Експертні системи, географічні інформаційні системи і системи підтримки рішень. 


Мы поможем в написании ваших работ!



ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Експертні системи, географічні інформаційні системи і системи підтримки рішень.



 

Як відомо, кінцевою метою використання будь-якої інформаційної системи є прийняття деякого рішення. На цьому рівні закінчується логічна послідовність наукових досліджень з метою управління, планування, проектування і прогнозування. Геоінформаційна система виявляються дуже корисним засобом підтримки просторових рішень. З такими рішеннями пов’язані проблеми оптимізації розміщення підприємств, удосконалення територіальної структури сфери обслуговування, розробка проектів раціонального природокористування тощо. В цій області помітився синтез ГІС-технології з технологією штучного інтелекту з метою розробки географічних експертних систем і просторових систем підтримки рішень.

Штучний інтелект можна визначити як програмну систему, яка імітує на комп’ютері мислення людини. Для створення такої системи потрібно вивчити процес мислення людини-спеціаліста, який вирішує конкретні завдання або приймає конкретні рішення в певній області, визначити основні моменти цього процесу і розробити програмні засоби, які будуть відтворювати їх на комп’ютері.

Конкретні сфери діяльності людини, в яких можуть застосовуватися системи штучного інтелекту, називаються предметними (проблемними)областями. Приклади предметних областей: управління військовими містечками (гарнізонами), навчальними центрами (полігонами); планування будови військових об’єктів; планування оптимального переміщення військ (сил); природо-використання, охорона навколишнього середовища, тощо. Створення єдиної системи штучного інтелекту, яка б охоплювала всі предметні області – практично неможливо так, як для рішення всіх можливих завдань у всіх предметних областях потрібна безмежна кількість факторів і правил. Тому, з практичних міркувань звичайно вибирають предметні області, в яких обсяг інформації підлягає управлінню.

Система штучного інтелекту, яка створена для вирішення завдань в конкретній проблемній області називається експертною системою (ЕС). Інші визначення:

1. Експертна система – система, що поєднує можливості комп’ютера зі знаннями і досвідом експерта в такій формі, що система може запропонувати пораду або здійснити вирішення поставленої задачі.

2. Експертна система – це система, яка має справу з нелегкими задачами зі складної області, та працює з такими типами задач, як інтерпретація, діагностика, передбачення, навчання, моніторинг, конструктивність тощо. Експертна система має експертні правила, володіє фундаментальними правилами та принципами з предметної області. Вона навчається на новому досвіді, може думати за аналогією і сприймати опис задачі у вільних термінах, перетворюючи його у своє внутрішнє подання, яке дозволяє обробляти його у відповідності з моделлю подання знань. Структура експертної системи наведення на рис. 8.8.

Така система складається з кількох основних блоків які ми розглянемо більш докладно. Блок подання знань або база знань – головний блок експертної системи, в якому накопичуються знання про конкретну предметну область.

Формування цього блоку здійснюється з урахуванням двох умов:

1. Забезпечення можливості повного опису всього переліку об’єктів, понять, категорій та їх взаємозв’язків.

2. Адекватна інтерпретація всіх знань на основі моделей, що закладені в даний блок. Ці моделі повинні включати як об’єктивні закономірності, що характерні для даної предметної області, так і суб’єктивні, що базуються на досвіді, знаннях і інтуїції окремих експертів.

Блок механізму логічного виводу – блок, що на основі взаємодії з блоком подання знань дозволяє отримувати нові відомості, які не містяться в базі знань.

Блок робочої області – спеціальний блок, в якому відбувається весь процес вирішення задачі, яка поставлена перед експертною системою. В нього вводиться опис задачі, яка вирішується, дані і правила з блоком подання знань та блоком механізму логічного виводу.

 

 

 
 

 

 


 

 

Інші блоки – блок мови високого рівня, блок пояснення логіки рішення, блокпоповнення і модернізації – призначені для взаємодії з користувачем і модифікації бази знань, яка існує. Сьогодні особливу актуальність мають системи поради, які є різновидом системи підтримки прийняття рішень. Система поради призначена для відпрацювання та подання користувачу поради або кількох альтернативних варіантів рішень. В той же час, право вибору конкретного рішення залишається за користувачем. Найбільш перспективна сфера застосування системи поради – складні об’єкти, якими безумовно є географічні об’єкти.

