空間決策支持

會(huì)計(jì)學(xué)1空間決策支持8.1空間分析與空間決策支持空間分析的定義空間分析是基于地理對(duì)象的空間布局的地理數(shù)據(jù)分析技術(shù)。簡(jiǎn)單地說(shuō)，可以認(rèn)為所謂空間分析，就是利用計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)字地圖進(jìn)行分析。

空間分析的分類(lèi)

根據(jù)空間分析的智能化程度

一般空間分析

空間決策支持

智能空間支持第1頁(yè)/共49頁(yè)8.1.1一般空間分析空間查詢(xún)與量算疊置分析緩沖區(qū)分析網(wǎng)絡(luò)分析空間插值統(tǒng)計(jì)分析功能包括：第2頁(yè)/共49頁(yè)8.1.1一般空間分析Step1:建立分析的目的和標(biāo)準(zhǔn)

分析目的是用戶打算利用地理數(shù)據(jù)回答什么問(wèn)題，標(biāo)準(zhǔn)是將如何利用GIS來(lái)回答這些問(wèn)題。例如：確定新建一個(gè)公園，對(duì)于公園的選址，交通必須方便靠近水源但又不能太靠近公路而且還要遠(yuǎn)離工廠等。對(duì)于每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)可利用緩沖區(qū)分析和疊置分析來(lái)操作分析。Step2:準(zhǔn)備空間操作的數(shù)據(jù)

確定和分析的數(shù)據(jù)應(yīng)包括：空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)。Step3:進(jìn)行空間分析操作

空間分析是地理信息系統(tǒng)特有的功能。分析操作包括緩沖區(qū)分析、疊置分析、特征抽取和特征合并等。Step4:準(zhǔn)備表格分析的數(shù)據(jù)：空間數(shù)據(jù)和描述數(shù)據(jù)Step5：進(jìn)行表格分析Step6:結(jié)果的評(píng)定和解釋Step7：改進(jìn)分析Step8：產(chǎn)生分析結(jié)果的最終地圖和表格報(bào)告建立步驟第3頁(yè)/共49頁(yè)8.1.1一般空間分析實(shí)例1----道路拓寬建設(shè)過(guò)程中的拆遷指標(biāo)計(jì)算1）道路拓寬改建的目的和標(biāo)準(zhǔn)目的：計(jì)算由于道路拓寬建設(shè)而需拆遷的建筑物面積和房產(chǎn)價(jià)值。標(biāo)準(zhǔn)：a道路從原有的20m拓寬到60mb拓寬道路盡量保持直線

c部分位于拆遷區(qū)內(nèi)的10層以上建筑不拆遷2）準(zhǔn)備分析的數(shù)據(jù)涉及兩類(lèi)信息：

a現(xiàn)狀道路圖

b分析區(qū)域內(nèi)的建筑物分布圖案例第4頁(yè)/共49頁(yè)3）空間分析操作

a:緩沖區(qū)分析：對(duì)擬拓寬的道路，根據(jù)拓寬半徑建立緩沖區(qū)，產(chǎn)生一個(gè)新圖層

b:疊加分析：將a圖層與建筑物圖層數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加，作為新圖，該圖層包含所有部分或是全部位于拆遷區(qū)內(nèi)的建筑物信息4)統(tǒng)計(jì)分析

a:選擇落入拆遷區(qū)內(nèi)的建筑（含部分落入），剔除10層以上建筑物，并對(duì)拓寬道路作局部調(diào)整

b:統(tǒng)計(jì)拆遷建筑物并對(duì)其進(jìn)行拆遷指標(biāo)計(jì)算和房產(chǎn)估算5）結(jié)果輸出以地圖和報(bào)表形式打印輸出實(shí)例1----道路拓寬建設(shè)過(guò)程中的拆遷指標(biāo)計(jì)算第5頁(yè)/共49頁(yè)8.1.2空間決策支持定義：

空間決策支持是應(yīng)用各種空間分析手段對(duì)空間數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。以提取出隱含于空間數(shù)據(jù)中的某些事實(shí)和關(guān)系，并以圖形和文字的形式直觀的加以表達(dá)，為現(xiàn)實(shí)世界中的各種應(yīng)用提供科學(xué)合理的支持。應(yīng)用領(lǐng)域

：

城市用地選址、最佳路徑選取、定位分析、資源分配等與數(shù)據(jù)發(fā)生關(guān)系的領(lǐng)域。第6頁(yè)/共49頁(yè)決策的需要過(guò)程：

