基于知识与规则的路灯管理GIS应用数据模型研究
|
摘要
GIS应用数据模型是客观世界中相应系统经由观念世界到信息世界的映射，反映了人类对客观世界利用改造的能动作用，并且是GIS技术产生社会经济效益的关键所在，也是GIS生命力的重要保证，因此在GIS技术中占有重要地位，是GIS研究热点之一。
目前的GIS应用大多仅仅从应用的角度出发、以单个系统建设的眼光来看待GIS应用数据模型，已经出现了很多的问题和不足，如模型的灵活性、可扩展性较差等，严重影响了GIS应用向纵深发展。知识与规则是人类活动中所总结和归纳出高层次的内涵，随着GIS的发展，在知识与规则逐渐融入的情况下，形成基于知识与规则的GIS应用数据模型，使GIS由原来的单纯采集的、处理和分析地理空间数据的单一应用系统，逐渐发展为向提供专家知识、为空间决策支持服务的智能化服务系统。
本文针对路灯行业的特点，对现有的台区管理数据模型和路网管理数据模型两种应用数据模型进行了深入分析，指出这两种路灯管理GIS应用数据模型的灵活性、可扩展性不足等缺点，提出了把知识与规则引入路灯管理GIS的必要性和重要意义。本文描述和定义了路灯管理GIS中存在的知识与规则，提出了对其中存在的知识与规则的挖掘流程和方法。在对路灯管理GIS的知识与规则进行挖掘、表达处理之后，提出了一种基于“知识与规则”的路灯管理GIS应用数据模型，并给出了基于该数据模型下的路灯管理GIS应用软件的构建和实施。
GIS application data models are analog between phsical world and conceptual world and they reflect how human use the nature. They are of essential for GIS to create benefit both of society and economy, are of necessary for development of GIS, so they take an important role in GIS technology.
Most of today's GIS applications just are based on single application program and ignore GIS application data model, so there are some disadvantages of GIS, such as shortness of flexlity and extendness, and these disadvantages hold back badly the development of GIS. Knowledge and rules are higher essential which people explore and generalize from their work. With the development of GIS and knowledge and rules joined, GIS is destined to develop from a computer system that only gathers, disposes and analyzes geographical data to an intelligent system that provides experts' knowledge and services for spatial decision and support.
After analyzing deeply current application data models of streetlight management GIS, this thesis points out their disadvantage and necessity and importantness of using knowledge and rules in application data model of streetlight management GIS . A kind of application data model of streetlight management GIS based on knowledge and rules is brought forward after mining and expressing knowledge and rules in streetlight. At last, the thesis elaborates the process of constructing Nanjing streetlight management GIS which is based on application data model based on knowledge and rules.
目前的GIS应用大多仅仅从应用的角度出发、以单个系统建设的眼光来看待GIS应用数据模型，已经出现了很多的问题和不足，如模型的灵活性、可扩展性较差等，严重影响了GIS应用向纵深发展。知识与规则是人类活动中所总结和归纳出高层次的内涵，随着GIS的发展，在知识与规则逐渐融入的情况下，形成基于知识与规则的GIS应用数据模型，使GIS由原来的单纯采集的、处理和分析地理空间数据的单一应用系统，逐渐发展为向提供专家知识、为空间决策支持服务的智能化服务系统。
本文针对路灯行业的特点，对现有的台区管理数据模型和路网管理数据模型两种应用数据模型进行了深入分析，指出这两种路灯管理GIS应用数据模型的灵活性、可扩展性不足等缺点，提出了把知识与规则引入路灯管理GIS的必要性和重要意义。本文描述和定义了路灯管理GIS中存在的知识与规则，提出了对其中存在的知识与规则的挖掘流程和方法。在对路灯管理GIS的知识与规则进行挖掘、表达处理之后，提出了一种基于“知识与规则”的路灯管理GIS应用数据模型，并给出了基于该数据模型下的路灯管理GIS应用软件的构建和实施。
GIS application data models are analog between phsical world and conceptual world and they reflect how human use the nature. They are of essential for GIS to create benefit both of society and economy, are of necessary for development of GIS, so they take an important role in GIS technology.
Most of today's GIS applications just are based on single application program and ignore GIS application data model, so there are some disadvantages of GIS, such as shortness of flexlity and extendness, and these disadvantages hold back badly the development of GIS. Knowledge and rules are higher essential which people explore and generalize from their work. With the development of GIS and knowledge and rules joined, GIS is destined to develop from a computer system that only gathers, disposes and analyzes geographical data to an intelligent system that provides experts' knowledge and services for spatial decision and support.
