地理案例推理及其應(yīng)用_杜云艷.pdf

第5 7卷 第2期 2 002 年 3 月 地 理 學(xué)報(bào) ACTAGEO GRAP HICASI NIC A V ol石7 N oZ Ma r o 2002 地理案例推理及其應(yīng)用 杜云艷 周 成虎 邵全琴 蘇奮振 史忠植 2 葉 施仁 2 l 中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所 資源與環(huán)境信息系統(tǒng) 國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 北京1 00 10 1 2 中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所 北京 10 X 81 摘要 由于案例推理接近于人類(lèi)認(rèn)識(shí) 解決問(wèn)題最原始的思維方式 具有在無(wú)法獲取機(jī) 理模 型 確定規(guī)則或統(tǒng)計(jì)模型時(shí) 采用簡(jiǎn)單的歷史相似性實(shí)現(xiàn)問(wèn)題的 定量求解和預(yù)測(cè) 的特點(diǎn) 成 為當(dāng)前人工智能中備受關(guān)注的領(lǐng)域 在討論案例推理 方法發(fā)展的基礎(chǔ) 上 探討應(yīng)用案例推理 進(jìn)行地學(xué) 問(wèn)題求解的具體方法 從地學(xué)數(shù)據(jù)分析的角度 提出 了地理案例推理 并結(jié)合地理案 例的特點(diǎn) 具體討論了地理案例 的表達(dá)模型和推理模型 最后結(jié)合 東海中心漁場(chǎng)預(yù)報(bào) 的實(shí)際 工作 給出這種方法的具體應(yīng)用實(shí)例 關(guān) 鍵 詞 人工智能 地理案例推理 表達(dá)模型 推理模型 東海 中心漁場(chǎng) 中圖分類(lèi)號(hào) P20 8 1 引言 2 0世紀(jì)9 0年代以來(lái) 人工智能向兩個(gè)大的方 向發(fā)展 一方面 基于數(shù)據(jù)挖掘和分 析的計(jì)算智 能成為新的發(fā)展 方向 川 另一方面 傳統(tǒng)人工智能領(lǐng)域基于相似性的推理越 來(lái) 越受到重視 從 而提出基于案 例的推 理方法 Ca s e一B a se d Re a so n i n g 簡(jiǎn)稱(chēng) CBR C B R用以往案例 的知識(shí)或信 息進(jìn)行相似案例 的問(wèn)題求解 可 以克服專(zhuān)家系統(tǒng)面臨的難 題 具有簡(jiǎn)化知識(shí)獲取 提高求解效率 改善求解質(zhì)量 進(jìn)行知識(shí)積 累等優(yōu)點(diǎn) 2 因 此 案例推理提供了與人類(lèi)解決問(wèn)題很接近且可以突破知識(shí)系統(tǒng) 脆弱性的一種方法 3 4 從 CB R 提出 以來(lái) 美國(guó)和歐洲 相繼在各個(gè)行業(yè)結(jié)合自身的需求研制許多系統(tǒng) 在 模型 方法以及理論上帶來(lái)不 同程度的發(fā)展 使其成為近年來(lái)人工智能領(lǐng)域研究熱點(diǎn) 隨著應(yīng)用推廣 在地學(xué)領(lǐng)域也曾開(kāi) 展過(guò)應(yīng) 用 如 Br a n ti ng Ha sti ng s l 994 Lek ka s 19 94 Jo n es和 R o yd h o u se 1993 G o el 1994 K eller 1994 等 但這些應(yīng)用比較零 散缺乏體系 并且僅僅對(duì)屬性特征進(jìn)行傳統(tǒng) 的 CBR 推理 因此 有必要深入系統(tǒng)地研 究案例推理解決地學(xué) 問(wèn)題應(yīng)用的概念和方法 同時(shí) 由于地學(xué)問(wèn)題復(fù)雜特性 從 8 0年代 中期開(kāi)始 Gl s 領(lǐng)域便用計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的 信息系統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行復(fù)雜問(wèn)題的預(yù)測(cè)和分析 而 CBR 是人工智能領(lǐng)域新興的一種推理方 法 它 與地理學(xué)的結(jié)合進(jìn)行空 間 