決策支持的問(wèn)題大大超過(guò)了一般空間分析功能（1）確定目標(biāo)：根據(jù)用戶的任務(wù)要求等確定目標(biāo)并分類(lèi)分析（2）搜集數(shù)據(jù)：廣泛搜集與解題有關(guān)的各種數(shù)據(jù)（3）建立模型：根據(jù)目標(biāo)，建立運(yùn)作模型以及定量分析模型（4）尋求空間分析手段：綜合分析各種可能的情況并確定其可行性，最后形成分析結(jié)果，提交用戶使用（5）結(jié)果評(píng)價(jià)：對(duì)空間分析結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)，確定結(jié)果的可靠性、正確性和合理性。第7頁(yè)/共49頁(yè)8.1.2空間決策支持（SDSS）問(wèn)題的提出（建立目標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)）數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備

（1）公路與鐵路分布圖----線狀圖（2）森林服務(wù)權(quán)屬圖----面狀地圖（3）城鎮(zhèn)行政區(qū)劃圖----面狀地圖功能需求分析

實(shí)例2-----森林旅游點(diǎn)的選址確定功能分析緩沖分析中心點(diǎn)計(jì)算及疊加繪圖輸出面狀邊界消除與合并報(bào)表打印屬性重分類(lèi)拓?fù)浏B加面積量算案例第8頁(yè)/共49頁(yè)8.1.2空間決策支持（SDSS）步驟分析根據(jù)森林權(quán)屬找出所有森林地區(qū)

1為林地，0為非林地合并森林分類(lèi)圖屬性相同的相鄰多邊形的邊界找出距離公路0.5公里的地區(qū)找出距離公路1公里的地區(qū)找出非城市用地1為非市區(qū)，0為市區(qū)找出森林地區(qū)、非市區(qū)、且距公路或是鐵路0.5-1公里范圍內(nèi)的地區(qū)合并相同屬性的多邊形面積量算約束、輸出分類(lèi)圖再分類(lèi)歸組拓?fù)浏B加緩沖區(qū)分析再分類(lèi)歸組統(tǒng)計(jì)分析第9頁(yè)/共49頁(yè)8.1.3智能空間決策支持

1.定義：

智能決策支持系統(tǒng)IDSS（IntelligentDecisionSupportSystems）是決策支持系統(tǒng)DSS與人工智能AI（ArtificialIntelligence）相結(jié)合的產(chǎn)物，它將人工智能中的知識(shí)表示與處理的思想引入到DSS，其獨(dú)特的研究方法和廣泛的發(fā)展前途使之一出現(xiàn)就成為決策支持技術(shù)研究的熱點(diǎn)。智能空間決策支持是在空間決策支持的基礎(chǔ)上，增加了更多的人工智能技術(shù)，提高了空間決策的智能化處理水平，能夠解決更復(fù)雜的空間決策問(wèn)題。第10頁(yè)/共49頁(yè)8.1.3智能空間決策支持2.結(jié)構(gòu)智能空間決策支持系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)：通用智能空間決策支持系統(tǒng)結(jié)構(gòu)體系圖第11頁(yè)/共49頁(yè)8.2空間決策支持系統(tǒng)（SDSS）發(fā)展?fàn)顩r：

目前，大多數(shù)GIS尚停留在數(shù)據(jù)的獲取、查詢(xún)、分析、顯示、制圖等水平，還缺少對(duì)復(fù)雜空間問(wèn)題決策的有效支持能力，很難滿足各級(jí)決策的需求。直到20世紀(jì)80年代才作為一個(gè)新的領(lǐng)域在GIS和DSS基礎(chǔ)上得到了廣泛的發(fā)展。一般來(lái)說(shuō)，SDSS能幫助決策者從錯(cuò)綜復(fù)雜的現(xiàn)實(shí)現(xiàn)象中抓住本質(zhì)、理清頭緒，明確主要任務(wù)和目標(biāo)，自主靈活的生成各種解決問(wèn)題的方案，研究比較相互之間的利弊矛盾，進(jìn)而找出更切合實(shí)際的辦法，采取相應(yīng)的措施與行動(dòng)。第12頁(yè)/共49頁(yè)8.2.1空間決策過(guò)程的復(fù)雜性

空間決策是一個(gè)涉及多目標(biāo)和多約束性條件的復(fù)雜過(guò)程，一般不能簡(jiǎn)單的通過(guò)描述性知識(shí)和程式化知識(shí)來(lái)進(jìn)行解決，往往要求綜合地使用信息、領(lǐng)域?qū)＜抑R(shí)和有效的交流手段。

