《智能化空间分析》PPT课件

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1、第八章智能化空间分析8.1空间分析与人工智能8.2模糊空间分析8.1空间分析与人工智能随着GIS应用水平的提高，越来越多的复杂问题对GIS的空间分析功能提出了更高的要求。因此，地学工作者将模糊数学、神经网络、遗传算法等人工智能技术与GIS相结合，将数值计算与语义表达、形象思维等高级智能行为联系起来，通过模拟人脑判断与推理的行为与过程，处理复杂的数据，提高GIS空间分析的功能。一、智能化空间分析技术1智能化GIS智能化GIS是指与专家系统、人工神经网络、模糊逻辑、遗传算法等相结合的GIS，即人工智能技术在GIS中的应用。目前对智能化GIS有两种理解：（1）是指

2、在GIS系统中应用人工智能技术，建立智能化时空数据处理和分析模型，在人工智能理论支持下对时空信息进行处理和分析，即在地学规律指导下，结合具体的地学知识和地理信息，通过地学分析和GIS、人工智能等技术获得更精确的分析结果。（2）智能化GIS是GIS系统作为一种分析处理空间信息的通用技术应用于某一个领域，使管理水平、决策系统智能化。例如，在智能交通系统中，通过采用电子技术、地理信息系统技术、通信技术等高新技术对传统的交通运输系统及管理体制进行改造，形成一种信息化、智能化和社会化的新型现代交通系统。2智能化空间分析技术GIS空间分析是利用各种空间分析模型、空间操作

3、技术对海量的空间数据进行有效处理，发现新知识和规律，其中必然涉及各种智能分析方法的运用问题。智能化的空间分析方法可以解决更加复杂的地理问题，并且提高解决地理问题的效率和精度。从近几十年的发展来看，智能化空间分析方法主要经历了从决策树、基于知识的专家系统到基于智能计算分析方法的不同阶段。智能化空间分析重点要解决空间知识的发现、表达、推理与计算等问题。对于描述性知识来说，符号方法是一种重要的知识表达与推理手段，如逻辑（模糊与非模糊）、产生式系统、语义网、面向对象的技术以及综合方法等。基于知识的决策可以由以知识工程及人工智能理论为基础的决策支持系统来完成，智能知识

4、的表达与推理是智能化空间决策支持系统的核心。在人工智能中，地理现象、地理事实、地理概念、地理规律等统称地理知识，将地理知识应用在空间分析中则形成了“地理专家系统”。20世纪80～90年代，基于知识的地理专家系统是地理研究方法中比较流行的模式，例如wayre等人提出的有关铁路与高速公路交叉口安全管理与分析的基于知识的GIS；LamDavid等人将专家系统、神经网络与GIS相结合建立了用于环境管理的决策支持系统；南京大学开发的用于寻找地下水的专家系统等，都较好地解决了有关的非线性地理问题。美国学者James在1992年首次提出了智能计算技术的概念。智能计算以数据

5、为基础，即使在对象模型和边界条件不够精确和完整的情况下，也能够获得合理的解释，因此能够有效地解决系统中一些非线性和不确定性的问题。智能计算技术是基于计算的，或者基于计算和基于符号物理相结合的各种智能理论、模型、方法的综合集成，对于具有大规模并行分布式的结构性知识分析处理，具有其他技术无可替代的优越性。二、智能计算技术1人工智能技术的产生与发展智能是个体有目的的行为、合理的思维以及有效地适应环境的综合性能力。人工智能（artificialintelligence，AI）是指通过对人类智力活动奥秘的探索与记忆思维的研究，开发人类智力活动的潜能、探讨用各种机器模拟

6、人类智能的途径，使人类的智能得到物化、延伸和扩展的一门学科。它与生物工程和空间技术成为当今世界的三大尖端技术。人工智能发展简史年代主要发展方向1930～1940s理论思考1950s简单神经网络1960s启发式搜索1970s专家系统1980s神经计算、遗传算法和人工生命1990s遗传规划、模糊逻辑和混合智能系统主要事件：◆1930～40s，智能界主要进行机器智能的理论思考，数理逻辑和关于计算的新思想促成了人工智能的产生和发展。◆1946年第一台电子计算机ENIAC面世，为AI的产生奠定了必要的技术基础。◆1950年，英国数学家Turing在神经学和心理学的启发

7、下，提出了计算机能够思维的论断，把符号处理过程中的形式推理上升到思维的高度，为AI奠定了理论基础。◆1943年，McCullonch和Pitts根据动物神经元的生理特点提出了人工神经元的数学模型，即MP神经元模型，多个MP神经元组成的MP神经网络可以完成一些简单的逻辑功能。◆1950s开始，神经网络成为人工智能的主要研究领域，建立了第一个真正的人工神经网络模型，到60年代初，神经网络研究收到科学界的高度重视，人工智能研究进入高潮。◆1970s，专家系统在人工智能界显示出强大的生命力，建立了各领域的应用专家系统。◆1980年代，专家系统和知识工程在世界范围内得

8、到迅速发展，实现了从理论研究走向实际应用，从一般思维