Складні об’єкти управління мають наступні особливості:

- не всі цілі вибору рішень і умов, які керуються і впливають на цей вибір, можуть бути виражені у вигляді кількісних співвідношень;

- відсутній повністю, або є дуже складним формалізований опис процесу управління;

- значна частина інформації, що необхідна для математичного опису об’єкту, існує в формі уяви і побажань спеціалісті-експертів з даної області;

- побудова точних математичних моделей складних об’єктів, які можна експлуатувати на сучасних ПЕОМ, або ускладнена, або зовсім неможлива.

Головна частина системи порад – нечітка модель управління. Нечітка логіка використовується тут для формалізації нечітких понять, з точки зору їх тематики, і забезпечує ефективну обробку якісної інформації разом з чіткими, кількісними даними (рис. 8.9).

Розглянуті технології штучного інтелекту часто включаються в більш загальне поняття “система підтримки прийняття рішень”.

 

 

 
 

 

 


Від’ємною рисою систем прийняття рішень (всіх технологій штучного інтелекту) є наявність в них спеціального блоку – бази знань, що забезпечує інтелект такої системи. Фахівці вказують чотири особливості знань, якими вони відрізняються від даних: внутрішня інтерпретуємість, структурованість, зв’язаність, активність.

На сучасному етапі розвитку географії, як науки про зв’язки об’єктів місцевості, дуже цінними є класифікаційні можливості експертних систем. Експертна система здатна здійснювати складну класифікацію географічних об’єктів за різними параметрами. Крім того, важливим класом задач, що вирішуються за допомогою експертних систем, є задачі прогнозування. Тут експертна система, використовуючи свої знання про структуру об’єкту, його елементи та їх взаємодію і вплив на функціонування усієї системи, може давати прогноз розвитку географічного об’єкту.

Крім того, велике значення експертні системи мають при використанні їх сумісно з геоінформаційними системами, при цьому підвищується ефективність роботи ГІС. Експертна система може підказати користувачу, яка інформація потрібна йому для вирішення того чи іншого завдання. Шляхом вказування на наявність тісних зв’язків між потрібними і іншими даними, що зберігаються в пам’яті комп’ютера, експертна система допомагає будувати адекватні інформаційні моделі складних географічних об’єктів, незалежно від рівня компетентності дослідника. Маючи знання про зв’язки та пропорції розвитку різних елементів географічних об’єктів, експертна система може здійснювати контроль за коректністю потоку інформації, що поступає у геоінформаційну систему і, навіть, відтворювати недостатні (відсутні) дані.

Наступним найбільш перспективним напрямком синтезу технологій штучного інтелекту і геоінформаційних систем є просторові системи підтримки рішень.

ГІС і просторові системи підтримки рішень. Як вже відмічалося, просторова система підтримки рішень включає в себе широкий клас технологій орієнтованих на надання різної допомоги користувачу, який вирішує складні, погано структуровані проблеми. Такі проблеми не настільки унікальні, щоб розробляти для їх вирішення унікальний методичний апарат і, в той же час, не настільки типові, щоб застосовувати до них всі існуючі жорсткі схеми рішення. Слід відмітити, що будь-яка комп’ютерна система, починаючи з простішою системи управління базами даних і закінчуючи програмними засобами математичного моделювання та оптимізації, може “здійснювати підтримку” в процесі прийняття рішення. Однак, у випадку прийняття просторових рішень потрібно те, що є у розпорядженні виключно ГІС – здатність інтегрувати різну просторово розподілену інформацію про географічне середовище і подавати його користувачу у вигляді комп’ютерних карт і атласів. І хоча аналітичні можливості геоінформаційних систем обмежені, їх комбінація з програмними комплексами математичного моделювання та технологіями штучного інтелекту (експерті і системи поради) породжує суттєво новий вид інформаційної технології – просторові системи підтримки рішень. В цих системах завдяки наявності функціонального зв’язку між просторовими даними і просторовими моделями (імітаційні або оптимізаційні) створюється інтегроване інформаційно-аналітичне середовище, яке сприяє прийняттю складних просторових рішень. У загальному виді структура такого середовища приведена на рис. 8.10.