After analyzing deeply current application data models of streetlight management GIS, this thesis points out their disadvantage and necessity and importantness of using knowledge and rules in application data model of streetlight management GIS . A kind of application data model of streetlight management GIS based on knowledge and rules is brought forward after mining and expressing knowledge and rules in streetlight. At last, the thesis elaborates the process of constructing Nanjing streetlight management GIS which is based on application data model based on knowledge and rules.
引文
[1]陈述彭，鲁学军，周成虎．地理信息系统概论．北京：科学出版社，1999．
[2]黄杏元，马劲松，汤勤．地理信息系统概论(修订版)北京：高等教育出版社 2001 P13．
[3]ESRI.Building a Geodatabase ESRI Press 1999.
[4]Michael Zeiler. Modeling Our World The ESRI Guide To Geodatabase Design. ESRI Press. 1999,7.
[5]余应刚，包世泰．新型GIS数据库—Geodatabase．广西师范学院学报 2000，Vol．17，No．4．
[6]程昌秀，周成虎，陆锋．ArcInfo8中面向对象空间数据模型的应用．地球信息科学 2002年3月No．1
[7]龚敏霞．AM/FM/GIS领域模型研究．南京师范大学学位论文，2002．
[8]杨品福．空间数据库中河网结构知识的挖掘．武汉大学学位论文，2001．
[9]王涛．数据挖掘在居民地和道路要素中的应用探讨．武汉大学学位论文，2001．
[10]http://www.stone-mti.com/web/software.htm
[11]张书亮，闾国年，龚敏霞．基于知识与规则的AM/FM/GIS研究，中国图象图形学报(B)，2001，Vol．6，No．9．
[12]闾国年，张书亮，龚敏霞．AM/FM/GIS建设过程存在的若干问题的讨论．中国图象图形学报，2001，Vol．6，No．9．
[13]马国春．基于GIS的城市配电网研究．南京师范大学学位论文，2000．
[14]文斌，温永宁，张书亮．基于AM/FM/GIS的路灯设备设施管理信息系统设计与实现．江苏测绘，2002年 Vol．25，No．1．
[15]耿国梁．面向对象技术在城市配电网GIS数据库中的应用．地球信息科学，2000，No．3．
[16]李晔，姚祖康．基于地理信息系统的道路设施空间数据库概念模型．中国道路学报．2000，Vol．13，No．3．
[17]耿国梁．基于UML的配电网地理信息系统设计研究．南京师范大学学位论文，2001．
[18]邸凯昌．空间数据发掘与知识发现，武汉：武汉大学出版社，2000．
[19]李德仁，程涛．从GIS数据库中发现知识．测绘学报，1995，Vol．24，No．1．
[20]Li Deren,Cheng Tao. Knowledge Discovery from GIS-Propostions on the use of KDD in an Intelligent GIS.In Proc. ACTES, The Canadian Conf. on GIS. 1994.
[21]邸凯昌，李德仁，李德毅，空间数据发掘和知识发现的框架 武汉测绘科技大学学报，Vol．22，No．4，1997．
[22]Li Deren,Di Kaichang, LiDeyi. A Framework of spatial data mining and knowledge discovery. In Proc. Int.Workshop on Image Analysis and Information Fusion(IAIF'97), Adelaide, Australia, Nov, 1997
[23]尹朝庆，尹皓．人工智能与专家系统．北京：中国水利水电出版社．2001．
[24]付炜．地理专家系统的知识表示与知识库组织．应用科学学报，1999，Vol．15，No．4．
[25]尤钟晓，卢章辉，岑文辉．面向对象的电力系统调度操作专家系统．电力自动化设备，1999，Vol．19卷，No．1．
[26]王萍、王利军、王险峰等．面向对象电网知识库系统的研究与实践．电力系统自动化，2002，Vol．26，No．11．
[27]张书亮，闾国年，龚敏霞，基于知识与规则的AM/FM/GIS研究，中国图像图形(B)，2001，Vol．6，No．9．
[28]徐战武，刘肖琳．基于主动知识库的地形图汉字注记智能提取方法．国防科技大学学报，2000，Vol．22，No．5．
[29]Rambaugh, J.et al., Object-Oriented Modeling and Design, Prentice-Hall, 1991.
[30]万小云．面向对象知识库管理系统中知识对象模型的设计．上海海运学院学报，2000，Vol．21，No．1．
[31]陈军．gis空间数据模型的基本问题和学术前沿．地理学报 1995，No．50(增刊)．
[32]刘春，从爱岩．基于“知识规则”的GIS水系要素制图综合推理．测绘通报，1999，No．9．
[33]周之英，现代软件工程(中)：基本方法篇．北京：科学出版社，2000．
[34]Prieto-Diaz, Rueben & Arango, Guillermo, Domain Analysis and Software Systems Modeling, Los Alamitos,CA:IEEE Computer Society Press, 1991.