1.信息的復(fù)雜性：

信息技術(shù)的發(fā)展給決策者提供了大量的空間信息（地圖、航片、測(cè)量數(shù)據(jù)）和非空間信息（表格、文本、屬性信息等）1.結(jié)構(gòu)化信息：高度結(jié)構(gòu)化，形式化如數(shù)學(xué)模型、計(jì)算機(jī)算法等，它遵循固定的框架2.非結(jié)構(gòu)化信息：人的經(jīng)驗(yàn)，感官體驗(yàn)、世界觀等3.半結(jié)構(gòu)化信息：介于二者之間的信息

程式化知識(shí)描述性知識(shí)第13頁(yè)/共49頁(yè)8.2.1空間決策過(guò)程的復(fù)雜性2.決策問(wèn)題的復(fù)雜性：決策者使用信息和知識(shí)，在解決結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化問(wèn)題上的復(fù)雜程度也有所不同確定性決策（結(jié)構(gòu)化決策）對(duì)決策的過(guò)程、環(huán)境及規(guī)則能用固定的模型與語(yǔ)言描述，可以用一些算法產(chǎn)生方案，并能從中選擇最優(yōu)解。不確定性決策（半結(jié)構(gòu)化決策）可以建立適當(dāng)?shù)乃惴▉?lái)產(chǎn)生方案，從而得到較優(yōu)的決策風(fēng)險(xiǎn)性決策（非結(jié)構(gòu)化決策）決策過(guò)程復(fù)雜，不可能用確定的模型和語(yǔ)言來(lái)描述，更無(wú)所謂最優(yōu)解，具有一定的風(fēng)險(xiǎn)性。第14頁(yè)/共49頁(yè)空間決策支持過(guò)程：左側(cè)為數(shù)據(jù)處理，用于計(jì)算和量測(cè)，以及知識(shí)推理和更新右側(cè)為信息處理，，用于處理事實(shí)，組織信息和原理決策中的信息和知識(shí)是相互作用的，是對(duì)傳統(tǒng)信息技術(shù)的擴(kuò)充。第15頁(yè)/共49頁(yè)8.2.2空間決策系統(tǒng)的分類(lèi)按功能特點(diǎn)分類(lèi)按技術(shù)水平分類(lèi)按系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)分類(lèi)

通用開(kāi)發(fā)平臺(tái)系統(tǒng)專(zhuān)用軟件工具系統(tǒng)具體應(yīng)用系統(tǒng)地理信息系統(tǒng)空間決策支持系統(tǒng)空間群決策支持系統(tǒng)單機(jī)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)第16頁(yè)/共49頁(yè)8.2.4空間決策支持系統(tǒng)的功能不同數(shù)據(jù)源的空間和非空間數(shù)據(jù)的獲取、輸入和存儲(chǔ)復(fù)雜空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和空間關(guān)系表示方法，適于數(shù)據(jù)查詢(xún)、檢索分析和顯示靈活的集成程序式空間知識(shí)和數(shù)據(jù)的處理能力靈活的功能修改和擴(kuò)充機(jī)制友好的人機(jī)交互界面提供決策需要的多種輸出提供非結(jié)構(gòu)化空間知識(shí)的形式化表達(dá)方法提供基于領(lǐng)域?qū)＜抑R(shí)的推理機(jī)制提供自動(dòng)獲取知識(shí)或自學(xué)習(xí)功能提供基于空間信息、描述性知識(shí)、程式化知識(shí)的智能控制機(jī)制

空間決策知識(shí)與一般的決策支持功能大致相同，但前者更注重空間數(shù)據(jù)和空間知識(shí)的獲取和解決。第17頁(yè)/共49頁(yè)

空間決策支持系統(tǒng)沿著一般空間分析、空間決策扶持系統(tǒng)、智能空間決策支持系統(tǒng)的發(fā)展軌跡進(jìn)行發(fā)展，并不斷地引入各種相關(guān)技術(shù)，提高空間分析解決復(fù)雜問(wèn)題的能力，提高智能化水平，因此，空間決策支持系統(tǒng)必須研究一些相關(guān)技術(shù)，包括決策支持系統(tǒng)技術(shù)、人工智能技術(shù)、專(zhuān)家系統(tǒng)技術(shù)、數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)技術(shù)、數(shù)據(jù)挖掘和知識(shí)發(fā)現(xiàn)技術(shù)等8.3空間決策支持系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)第18頁(yè)/共49頁(yè)