 

 
 

 

 


З метою підтвердження всього викладеного раніше наведемо деякі приклади застосування просторових систем підтримки рішень, в яких геоінформаційна система відіграє ключову роль:

· оптимізація територіальної і галузевої структури регіональних промислових комплексів;

· просторовий аналіз ступеню аварійного ризику перевезення екологічно небезпечних матеріалів;

· обґрунтування раціонального використання земельних ресурсів;

· інтегральна оцінка територій і географічна експертиза;

· територіальна організація сфери обслуговування і геомаркетинг;

· планування операцій (бойових дій);

· логістика.

Існуючі сьогодні геоінформаційні системи за своїми можливостями розподіляються на дві великі групи: ГІС професійного рівня та ГІС настільного типу. Розглянемо їх загальну характеристику окремо для кожного з двох цих типів систем.

ГІС професійного рівня. Це потужні системи, які створені для робочих станцій мережного використання і які підтримують багаточисельні додатки. Вони включають блоки цифрування картографічних матеріалів у різних режимах, підтримують велику кількість зовнішніх пристроїв, мають багато-віконний режим роботи, допускають настроювання меню, дозволяють вбудовувати програми користувачів на мовах високого рівня. Частина з них має версії для персональних комп’ютерів, однак вони менш швидкі та мають дуже обмежений набір функцій. До цього типу геоінформаційних систем відносяться ГІС фірм INTERGRAPH, SYSSCAN, GDS, ESRI.

ГІС настільного типу. Такі геоінформаційні системи орієнтовані на персональні комп’ютери. До них відносяться зарубіжні ATLASGIS, МарInfo і Панорама. Вони не мають або мають в обмеженому режимі мережну підтримку, обмежені засоби вводу і виводу інформації. Цей тип ГІС дуже слабкий, у порівнянні з професійними системами, він має обмежені можливості аналізу даних. В основному, геоінформаційні системи цього типу призначені для навчальних і довідково-інформаційних цілей, їх вибирають користувачі, коли не потрібні потужність та інтелектуальність повномасштабних геоінформаційних систем.

Розглянемо спочатку коротко основні характеристики найбільш поширених ГІС, що відносяться до геоінформаційних систем професійного рівня.

INTERGRAPH (МGE). Модульна ГІС фірми INTERGRAPH, яка має назву (МGE), працює на робочих станціях під управлінням операційної системи UNIX. В якості сервера використовується потужна ПЕОМ RISС-архітектури. Робочі станції можуть об’єднуватися в системи за допомогою мережі. Програма МGE складається з окремих модулів, що призначені для вирішення спеціалізованих задач. В залежності від конкретних умов замовників з цих модулів може бути скомпонована система, яка має максимально необхідну конфігурацію. Спільними для всіх варіантів є модулі вводу/виводу, менеджер проектів, обробки запитів до баз даних, тощо.

Цей програмний пакет надає користувачам:

· можливості створення, запитів, аналізу і відображення топологічних структурованих географічних даних;

· засоби для створення і аналізу простих мереж;

· засоби для швидкого аналізу даних на мережі чарунок апроксимації, побудову шляху;

· засоби для інтеграції даних, включаючи перетворення проекцій;

· засоби вводу даних, в тому числі польових вимірів;

· засоби для складання спеціальних карт;

· засоби цифрового моделювання місцевості для створення цифрових моделей місцевості;

· засоби обробки зображень для інтегрування векторних і растрових даних.

Для зберігання і обліку географічною інформацією розроблено формат SIF. Цей формат підтримує як двовимірні, так і тривимірні картографічні зображення, ураховує картографічні проекції для окремого тематичного шару, підтримує складні складові об’єкти.

До складу базового пакету входить:

MicroStation – графічний пакет для обробки інформації у векторному форматі (CAD), що підтримує зв’язок з реляційними базами даних. Є вбудовано мова MDL, яка є розширенням стандарту ANSIC.

IRAS – растровий графічний редактор, який забезпечує ввід інформації зі сканера, конвертування даних у різні растрові формати, а також обробку графічних даних, що подані одночасно у векторному та растровому форматах.

ORACLE – реляційна база даних. RISС – засіб зв’язку між реляційними базами даних різних виробників, які підтримують різні модифікації SQL.

Базова конфігурація дозволяє додавати нові програмні засоби.