問(wèn)題求解成 為地學(xué)數(shù)據(jù) 分析和預(yù)測(cè) 的新方法 因此從地 學(xué)角度引入地理案例推理的概念和方法 是地理學(xué)發(fā)展的迫切需求 本文把案例推理應(yīng) 用 于地學(xué)領(lǐng)域 探討該方法進(jìn)行地理現(xiàn)象定量推理 和預(yù)測(cè) 的具體問(wèn)題 并構(gòu)建地理案例 推理應(yīng)用的模型和方法 收稿日期 基金項(xiàng) 目 作者 簡(jiǎn)介 20 1 一0 6一0 4 二 修訂日期 2 0 01 一09一2 6 國(guó)家8 6 3計(jì)劃 杜云艷 19 7 3 818 一1 1一0 3 Fo u nd at io n It em T h e N atl onal 86 3 PrO J即t of Chln a Nosls 一 1 1 一0 3 女 主要從事海洋遙感和海洋Gl s研究 E 一m a ll du窮 l r ei s a c C n 015 1一0 158頁(yè) 地理學(xué) 報(bào) 57卷 2 地理案例推理 2 1 地理案例定義 地理案例可 以看作是與地理學(xué)有關(guān)的一類(lèi)案例 目前比較詳細(xì)的案例定義是199 3 年給出的 對(duì) 于以往經(jīng)驗(yàn)的具有一定關(guān)系的知識(shí)表達(dá) 記錄了要想達(dá)到某目標(biāo)所必須 吸取的基本教訓(xùn)或經(jīng)驗(yàn) 圍 根據(jù)該定義可以辨識(shí)案例 如 不同路口的交通設(shè)計(jì)案例 根據(jù)道路結(jié)構(gòu)及狀況等對(duì)應(yīng)于多種狀況 閉 據(jù)此分析可知 案例是隨研究問(wèn)題和時(shí)間變 化而動(dòng)態(tài)變化 因此與地理有關(guān)的案例可定義為 發(fā)生在特定 的地理空間 且案例受區(qū) 域分異規(guī)律的影響呈現(xiàn)隨案例空間位置變化而變化的特征 如 自然界中遷徙動(dòng)物的空間 集群?jiǎn)栴}屬于地理案例 因?yàn)槭芸臻g分異規(guī)律的影響 導(dǎo)致動(dòng)物在不 同時(shí)間 不 同區(qū)域 集群數(shù)量的不同 從而形成不同的案例 案案例表達(dá)達(dá) l l l 1 題 結(jié)果果 J J J也 里 特征集集 少少少少少少少少少 履 護(hù) 資資 案案例空間 圖 l 地理案例 的概念模型 Fi g 1 T h ee o n c ePt ua m o d s lofGe O 一ea s e 在地理案例定義的指導(dǎo)下 給出 了地理案例的概念模型 圖l 該模型是對(duì)一般案例模 型的擴(kuò)展 由圖1可知 案例 空間受地域分異和綜合規(guī)律的 影響 發(fā)生的地理現(xiàn)象或事件 與其周邊的地理環(huán)境存在高度 地空間關(guān)聯(lián) 問(wèn)題的特征描述 需考慮地理時(shí)空分布特征 和 在此時(shí)空分布特征下的其它屬 性特征 對(duì)問(wèn)題結(jié)果的狀態(tài)描 述基于地理事件或現(xiàn)象的環(huán)境 分析之上 是地學(xué)問(wèn)題經(jīng)過(guò)一 定的時(shí)空域關(guān)聯(lián)分析之后的結(jié) 果狀態(tài) 2 2 地理案例的構(gòu)建 根據(jù)地理案例的概念模型 可以給出地理案例構(gòu)建的一般流程 圖2 整個(gè)流程分 為 3 部分 問(wèn)題狀態(tài)一方法一結(jié)果狀態(tài) 問(wèn)題提出需結(jié)合定性的地理現(xiàn)象或事件描述 進(jìn)行抽象 對(duì)應(yīng)于問(wèn)題的特征描述需充分考慮案例時(shí)空分布特征 其它特征屬性是基于 這一前提進(jìn)行的 并且這 3 者之間是相互聯(lián)系的 方法層描述并不十分明顯 有時(shí)隱含 在揭示案例特征狀態(tài)的過(guò)程 中 3 地理案例的表達(dá)模型 3 1 地理案例的綜合表達(dá)模型 當(dāng)前國(guó)內(nèi)外 主要的案 例 表 達(dá)模型有 4 種 傳統(tǒng)的表達(dá) 模 型 結(jié)構(gòu) 化表達(dá)模型 層次表 達(dá)模型和 基于 t es s cr a l的表 達(dá)模 型四 這 4 種表達(dá)模型各有優(yōu) 缺點(diǎn)和具體的應(yīng)用領(lǐng)域 