決策支持系統(tǒng)是輔助決策者通過(guò)數(shù)據(jù)、模型、知識(shí)以及人機(jī)交互進(jìn)行決策的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。它起始于管理信息系統(tǒng)，是在管理信息系統(tǒng)基礎(chǔ)上增加了非結(jié)構(gòu)化問(wèn)題處理模塊、模型計(jì)算和各種方法以解決結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化和半結(jié)構(gòu)化決策問(wèn)題，為決策者提供分析問(wèn)題、建立模型、模擬決策過(guò)程和方案的環(huán)境，調(diào)用各種信息資源和分析工具，幫助決策者提高決策水平和質(zhì)量。8.3.1決策支持技術(shù)第19頁(yè)/共49頁(yè)

Buchanan和Shortlife認(rèn)為“人式智能是計(jì)算機(jī)科學(xué)的分支，它用符號(hào)、非算法的方法進(jìn)行問(wèn)題求解”

Rich和Knight認(rèn)為“人工智能是研究如何讓計(jì)算機(jī)做現(xiàn)階段只有人才能做得好的事”

Nilsson認(rèn)為“人工智能是關(guān)于知識(shí)的科學(xué)，即怎樣表示知識(shí)，怎樣獲取知識(shí)和怎樣使用知識(shí)的科學(xué)”◆類(lèi)似人一樣動(dòng)作◆類(lèi)似人一樣進(jìn)行思考和推理◆理性思考◆理性動(dòng)作8.3.2人工智能技術(shù)第20頁(yè)/共49頁(yè)

人工智能是一門(mén)新興的邊緣學(xué)科，是自然科學(xué)和社會(huì)科學(xué)和交叉學(xué)科，它吸取了自然科學(xué)和社會(huì)科學(xué)的最新成就，以思維與智能為核心，形成了具有自身研究特征的新的體系。人工智能的研究涉及廣泛的領(lǐng)域，如各種知識(shí)表示模式、不同的智能搜索技術(shù)、求解數(shù)據(jù)和知識(shí)不確定問(wèn)題的各種方法、機(jī)器學(xué)習(xí)的不同模式等等。它也是一門(mén)綜合性的學(xué)科，它是在控制論、信息論和系統(tǒng)論的基礎(chǔ)上誕生的，它涉及哲學(xué)、心理學(xué)、認(rèn)知科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、數(shù)學(xué)以及各種程學(xué)方法，這些學(xué)科為人工智能的研究提供了豐富的知識(shí)和研究方法。8.3.2人工智能技術(shù)第21頁(yè)/共49頁(yè)

人工智能的重點(diǎn)隨著時(shí)間的變化也在發(fā)生著很大的變化。目前對(duì)更好的理解人工智能有所幫助并且值得去研究的問(wèn)題有很多，主要有以下一些內(nèi)容：◆機(jī)器學(xué)習(xí)MachineLearning◆知識(shí)表示和推理KnowledgeRepresentationandReasoning◆規(guī)劃Planning◆知識(shí)獲取KnowledgeAcquisition◆智能搜索IntelligentSearch◆邏輯程序設(shè)計(jì)LogicProgramming◆軟計(jì)算SoftComputing8.3.2人工智能技術(shù)第22頁(yè)/共49頁(yè)

專(zhuān)家系統(tǒng)是人工智能在信息系統(tǒng)中的具體應(yīng)用，它是一個(gè)智能計(jì)算機(jī)程序系統(tǒng)，內(nèi)部存儲(chǔ)大量專(zhuān)家水平的某個(gè)領(lǐng)域知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)，決策者利用專(zhuān)家的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)可以解決相關(guān)領(lǐng)域的問(wèn)題。一般專(zhuān)家系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)庫(kù)、知識(shí)庫(kù)、推理機(jī)、解釋器及知識(shí)獲取五個(gè)部分組成。8.3.3專(zhuān)家系統(tǒng)技術(shù)第23頁(yè)/共49頁(yè)

數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)是面向主題的、集成的、時(shí)變的、非易失的并且隨時(shí)間而變化的數(shù)據(jù)集合。與其它的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)相比它具有四個(gè)特性：◆面向主題的：通常構(gòu)造數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的構(gòu)造是圍繞一些主題進(jìn)行的，如產(chǎn)品、客戶、銷(xiāo)售組織；◆集成的：通常構(gòu)造數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)是將多各數(shù)據(jù)源集成在一起進(jìn)行存儲(chǔ)，它使用數(shù)據(jù)清理和數(shù)據(jù)集成技術(shù)，確保命名約定、編碼結(jié)構(gòu)、屬性度量等的一致性?！魰r(shí)變的：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)從歷史的角度提供信息。數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)中的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)隱式或顯式地包含時(shí)間元素；◆非易失的：數(shù)據(jù)保持不變，按計(jì)劃添加數(shù)據(jù)，但是依據(jù)一定的規(guī)則，原數(shù)據(jù)不會(huì)丟失；8.3.4數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)技術(shù)第24頁(yè)/共49頁(yè)