[35]Shaw, Toward Higher-Level Abstraction for Software Systems, Data and Knowledge Engineering, 1991, 5.
[36]Roger S.Presman, Software Engineering, A Practitioner's Approach, McGraw-Hill, 1997.
[37]Philip A. Bernstein, etc, The Microsoft Repository, Proceedings of the 23rd VLDB (Very Large Data Bases)Conference Athens, Greece, 1997.
[38]Will Tracz. Confessions of a Used Program Sales man-Institutionalizing Software Reuse. Addison-Wesley Publishing Co., New York, NY, April 1995.
[39]Hafedh Mili et al. IEEE Transactions on Software Engineering, June 1995,21(6): 528-562.
[40]Ruben Bass, Rick Kazman, Architecture-Based Development, CMU/SEI-90-TR-21, Pittsburgh: CMU Software Engineering Institute, 1999.
[41]Sholom G. Cohen et al. Technical Report, CMU/SEI-91-TR-28, ESD-91-TR-28, June 1992.
[42]毛锋，沈小华，艾丽双．ArcGIS8开发与实践．北京：科学出版社，2002．
[43]党安荣，贾海峰等．ArcInfo8地理信息系统指南．清华大学人局环境研究中心．2001．
[44]李毅，吕珂．AF/FM/GIS应用中若干基本问题讨论．http://www.adamgraphics.com.cn/tyxw/.
[45]www.superfull.com/Documents/News/ChinaNewsContents/new6/CN6 gjdt(3).htm.
[46]《南京市城市道路照明设施管理规定》1999年6月．
[47]Cohen,Sholomg. Application of Feature-oriented Domain Analysis to the Army Movement Control Domain.Software Engineering Institute,Carnegie Mellon University, CMU/SEI-91-tr-2.8,ADA 2.T6590,1992.
[48]Mark A, Simos. Organization domain modeling(ODM):Formalizing the core domain modeling life cycle.www. asset. Com.
[49]Prieto-Diaz Ruben. Domain analysis:An introduction. ACM SIGSOFT Software Engineering Notes, 1990,15(2).
[50]张海潘，软件工程导论(第三版)，清华大学出版社，1998，1．
[51]Brumbaugh.David.E,C++面向对象的开发技术，电子工业出版社，1996，1．
[52]UML Proposal, Rational Software Corporation, http://www.rational.com.
[53]Rational公司UML数据建模解决方案，http://go8.163.com/～asiaalien/.
[54]Karl E.Wiegers著，译者：陆丽娜、王忠民、王志敏，软件需求(software requirements)，机械工业出版社，2000，7．
[2]黄杏元，马劲松，汤勤．地理信息系统概论(修订版)北京：高等教育出版社 2001 P13．
[3]ESRI.Building a Geodatabase ESRI Press 1999.
[4]Michael Zeiler. Modeling Our World The ESRI Guide To Geodatabase Design. ESRI Press. 1999,7.
[5]余应刚，包世泰．新型GIS数据库—Geodatabase．广西师范学院学报 2000，Vol．17，No．4．
[6]程昌秀，周成虎，陆锋．ArcInfo8中面向对象空间数据模型的应用．地球信息科学 2002年3月No．1
[7]龚敏霞．AM/FM/GIS领域模型研究．南京师范大学学位论文，2002．
[8]杨品福．空间数据库中河网结构知识的挖掘．武汉大学学位论文，2001．
[9]王涛．数据挖掘在居民地和道路要素中的应用探讨．武汉大学学位论文，2001．
[10]http://www.stone-mti.com/web/software.htm
[11]张书亮，闾国年，龚敏霞．基于知识与规则的AM/FM/GIS研究，中国图象图形学报(B)，2001，Vol．6，No．9．
[12]闾国年，张书亮，龚敏霞．AM/FM/GIS建设过程存在的若干问题的讨论．中国图象图形学报，2001，Vol．6，No．9．
[13]马国春．基于GIS的城市配电网研究．南京师范大学学位论文，2000．
[14]文斌，温永宁，张书亮．基于AM/FM/GIS的路灯设备设施管理信息系统设计与实现．江苏测绘，2002年 Vol．25，No．1．
[15]耿国梁．面向对象技术在城市配电网GIS数据库中的应用．地球信息科学，2000，No．3．
[16]李晔，姚祖康．基于地理信息系统的道路设施空间数据库概念模型．中国道路学报．2000，Vol．13，No．3．
[17]耿国梁．基于UML的配电网地理信息系统设计研究．南京师范大学学位论文，2001．
[18]邸凯昌．空间数据发掘与知识发现，武汉：武汉大学出版社，2000．
[19]李德仁，程涛．从GIS数据库中发现知识．测绘学报，1995，Vol．24，No．1．
[20]Li Deren,Cheng Tao. Knowledge Discovery from GIS-Propostions on the use of KDD in an Intelligent GIS.In Proc. ACTES, The Canadian Conf. on GIS. 1994.