ARC/INFO – система, яка дозволяє працювати з будь-якими видами інформації, що мають просторову прив’язку. За її допомогою можна легко отримати в цифровій формі карту, схему, рисунок, ввести табличні, статистичні та інші тематичні дані. ГІС складається з систем: введення даних, виводу даних, редагування та зберігання даних, аналізу даних, перетворення даних, передачі їх по мережі.

Програмне забезпечення ARC/INFO існує в двох варіантах: для персональних комп’ютерів і для робочих станцій, що працюють під операційною оболонкою UNIX і базуються на RISC-процесорах. Структура пакету модульна. Основні модулі наступні:

STARTER KIT – базовий модуль, що здійснює управління програмою в цілому;

ARCEDIT – модуль, що забезпечує введення даних у векторному форматі з дигітайзера, автоматичне відстеження і виправлення помилок цифрування;

OVERLEY – модуль, який дозволяє працювати з багатошаровими картографічними структурами, а автоматичному режимі фіксувати перетин різних об’єктів, отримувати різні картографічні об’єкти при накладанні кількох карт;

DATA CONVERSION – модуль, що забезпечує відкритість системи, переведення даних з формату системи АRC в інші відомі формати (DXF, ASCII, тощо);

ARC PLOT – модуль, що забезпечує роботу з вже створеною системою, запити до будь-якого картографічного шару і до бази даних;

TABLES – модуль для створення тематичної бази даних в формати DBF;

NET WORK – модуль, що дозволяє працювати з географічною мережею: транспортна, комунікаційна, річна тощо (вирішувати задачі оптимізації).

Програмний продукт ARC/INFO був розроблений інститутом ESRI (США) протягом 15 років. Пакет постійно оновлюється і доповнюється сучасними засобами роботи з геоінформаційною системою. Існують спеціалізовані програмні модулі для вирішення суто військових завдань (Militari Analyst).

Розглянемо тепер основні характеристики ГІС настільного типу.

Геоінформаційна система WINGIS розроблена австрійською фірмою PROGIN. В ній реалізована ідея багатовіконної обробки векторних, растрових і табличних даних з використання системи WINDOWS. Система поєднує в собі базу даних та графічний редактор. База даних основана на реляційній системі управління базами даних – SQL.

Експорт і імпорт даних може здійснюватися або через ASCII – формат з послідуючим перетворення у графічну форму і інформацію бази даних, або через формат DXF для векторної графіки, формат ВМР – для растрової графіки і формати баз даних – DBASEIII.

Графічний редактор підтримує кілька рівнів вкладання даних. Кожна карта або план відповідає поняттю проекту. З проектом може бути пов’язано кілька баз даних. Всередині проектів графічні дані розподіляються на шари, які, в свою чергу, можуть бути пов’язані в нові оверлейні шари. Графічні дані всередині шарів складаються з графічних об’єктів: точка, лінія, полігон, текст, символ.

Геоінформаційна система „Панорама” (Росія) – призначена для вирішення на базі персонального комп’ютеру наступних задач:

· створення, відображення і редагування електронних карт за вихідними картографічними матеріалами;

· зшивка різних номенклатурних аркушів (до 255), що містять до 255 шарів тематичної інформації, до 65535 видів об’єктів і до 65535 видів характеристик об’єктів;

· подання картографічної інформації за допомогою бібліотеки умовних картографічних позначень;

· нанесення оперативної обстановки користувачем на карту, її збереження, відображення і редагування;

· виконання розрахункових операцій.

Геоінформаційна система MAPINFO є настільною картографічною системою, яка не вимагає ніяких додаткових технічних засобів крім ПЕОМ. Система працює в операційній системі WINDOWS, WINDOWS NT. Реляційна база даних текстової інформації сумісна з базами даних SQL, DBASF, Excel, Lotus. Графічна база даних припускає обмін інформацією через формат DXF.

Система підтримує концепцію шарів інформації. З кожним шаром інформації у MapInfo пов’язана табличка в реляційній базі даних. Система має механізм перетворення даних у різні системи координат, дозволяє обчислювати відстань, площі, будувати графіки, гістограми, виконувати вибірку даних за комплексним запитом. Розробник програмного продукту - фірма Mapping Information Systems Corporation (США). ГІС MapInfo постачається окремим модулем, а у випадку використання MapInfo в мережі – постачається додаткове мережне програмне забезпечення. В базовий комплект системи не входить компілятор мови для додатків MapBasic.