數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)與日常操作數(shù)據(jù)庫(kù)是分離的，這是因?yàn)檫@兩種系統(tǒng)的數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)、內(nèi)容和用法都可能有不同。決策支持需要將來(lái)自異種源的數(shù)據(jù)統(tǒng)一，產(chǎn)生高質(zhì)量、集成的數(shù)據(jù)。相比之下操作數(shù)據(jù)庫(kù)只維護(hù)詳細(xì)的原始數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)在分析之前需要統(tǒng)一，由于兩個(gè)系統(tǒng)的功能大不相同需要不同類(lèi)型的數(shù)據(jù)，因此需要維護(hù)分離的數(shù)據(jù)庫(kù)。數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)利用多維分類(lèi)機(jī)制組織大量的動(dòng)作數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)，把觀察對(duì)象的屬性稱(chēng)為維。維可有層次結(jié)構(gòu)。目前數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的存儲(chǔ)主要有兩種實(shí)現(xiàn)方式，一種是關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)；另一種是用多維數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)。在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)方式中，一般采用星型、雪花型或兩都的混合模式來(lái)組織數(shù)據(jù)。而在多維數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)現(xiàn)方式采用數(shù)據(jù)立方體來(lái)組織數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的研究還不是很成熟，盡管出現(xiàn)了很多數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的產(chǎn)品，但是在統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)等方面還沒(méi)有完全成型，還有等進(jìn)一步發(fā)展。8.3.4數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)技術(shù)第25頁(yè)/共49頁(yè)

空間數(shù)據(jù)挖掘是指從空間數(shù)據(jù)庫(kù)中提取用戶感興趣的空間模式與特征、空間與非空間數(shù)據(jù)的普遍關(guān)系及其他一些隱含在數(shù)據(jù)庫(kù)中的普遍數(shù)據(jù)特征。從GIS數(shù)據(jù)庫(kù)中可以發(fā)現(xiàn)的主要知識(shí)類(lèi)型有：◆普遍的幾何知識(shí)◆空間分布規(guī)律◆空間關(guān)聯(lián)規(guī)則◆空間聚類(lèi)規(guī)則◆空間特征規(guī)則◆空間區(qū)分規(guī)則◆空間演變規(guī)則8.3.5數(shù)據(jù)挖掘與知識(shí)發(fā)現(xiàn)第26頁(yè)/共49頁(yè)

空間數(shù)據(jù)挖掘與知識(shí)發(fā)現(xiàn)是多學(xué)科和多種技術(shù)交叉綜合的一個(gè)領(lǐng)域，它綜合了機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)庫(kù)、專(zhuān)家系統(tǒng)、模式識(shí)別、統(tǒng)計(jì)、管理信息系統(tǒng)、等領(lǐng)域的有關(guān)技術(shù)，因而數(shù)據(jù)挖掘與知識(shí)發(fā)現(xiàn)方法是豐富多彩的。針對(duì)空間數(shù)據(jù)庫(kù)的特點(diǎn)，存在以下一些主要的數(shù)據(jù)挖掘與知識(shí)發(fā)現(xiàn)方法：◆統(tǒng)計(jì)方法◆歸納方法◆聚類(lèi)方法◆空間分析方法◆探測(cè)性的數(shù)據(jù)分析◆粗糙集方法◆去理論◆圖像分析的模式識(shí)別◆概念格方法8.3.5數(shù)據(jù)挖掘與知識(shí)發(fā)現(xiàn)第27頁(yè)/共49頁(yè)

空間知識(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及開(kāi)發(fā)方法8.3.5數(shù)據(jù)挖掘與知識(shí)發(fā)現(xiàn)第28頁(yè)/共49頁(yè)