但 地 理案例的空間定位和問(wèn)題屬性選 擇的靈 活性使對(duì) 其表達(dá)比較 復(fù) 地地理左 見(jiàn) 象減事件件 離離離離離離離離散 連續(xù)續(xù) 時(shí)時(shí)司 特征 征征征征征征征征 空間分布 令令令令令令令令令令令令令令令 特特征選擇 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 一 J 尸 一一 特特翻間關(guān)系系 尸尸曰 產(chǎn) 圖 2 地理案例構(gòu)建的一般流程 Fig Z T h ee o m m o n f low c ha x t t自叮pla t e of Ge O 成籠巧e bu ll ding 2 期杜云艷等 地理案例推理及其應(yīng)用 雜 對(duì)比分析以往的表達(dá)之后 給出 了基于 Te ss e r a l 的地理案例綜合表達(dá)方法 3 LI 基于 Te s s er al的案例表達(dá)核心是Te s se r a l 的空間表達(dá) 這種空間表達(dá)是一種 GI S 柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 它不受維數(shù)限制 又利于存儲(chǔ)和計(jì)算 n 維空 間 為了表達(dá) S空 間 采用 維 數(shù)的有限集合來(lái)表達(dá) 幾 D z 幾 每一維的取值范圍為 漏 o V l念 V 面卜 硯獄 根據(jù)公式 3 一 l 給每一維分配一個(gè)整數(shù)位 根據(jù)這種位模式 利用公 式 3 一2 計(jì)算 n 維空間中的地址編碼 b a s峨 109 2 爪 袱 i一 維數(shù) ZJ 3 一z 地址編碼 M Xba s e 從Xba s司 v n X b a se n 3 一2 至 式中 叭 認(rèn) v n為每一維的取值 ba se n 一 2 其中 b a s e 由公式 3 一 l 決定 實(shí)際問(wèn)題時(shí) 抽取描述案例的特征空間 對(duì)具體的特征空間 采用公式 3 一l 3 一2 計(jì)算位模式編碼 從而給出代表案例 的取值 具有計(jì)算的優(yōu)越性 可 以實(shí)現(xiàn)對(duì)案例的計(jì) 算簡(jiǎn)化 此外 對(duì)于案例具有缺失信息時(shí) 也可以有效地表達(dá)案例 3 L2 地理案例的綜合表達(dá)模型 表達(dá)地理案例時(shí) 需要體現(xiàn) 案例的時(shí)空屬性 因此在 Te ss er al案例表達(dá)方法基礎(chǔ)上 提出 了地理案例 的綜合表達(dá)模型 加入時(shí)間場(chǎng)或者空間 場(chǎng)的編碼 并在屬性場(chǎng)的表 達(dá)時(shí)附帶有案例發(fā)生的時(shí)空約束 比較具體 的表達(dá)地理案 例 具體的表達(dá)模型如下 l 空 間編碼 對(duì)地理案例發(fā)生 的空 間域采用類(lèi)似于T e ss e r a l 的表達(dá)方法給出具 體的 空間位置編碼 如發(fā)生在 D 真實(shí)空間的案例 采用公式 3 一3 對(duì) n 維空 間中某單元 v a 人 v a 幾 v a l n 進(jìn)行空 間編碼 空間編碼 v a 八 v a 兒 v a 兒 3 3 式中 v a 魷 v a幾 v a兒分別為k 凡 k n 位的整型數(shù)值 是補(bǔ)O補(bǔ)夠k n位 對(duì)應(yīng)于 每維最大值的位數(shù) 的v a幾 v a 幾 v a 幾的值 這種編碼方法 易于計(jì)算案例 間相鄰 關(guān)系 采用反推方法可判定空間上 是否相鄰 2 時(shí) 間編碼 采用相似的方法進(jìn)行時(shí) 間編碼 所不 同 的是 時(shí)間維有特定的取值范 圍 如一年有1 2個(gè)月 一月有 3 0或3 1 天等 以2維時(shí)間空間為例 其時(shí)間編碼為公 式 時(shí) 間編碼 一 x y 3 一4 式中 x 為年份 4位數(shù) y為月份 2 位數(shù) 3 屬性的Te ss er al編碼 Te s s e r al方法要求把每維具體的取值轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)的空 間 值域 因此假設(shè)表征地理案例的屬性為 A 人 A n 它 們?nèi)≈殿?lèi)型各不相同 