Применение экспертных систем в гис

Эффективное использование и развитие ГИС невозможно без высокого уровня автоматизации и применения экспертных систем.

Экспертную систему в отличии от других автоматизированных систем на этапе использования отличают большая интеллектуальность, специализация и ориентация на решение задач в определенной области.

Экспертные системы можно рассматривать как класс автоматизированных информационных систем, содержащих базы данных и базы знаний, способных осуществлять анализ и коррекцию данных независимо от санкции пользователя, анализировать и принимать решения как по запросу, так и независимо от запроса пользователя и выполнять ряд аналитически-классификационных задач. В частности, ЭС должны разбивать исходную информацию на группы, консультировать, делать выводы, ставить диагноз, обучать прогнозированию, идентифицировать, интерпретировать и.т.д.

Преимуществами ЭС перед другими автоматизированными системами можно назвать:

- возможности решения, оптимизации получения оценок новых классов трудно формализуемых задач;

- обеспечение возможности пользователю вести диалог на естественном языке и применять методы визуализации информации для эффективного решения задач в своей предметной области;

- накопление данных, знаний, правил использования знаний, правил самообучения ЭС для получения более достоверных и квалифицированных выводов или решений;

- решение вопросов или проблем, которые сам пользователь не в состоянии решить из-за отсутствия необходимой информации или ее многообразия, длительности обычного решения;

- возможность создания индивидуальных специализированных ЭС за счет использования развитых инструментальных средств и личного опыта пользователя разработчика этой системы.

Эффективность применения ЭС в ГИС не обуславливает их использование во всех случаях. По сравнению с базами данных ЭС предъявляют более жесткие требования к организации решения задач, к наличию необходимого минимума данных и нормализованных данных.

Существует большое число ЭС, различающихся функциональными возможностями и методами принятия решений.

Планирующие ЭС предназначены для выработки программы действий, необходимых для достижения определенных целей.

Прогнозирующие ЭС должны предсказывать сценарии будущего, основываясь не событиях прошлого и настоящего. Для этого в прогнозирующих ЭС используются динамические параметрические модели. Диагностирующие ЭС имеют способность находить причины анормальности наблюдаемых явлений. Основой для анализа служат наборы данных, с помощью которых выявляются отклонения от эталонного поведения и в результате ставится диагноз.

Можно выделить несколько групп задач, требующих применения экспертных систем в ГИС:

- обработка видеоизображений;

- преобразование растровых изображений в векторные графические модели;

- обработка картографической информации;

- обработка разнородной информации;

- построение моделей объектов или местности;

- анализ моделей ГИС;

- получение решений на основе геоинформации.

Главной проблемой при создании ЭС в ГИС остается разработка моделей пространственных данных, требуемых для объединения внутри ГИС данных дистан3ционного зонирования и картографической основы.

Для ГИС созданы ЭС, применяемые для решения разных задач: получения композиции карт, выделения элементов нагрузки, получения тематических карт, поддержки принятия решений, построения оверлейных структур и др.

Можно выделить три типа ЭС для ГИС:

- на уровне сбора информации – системы автоматизированного распознавания образов при обработке снимков или сканированных картографических данных;

- на уровне моделирования или композиции карт – ЭС автоматизированного редактирования картографических данных, оценки качества редактирования. Для урпалвнения и принятия решений применяются также ЭС всесторонноего анализа атрибутивных данных, данных о зпросах пользователей. О посредниках и т.п.;

- на уровне представления данных – ЭС для генерации карт, размещения названий, создания издательских оригиналов.

Разработан ряд производственных ЭС для решения задач ГИС:

- MAPEX – автоматическая генерация и работа с данными цифрового линейного графа Геологической службы США масштаба 1:24000. основана на правилах, данные генерализируются в масштабе 1:250000;

- AVTOMAP – размещение названий. Использует эвристические знания на основе известных процедур и условных знаков. Небольшая серия точных знаний (около 30) содержится в базе знаний. Вначале комментируются элементы местности, затем особенности точек и линий;

- GES – прототип картографической ЭС. Используется Управлением по энергетическим, минеральным и природным ресурсам Канады в качестве консультанта для к5артографов при создании электронного атласа Канады. Управление географической базой данных и запросы к ней относятся к фундаментальным операциям любой ГИС.

Среди специализированных ЭС можно отметить:

- OPBI – контроль за доставками ресурсов окружающей среды в Португалии. Использует свойства систем классификации данных окружающей среды, обеспечивает принятие решений, включает программу синтаксического анализа естественного языка, меню-программы обработки входных данных жесткого формата, средства аргументации по этапам,;

- LOBSTER – интеллектуальный интерфейс пользователя к системе управления базой пространственных данных;

- KBGIS – для ускорения поиска в больших базах географических данных. База данных представляется в виде четырехуровневого дерева;

- SRAC – рабочее место сбора пространственных данных. Запрос не географическую базу данных осуществляется не естественном языке.

ЭС для принятия географических решений:

- ASPENEX – контроль вида деревьев (осин) в Николетском национальном лесу и связь с ГИС;

- EXSYS – создание интерфейса пользователя, базы правил и связи между программами;

- URBYS – территориальное планирование и анализ городских территорий;

- AVL 2000 – автоматическое определение местоположения транспортного средства и навигации. Использует данные глобальной навигационной спутниковой системы в реальном масштабе времени;

- GEODEX – оценка землепользования. В ней предусмотрены формирование прямой цепочки для выявления непригодности участков и доказательства из несоответствия ограничивающим условиям в географической базе данных.

Существует также класс консультативных ЭС, которые позволяют улучшить процесс принятия решений, формализовать геоинформационные знания и устранить неопределенности в данных.