[21]邸凯昌，李德仁，李德毅，空间数据发掘和知识发现的框架 武汉测绘科技大学学报，Vol．22，No．4，1997．
[22]Li Deren,Di Kaichang, LiDeyi. A Framework of spatial data mining and knowledge discovery. In Proc. Int.Workshop on Image Analysis and Information Fusion(IAIF'97), Adelaide, Australia, Nov, 1997
[23]尹朝庆，尹皓．人工智能与专家系统．北京：中国水利水电出版社．2001．
[24]付炜．地理专家系统的知识表示与知识库组织．应用科学学报，1999，Vol．15，No．4．
[25]尤钟晓，卢章辉，岑文辉．面向对象的电力系统调度操作专家系统．电力自动化设备，1999，Vol．19卷，No．1．
[26]王萍、王利军、王险峰等．面向对象电网知识库系统的研究与实践．电力系统自动化，2002，Vol．26，No．11．
[27]张书亮，闾国年，龚敏霞，基于知识与规则的AM/FM/GIS研究，中国图像图形(B)，2001，Vol．6，No．9．
[28]徐战武，刘肖琳．基于主动知识库的地形图汉字注记智能提取方法．国防科技大学学报，2000，Vol．22，No．5．
[29]Rambaugh, J.et al., Object-Oriented Modeling and Design, Prentice-Hall, 1991.
[30]万小云．面向对象知识库管理系统中知识对象模型的设计．上海海运学院学报，2000，Vol．21，No．1．
[31]陈军．gis空间数据模型的基本问题和学术前沿．地理学报 1995，No．50(增刊)．
[32]刘春，从爱岩．基于“知识规则”的GIS水系要素制图综合推理．测绘通报，1999，No．9．
[33]周之英，现代软件工程(中)：基本方法篇．北京：科学出版社，2000．
[34]Prieto-Diaz, Rueben & Arango, Guillermo, Domain Analysis and Software Systems Modeling, Los Alamitos,CA:IEEE Computer Society Press, 1991.
[35]Shaw, Toward Higher-Level Abstraction for Software Systems, Data and Knowledge Engineering, 1991, 5.
[36]Roger S.Presman, Software Engineering, A Practitioner's Approach, McGraw-Hill, 1997.
[37]Philip A. Bernstein, etc, The Microsoft Repository, Proceedings of the 23rd VLDB (Very Large Data Bases)Conference Athens, Greece, 1997.
[38]Will Tracz. Confessions of a Used Program Sales man-Institutionalizing Software Reuse. Addison-Wesley Publishing Co., New York, NY, April 1995.
[39]Hafedh Mili et al. IEEE Transactions on Software Engineering, June 1995,21(6): 528-562.
[40]Ruben Bass, Rick Kazman, Architecture-Based Development, CMU/SEI-90-TR-21, Pittsburgh: CMU Software Engineering Institute, 1999.
[41]Sholom G. Cohen et al. Technical Report, CMU/SEI-91-TR-28, ESD-91-TR-28, June 1992.
[42]毛锋，沈小华，艾丽双．ArcGIS8开发与实践．北京：科学出版社，2002．
[43]党安荣，贾海峰等．ArcInfo8地理信息系统指南．清华大学人局环境研究中心．2001．
[44]李毅，吕珂．AF/FM/GIS应用中若干基本问题讨论．http://www.adamgraphics.com.cn/tyxw/.
[45]www.superfull.com/Documents/News/ChinaNewsContents/new6/CN6 gjdt(3).htm.
[46]《南京市城市道路照明设施管理规定》1999年6月．
[47]Cohen,Sholomg. Application of Feature-oriented Domain Analysis to the Army Movement Control Domain.Software Engineering Institute,Carnegie Mellon University, CMU/SEI-91-tr-2.8,ADA 2.T6590,1992.
[48]Mark A, Simos. Organization domain modeling(ODM):Formalizing the core domain modeling life cycle.www. asset. Com.
[49]Prieto-Diaz Ruben. Domain analysis:An introduction. ACM SIGSOFT Software Engineering Notes, 1990,15(2).
[50]张海潘，软件工程导论(第三版)，清华大学出版社，1998，1．
[51]Brumbaugh.David.E,C++面向对象的开发技术，电子工业出版社，1996，1．
[52]UML Proposal, Rational Software Corporation, http://www.rational.com.
[53]Rational公司UML数据建模解决方案，http://go8.163.com/～asiaalien/.
[54]Karl E.Wiegers著，译者：陆丽娜、王忠民、王志敏，软件需求(software requirements)，机械工业出版社，2000，7．