開(kāi)發(fā)知識(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)時(shí)，有兩重要的問(wèn)題需要考慮，并做出選擇：◆是自發(fā)地發(fā)現(xiàn)還是根據(jù)用戶的命令發(fā)現(xiàn)自發(fā)地發(fā)現(xiàn)會(huì)得到大量不感興趣的知識(shí)，而且效率會(huì)很低；根據(jù)用戶全集執(zhí)行則發(fā)現(xiàn)的效率較高，速度較快，結(jié)果符合要求?！粝到y(tǒng)如何管理數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)本身具有數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)功能還是與外部數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)相連。系統(tǒng)本身具有數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)功能，系統(tǒng)整體運(yùn)行效率高，但是軟件開(kāi)發(fā)工作量大，不易更新；系統(tǒng)與外部數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)結(jié)合使用，整體的效率會(huì)稍低，但開(kāi)發(fā)工作量小，通用性好，易于及時(shí)吸收最新的數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)成果。8.3.5數(shù)據(jù)挖掘與知識(shí)發(fā)現(xiàn)第29頁(yè)/共49頁(yè)

命題:：命題是一個(gè)能夠決定是真還是假的陳述名，是一種陳述性的知識(shí)表達(dá)形式。語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)：

語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)是表示命題信息的一種經(jīng)典人工智能表示技術(shù)，最初主要用于自然語(yǔ)言理解的研究，由于其強(qiáng)大和直觀的表達(dá)能力，如今被廣泛地應(yīng)用于專(zhuān)家系統(tǒng)、自然語(yǔ)言理解等基于知識(shí)的系統(tǒng)中，是一種表達(dá)能力強(qiáng)而靈活的知識(shí)表示方法。第30頁(yè)/共49頁(yè)

語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)是通過(guò)概念及其主義關(guān)系來(lái)一種有向網(wǎng)絡(luò)圖，它是一個(gè)帶有標(biāo)示的有向圖；有向圖的節(jié)點(diǎn)表示各種事物、概念、情況、屬性、動(dòng)作、狀態(tài)等，弧表示節(jié)點(diǎn)之間的各種語(yǔ)義關(guān)系，指明它所連接的節(jié)點(diǎn)之間的某種語(yǔ)義關(guān)系；節(jié)點(diǎn)和弧必須帶有標(biāo)識(shí)，以便區(qū)分各個(gè)不同對(duì)象以及之間的各種不同的關(guān)系；因此一個(gè)語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)主要包括兩部分：事件，以及事件間的關(guān)系；從結(jié)構(gòu)上看，語(yǔ)義網(wǎng)格一般是由一些基本的語(yǔ)義單元構(gòu)成，這些最基本的單元用三元組表示為：

（節(jié)點(diǎn)1，弧，節(jié)點(diǎn)2）語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)：_基本概念第31頁(yè)/共49頁(yè)

若A、B表示兩節(jié)點(diǎn)，R表示A、B之間的某種語(yǔ)義關(guān)系，則語(yǔ)主義對(duì)就表示如下圖：語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)：_基本概念

把多個(gè)基本網(wǎng)元用相應(yīng)的語(yǔ)義聯(lián)系在一起時(shí)，就可以得到一個(gè)語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)。語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)有時(shí)也稱(chēng)為聯(lián)系網(wǎng)，這是因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)都是相連的，在語(yǔ)義上有一定的相關(guān)性。

例如，對(duì)于”鴕鳥(niǎo)是一種鳥(niǎo)“這一事實(shí)可表示為如下圖所示的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)：第32頁(yè)/共49頁(yè)

從功能上講，語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)可以描述任何事物之間的任意復(fù)雜關(guān)系。但是，這種描述是通過(guò)把許多基本語(yǔ)義關(guān)系關(guān)聯(lián)到一起實(shí)現(xiàn)的，基本語(yǔ)義是構(gòu)成復(fù)雜主義關(guān)系的基石，也是語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)知識(shí)表示的基礎(chǔ)。下面列出一些常用的語(yǔ)義關(guān)系。

(1)IS-A、A-Kind-OF、A-Member-Of和Instance-Of

這些關(guān)系一般描述的是事物之間的類(lèi)屬關(guān)系，IS-A和A-Kind-Of常寫(xiě)作為ISA和AKO；語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)：_基本事實(shí)的表達(dá)

ISA的含義為“是一個(gè)”，“……是……的一個(gè)實(shí)例”。表示一個(gè)事物是另一個(gè)事物的實(shí)例，指出一個(gè)類(lèi)的一個(gè)特定成員。例如“張強(qiáng)是一個(gè)人”可表示為如下所示的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)圖：第33頁(yè)/共49頁(yè)

