shù)據(jù)是與占有一定空間的對象有關(guān)的數(shù)據(jù)，空間數(shù)據(jù)庫是通過空間數(shù)據(jù)類型和空間關(guān)系存儲和管理空間數(shù)據(jù)。 空間數(shù)據(jù)通常具有拓?fù)浜途嚯x信息，通過空間索引進(jìn)行組織和查詢。 空間數(shù)據(jù)特有的性質(zhì)給空間數(shù)據(jù)庫的知識發(fā)現(xiàn)提出了挑戰(zhàn)和機(jī)遇?？臻g數(shù)據(jù)庫的知識發(fā)現(xiàn)或空間數(shù)據(jù)挖掘，可以定義為從空間數(shù)據(jù)庫中提取隱含的知識、和沒有直接存儲的空間關(guān)系、空間模式的過程。 4．?dāng)?shù)據(jù)倉庫與空間數(shù)據(jù)挖掘 ? 空間數(shù)據(jù)挖掘技術(shù) ，特別是空間數(shù)據(jù)理解、空間和非空間數(shù)據(jù)關(guān)系發(fā)現(xiàn)、空間知識庫構(gòu)造、空間數(shù)據(jù)庫的查詢優(yōu)化和數(shù)據(jù)組織，在 GIS、遙感、影象數(shù)據(jù)庫、機(jī)器人運(yùn)動等涉及空間數(shù)據(jù)的應(yīng)用系統(tǒng)中很有前景。 4．?dāng)?shù)據(jù)倉庫與空間數(shù)據(jù)挖掘 ? 下面簡要介紹目前空間數(shù)據(jù)挖掘使用的一些方法： ? 1）統(tǒng)計分析方法 ? 目前空間數(shù)據(jù)分析最常用的方法是統(tǒng)計分析方法。統(tǒng)計分析非常適合處理數(shù)值型數(shù)據(jù)，統(tǒng)計分析方法多年來積累了大量的算法，可以用于對空間現(xiàn)象建模和分析。 4．?dāng)?shù)據(jù)倉庫與空間數(shù)據(jù)挖掘 ? 2）基于概括