MapInfo – багатовіконна система з меню, вона має інтерфейс в якому використовують діалогові вікна і списки вибору, що випадають. В будь-який момент часу MapInfo використовує маленьке вікно – інструментальну палетку, в якому знаходиться список команд, що доступні в даний час.

ГІС MapInfo використовує два підходи до пошуку даних. В першому випадку у користувача запрошується логічний вираз для пошуку, або специфікація поля. Логічний вираз може бути вбудований, або може бути складений з набору, що пропонує меню, яке випадає. Набір містить широкий ряд операцій і математичних функцій. Другий метод використовує мову SQL за допомогою якої будується запит на перевірку або пошук.

За рахунок додатків, які створюються на мові MapBasic, може бути розширений перелік форматів експорту/імпорту даних.

ATLAS GIS – є програмним продуктом компанії Strategic Mapping Ins (США). ATLAS GIS – модульна система. Базовий модуль має назву ATLAS GIS, додаткові модулі - ATLAS РRО, АTLAS MapMaker. Система включає в себе: цифрування і редагування карт, ввід/вивід карт, можливість використання до 250 шарів, вбудовані географічні бази даних, функції просторового аналізу, підтримка пристроїв вводу/виводу.

ATLAS РRО здійснює аналіз графічних даних і мереж, оформлення карт, має вбудовані географічні бази даних, забезпечує складання спеціальних карт, оформлення карт, підтримку пристроїв вводу/виводу.

До функцій аналізу системи відносяться, насамперед, аналіз перекриття полігону, створення буферних зон.

ATLAS MapMaker – модуль, що працює у середовищі Windows для складання статистичних карт. В нього входить вбудований генератор поверхонь, засоби побудови картограм і картодіаграм, засоби тривимірного картографування.

ATLAS GIS має бібліотеку умовних позначень і може створювати нові за допомогою користувача. Імпорт/експорт графічних даних здійснюється в формати TIGER, ETAK, GDT, DIME, ZIP, DGL.

Завершуючи розгляд цього питання потрібно відмітити наступне. Сьогодні для вирішення завдань аналізу інформації та підтримки процесу прийняття рішень використовують експертні системи та системи підтримки рішень. Розглянуто їх складові та сутність процесу функціонування. Але для аналізу просторової інформації та подальшого прийняття рішення на її основі використовують геоінформаційні системи та просторові системи підтримки рішень. Розглянуто можливий склад просторові системи підтримки рішень та коротко дана характеристика найбільш відомим зарубіжним геоінформаційним системам, які можуть бути їх складовою.

 

Питання.

1. В чому полягає причина більшості невдач під час створення нової геоінформаційної системи?

2. Чому ми повинні розглядати системне проектування для геоінформаційної системи? Для чого необхідно знати можливості ГІС, коли ми виконуємо проектування системи?

3. Сутність технічного та організаційного проектування геоінформаційних систем, в чому полягає різниця між ними?

4. В чому полягає ідея життєвого циклу системи, її призначення? Основні недоліки лінійної моделі життєвого циклу геоінформаційної системи?

5. Внутрішні учасники організаційного оточення геоінформаційної системи, їх завдання?

6. Зовнішні учасники організаційного оточення геоінформаційної системи, які завдання вони виконують?

7. Спрощена модель проектування геоінформаційної системи, її основні етапи?

8. Сутність концептуального проектування геоінформаційних систем, його особливості?

9. В чому полягає сутність спіральної моделі проектування геоінформаційної системи? Її переваги перед лінійною моделлю життєвого циклу геоінформаційної системи?

10. Опишіть можливі кроки початкового проектування геоінформаційної системи з використанням спіральної моделі проектування?

11. Що таке просторово-інформаційні продукти та як вони впливають на процес створення та впровадження геоінформаційної системи?

12. Назвіть можливі помилки проектування, поясніть їх сутність?

13. Експертна система, її сутність та складові. Можливі області використання експертних систем?

14. Просторові системи підтримки рішень, їх структура. Назвіть приклади їх застосування де геоінформаційна система відіграє ключову роль?

 

_______________

 

 


 



Поделиться:


Последнее изменение этой страницы: 2017-02-07; просмотров: 310; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 44.223.5.218 (0.071 с.)