AKO的直觀含義為“是一種”，表示一個(gè)事物是另一事物的一種類(lèi)型。AKO關(guān)系用來(lái)連接一個(gè)類(lèi)與另一個(gè)類(lèi)。它不用來(lái)表示特定個(gè)體之間的關(guān)系，它用來(lái)連接一個(gè)個(gè)類(lèi)和它的父類(lèi)，這里的個(gè)類(lèi)就是一個(gè)子類(lèi)。例如“鳥(niǎo)是動(dòng)物”可表示為如下所示的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)：語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)：_基本事實(shí)的表達(dá)

Instance-Of關(guān)系用來(lái)建立AKO關(guān)系的逆關(guān)系，表示一個(gè)事物是另一個(gè)事物的一個(gè)實(shí)例。例如“鳥(niǎo)是一種動(dòng)物”可表示為如下所示的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)圖：第34頁(yè)/共49頁(yè)

A-Member-Of的直觀含義是“是……的一員”，即表示一個(gè)事物是另一個(gè)事物的一個(gè)成員，反映了個(gè)體與集體（類(lèi)或集體）之間的關(guān)系。例如，“張三是工會(huì)會(huì)員”可表示為如下的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)：語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)：_基本事實(shí)的表達(dá)

(2)屬性關(guān)系屬性關(guān)系一般是表示事物和其屬性之間的關(guān)系。一個(gè)對(duì)象一般都有一個(gè)以上的屬性，而每個(gè)屬性又有一個(gè)值。屬性和值組合成特性。例如，一個(gè)小飛船屬性有：尺寸、重量、形狀和顏色等。常用的屬性一般都是的謂語(yǔ)或動(dòng)詞部分，如Have，Can，Is等。

Have:直觀含義是“有”，表示事物和屬性的占有關(guān)系。例如“小飛船有機(jī)翼”可表示為如下圖所示的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)：第35頁(yè)/共49頁(yè)

Can:直觀含義為“能”、“會(huì)”等，表示屬性和事物之間的能力或技能關(guān)系。如“小飛船會(huì)飛”可表示為如下所示的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)：語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)：_基本事實(shí)的表達(dá)

Is:含義比較豐富，可表示屬性和事物之間的關(guān)系比較多。例如“小飛船比較小”如果用Is表示的話可表示為如下所示的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò):

一個(gè)節(jié)點(diǎn)的屬性被一個(gè)后代節(jié)點(diǎn)所復(fù)制,稱(chēng)為繼承。除非有特例，否則可以假定一個(gè)類(lèi)的所有成員都會(huì)繼承它們超類(lèi)的所有特性。繼承在知識(shí)表達(dá)中是一種非常有用的工具，因?yàn)樗槐刂貜?fù)表達(dá)相同的屬性。由于許多復(fù)雜的關(guān)系都可以用一些節(jié)點(diǎn)和連接來(lái)表示，所以連接和繼承就為知識(shí)表示提供了一個(gè)很有效的手段。第36頁(yè)/共49頁(yè)(3)其他關(guān)系現(xiàn)實(shí)事物之間的關(guān)系多種多樣，除了上面給出的關(guān)系，還包括以下的主要關(guān)系?！舭P(guān)系：也稱(chēng)為聚類(lèi)關(guān)系，一般描述“部分和整體”之間的關(guān)系。它和類(lèi)屬關(guān)系的主要區(qū)別是包含關(guān)系一般不具有繼承性。例如Part-Of、Composed-Of可用來(lái)描述包含關(guān)系。對(duì)于“機(jī)翼是小飛船的一部分”和“小飛船由機(jī)翼和機(jī)身構(gòu)成”可分別表示為如下圖所示的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)。語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)：_基本事實(shí)的表達(dá)第37頁(yè)/共49頁(yè)

◆時(shí)間關(guān)系：表示事物之間的時(shí)間上的先后順序。如Before表示一個(gè)事件在另一個(gè)事件之前發(fā)生；After表示一個(gè)事件在另一個(gè)事件之后發(fā)生；At表示某一事物發(fā)生的時(shí)間等。◆位置關(guān)系：表示不同事物間的位置關(guān)系。如Location-on表示一個(gè)事物在另一個(gè)事物之上。類(lèi)似的有Location-at、Location-under、Location-inside、Location-outside等?！粝嗨脐P(guān)系：相似關(guān)系指不同事物在形狀、內(nèi)容等方面的相似或接近。如Similar-to可表示一個(gè)事物和另一個(gè)事物相似；Near-to表示一個(gè)事物和另一個(gè)事物接近等。語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)：_基本事實(shí)的表達(dá)第38頁(yè)/共49頁(yè)

