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1、第12卷第5期遥感学报Vol.12,No.52008年9月JOURNALOFREMOTESENSINGSep.,2008文章编号:100724619(2008)0520766206空间智能:地理信息科学的新进展1,21,321黄波,吴波,刘彪,曹凯(11香港中文大学地理与资源管理系;21香港中文大学太空与地球信息科学研究所;31福州大学空间数据挖掘与信息共享教育部重点实验室,福建福州350002)摘要:在总结多年来研究GIS智能计算的理论与实践基础上,提出地理信息科学发展的新方向:空间智能。空间智能强调发现与应用空间模式,以增强GIS处理复杂数
2、据和解决复杂问题的能力。空间智能主要的技术体系由空间分析、空间优化和空间模拟三大模块构成,其技术基础包括空间统计与索引、智能代理、高级启发式,以及数学规划等系列智能技术。由于空间智能融合了机器学习、统计分析和人工智能等多个学科理论,面向解决实际工程需求中大量存在的复杂时空问题,因此理论上具有广阔的发展空间,实践上也有重大的应用需求。随着空间智能体系的完善和技术的进一步成熟,它将在实际应用中具有巨大的价值。关键词:空间智能;空间认知;自学习;空间优化中图分类号:P208文献标识码:A问题一直没能得到很好地解决。1引言地理信息科学的目的在于揭示地理
3、信息的产生机理,从而寻找出空间信息处理与分析的机制。因地理信息科学是GIS技术及其应用发展到一此,开展空间分析、模拟和再现地理现象的研究,进而定水平后的必然要求,它不是只满足于利用计算机在众多的空间数据中发现对地理现象起主导作用和技术来对地理信息进行可视化表达及其空间查询,有重要影响的空间模式和规律是极为重要的。然而,而是强调了地理信息系统的空间分析能力。目前,目前的GIS普遍缺少自我学习的能力,不能自我纠错地理信息科学在信息处理、存贮、提取以及管理和校正;不能通过经验改善自身的性能;不能自动获取分析等一系列基本问题上取得了长足的进展,并呈和发
4、现所需要的知识、模式和规则等。随着GIS应用现出网络化、开放性、虚拟现实、集成化和空间多维需求的多源化、复杂化、综合化和智能化,传统GIS技性等多元化的发展趋势,然而它的发展仍然面临着术的局限性表现得愈加明显。因此,开展空间信息的两大主要难题:一是在规模宏大、复杂多样的数据认知,时空过程表达、分析、模拟与决策支持等一些基中如何发现和应用空间模式。在现实生活中,很多本地学问题研究,探讨智能化的GIS技术的基本理[1]与地理相关的数据是一个庞大的数据集合,以区域论、技术方法和领域应用迫在眉睫。地理信息科和城市规划管理工作中城市人口研究为例,除了使学
5、是多学科交叉融合的系统科学,它的发展与一系列用有关于人口的GIS统计型数据外,还使用与之密的现代信息技术的进步息息相关。随着计算技术、人切关联的国内生产总值、工农业生产总值等社会经工智能与运筹学等领域的快速发展,这些领域里所取济统计型数据。这些数据之间具有多层次结构和得的一些最新进展给我们带来了新的思考方法。将逻辑关系,在这样的复杂情况下如何发现和应用的它们与地理信息科学的基本问题有效结合起来,可能空间模式?二是缺乏处理复杂空间问题的功能。在很大程度上能揭示地理信息的发生机理,极大地提GIS的主要功能还处于数据采集、管理与分析阶段,高空间信息认
6、知、时空过程分析与模拟的能力,从而缺乏复杂的空间决策支持能力。如空间组合定位产生新的研究领域:空间智能。收稿日期:2007207228;修订日期:2008203230基金项目:香港政府研究基金(RGC)资助。作者简介:黄波(1968—),男。香港中文大学地理与资源管理系副教授,研究方向为时空统计模型、空间优化、移动GIS以及图像处理等。已发表论文100多篇,其中SCI检索近50篇。©1994-2009ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://ww
7、w.cnki.net第5期黄波等:空间智能:地理信息科学的新进展767式和发展趋势的能力。图1还表明地学规律对空2空间智能的框架间智能过程具有巨大的影响,空间模式的发现与应用总是在先验的地学规律约束下进行的;空间智能把地理空间作为模型空间进行研究,通过智能计空间智能的基本概念来源于心理学,它主要指算、优化以及模式发现,形成具体化和系统化的知形象思维的智能,具有在复杂环境下准确感觉视觉识,从而发现地学规律。因此,空间智能可以看成空间的能力,并且能把所知觉到的表现出来,对色是联系空间分析与地学规律之间的桥梁。彩、线条、形状、形式和空间关系很敏感,有
8、辨别空间方位的能力。借鉴这个概念,本文提出地理信息科学的空间智能理论与方法,它的突出的特点是需要具备空间智能,即一种能够发现与应用空间模式能力,并能通