語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)不公可以表示一個(gè)物體或者概念，也可以表示情況和動(dòng)作。與個(gè)體節(jié)點(diǎn)一樣，關(guān)系節(jié)點(diǎn)同樣可以劃分為概念節(jié)點(diǎn)和實(shí)例節(jié)點(diǎn)，實(shí)例節(jié)點(diǎn)和概念節(jié)點(diǎn)之間可以用ISA弧聯(lián)系。每一個(gè)動(dòng)作節(jié)點(diǎn)可以是某個(gè)概念的一個(gè)實(shí)例，可以有一組向外的弧，用以說(shuō)明與該實(shí)例有關(guān)的各種變量。例如事實(shí)“小燕子從春天到秋天占有一個(gè)巢”的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)如下圖所示。語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)：_表示情況和動(dòng)作

圖中設(shè)立了“占有權(quán)-１”節(jié)點(diǎn)，表示小燕子有自己的巢，當(dāng)然小燕子也可以有其它的東西，所以占有權(quán)-１只是占有權(quán)的一個(gè)實(shí)例。第39頁(yè)/共49頁(yè)

通常把有關(guān)的一個(gè)物體或概念，或一組有關(guān)的物體或概念的知識(shí)用一個(gè)語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示出來(lái)。不然的話，會(huì)造成過(guò)多的網(wǎng)絡(luò)，使問(wèn)題復(fù)雜化。與此相關(guān)的是尋找基本概念和某些基本弧的問(wèn)題。這被稱(chēng)之為“選擇語(yǔ)義基元”問(wèn)題。選擇語(yǔ)義基元就是試圖用一組基元來(lái)表示知識(shí)。這些基元描述基本知識(shí)，并以圖解表示的形式相互聯(lián)系。通過(guò)這種方式，可以用簡(jiǎn)單的知識(shí)來(lái)表達(dá)更復(fù)雜的知識(shí)。語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)：_表示情況和動(dòng)作第40頁(yè)/共49頁(yè)

語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)是一種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，節(jié)點(diǎn)之間以鏈相連。從本質(zhì)上講節(jié)點(diǎn)之間的連接是二元關(guān)系，因此語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)很適合于表示二元關(guān)系。但是一元關(guān)系和多元關(guān)系都可以用二元關(guān)系來(lái)表示。如一元關(guān)系“張強(qiáng)是一個(gè)人”用一元謂詞表示為MAN(Zhanaqiang)。用語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)就可以表示為如下圖所示：語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)：_多元語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的表示

如果要表示的事實(shí)是多元關(guān)系的，可以把這個(gè)多元關(guān)系轉(zhuǎn)化成一n組二元關(guān)系組合，或二元關(guān)系的合取。具體來(lái)說(shuō)多元關(guān)系R(X1,X2,…,Xn)總可以轉(zhuǎn)換成:

例如三根要線a,b,c組成一三角形。這可表示成TRIANGLE(a,b,c)。這個(gè)三元關(guān)系可轉(zhuǎn)換成一組二元關(guān)系的合取，即第41頁(yè)/共49頁(yè)

一個(gè)語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)可以有多個(gè)子網(wǎng)絡(luò)組成，這些子網(wǎng)絡(luò)之間也存在著與謂詞邏輯類(lèi)似的各種連接詞和量詞。語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)：_連接詞與量詞的表示

(1)合取如前所述，多元關(guān)系可以被轉(zhuǎn)換成一組二元合取，從而可以用網(wǎng)絡(luò)的形式表示出來(lái)。在語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)中如不加標(biāo)志，就意味著連接之間的關(guān)系是合取。

(2)否定為表示否定關(guān)系，可以采用﹁ISA和﹁PART-OF關(guān)系或標(biāo)注NEG界限，如下圖所示，其中(a)和(b)分別表示﹁(AisaB)和﹁(Bpart-ofC)。若要表示﹁[ISA(A,B)∩PART-OF(B,C)]如下c所示。第42頁(yè)/共49頁(yè)(3)蘊(yùn)涵在語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)中可和標(biāo)注ANTE和CONSE的一對(duì)連接在一起的封閉虛線來(lái)表示蘊(yùn)涵關(guān)系。ANTE和CONSE分別用來(lái)把與前提及與結(jié)果相關(guān)的鏈聯(lián)系在一起，例如：Everyonewholivesat37MapleStreetisaprogrammer可表示為如下所示的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)。語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)：_連接詞與量詞的表示第43頁(yè)/共49頁(yè)(4)量化語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)可以表示變量，這樣在推理過(guò)程中就存在對(duì)量詞進(jìn)行量化處理，因此就需要對(duì)量詞進(jìn)行表示。