經(jīng)過(guò) 一定轉(zhuǎn)換 把每個(gè)屬性都?xì)w并到 譏如 O 從月 的取值空 間 從如與從公的 絕對(duì)值相等 采用 幾 一 10 9 獷 給每屬性空 間分配一個(gè)整型類(lèi)型位數(shù) 采用這種位模式 實(shí)際上可 以表達(dá)一個(gè)的2 一 x Z x 火2 一 的 n 維空 間 屬性域 的地址編碼見(jiàn)公式 3 一2 因此對(duì)于任意一個(gè)案例 根 據(jù)各個(gè)屬性項(xiàng)的值 都可 以按照 該 方法給出唯一的地址 4 地理案例的綜合表達(dá)模型 地理案例 的綜合表達(dá)模型 是把上述空間場(chǎng) 表達(dá)和屬 性場(chǎng)進(jìn)行綜合 具體見(jiàn)式 3 一5 案例 二 編碼 空 間編碼 時(shí) 間編碼 3 一 5 式中 i為案例在案例庫(kù)中的位置 地理學(xué)報(bào) 57卷 4 地理案例 的推理模型 4 1 地理案例推理的特點(diǎn) 地理案例的推理需考慮特定時(shí)空分布模式或區(qū)域規(guī)律 從推理過(guò)程看增加了地理案 例庫(kù)時(shí)空模式 的挖掘或者地理規(guī)則引入 推理模型的建立也依賴(lài)于這種 時(shí)空關(guān)系 它不 是直接地進(jìn)行相似推理 也不是僅僅基于歷史上某一個(gè)相似案例 而需要根據(jù)多個(gè)具有 相似時(shí)空關(guān)系的案例組進(jìn)行求解 4 2 隱含有空間和時(shí)間特征的地理案例推理模型 由于地理學(xué)的區(qū)域分異和綜合特征 導(dǎo)致地理案例間的時(shí)空關(guān)系非常復(fù)雜 主要概 括為 案例間呈現(xiàn)固定的時(shí)空分布模式 案例 間呈現(xiàn)特定的時(shí)空分布模式 但模式有一 定程度的變動(dòng) 案例間沒(méi)有確切的時(shí)空分布模式 但存在潛在的區(qū)域分布規(guī)則這三大類(lèi) 關(guān)系 針對(duì)這種隱含有一定時(shí)空分布規(guī)律的地理案例 推理模型的建立過(guò)程如下 4 2 1 Te sse ra l 空間的案例抽取 首先進(jìn)行時(shí)空關(guān)系的歷史案例抽取 具體步驟如下 l 按表達(dá)式 3 一3 和 3 一4 給出時(shí)間和空間編碼 分別為 S T z 一 凡 均 2 確定時(shí)空影響參數(shù) 指屬性所依賴(lài)的時(shí)空影響形狀和大小 分別對(duì)應(yīng)空間大小 d和形狀p 時(shí)間類(lèi)型 和長(zhǎng)短 甲 如 杜 能的 區(qū)位理論 p 為圓形 d 的大小取 決于 城市的大小和研究尺度 需要結(jié)合地理學(xué)的一些概括或規(guī)律 并權(quán)衡所要研究的尺度 3 根據(jù)給出的影響參數(shù) 對(duì)案例庫(kù)進(jìn)行時(shí)空抽取 選取落在特定范圍內(nèi)歷史案例 以當(dāng)前案例的空間位置為中心 按照形狀p和距離d 給出該范圍內(nèi)所有的時(shí)空編碼 與原始案例庫(kù)中的時(shí)空編碼匹配 求出落在該范圍內(nèi)的歷史案例 4 2 2 基于t es s er al 和區(qū)間值模糊計(jì)算的地理案例 推理模型 時(shí)空抽 取后 要根據(jù)屬性 計(jì)算案例間的相似性系數(shù) 并最終進(jìn)行新案例求解 由于地理案例的特征屬性取值大部 分不是確切 的值 多對(duì)應(yīng)的是區(qū)間 這樣的取值區(qū)間決定了新案例與歷史案例的相似性 距離計(jì)算需要考慮各屬性項(xiàng)取值區(qū)間的影響 例如 給定一組案例 一共有 n 項(xiàng)屬性 每個(gè)案例 的取值分別 為 氣叼 叼 i為案例 的序號(hào) 那么當(dāng)新案例 的觀測(cè)值 x l 為 勸時(shí) 如何計(jì)算相似性系數(shù) 根據(jù)王國(guó)俊的理論l l 4 考慮采用區(qū)間值模糊推理 中的p敏感度距離計(jì)算公式 4 一l 一 1 心 擴(kuò) 一e們 c a h a c a 二 一 瓦酬一滅一 4 一 l 式中 n 為特征屬性個(gè)數(shù) 為對(duì)應(yīng)于屬性項(xiàng) j新案例的取值 為屬性 j區(qū)間取值的中心取 值 而為屬性j 的取值區(qū)間 距離的遠(yuǎn)近 代表了相似性的高低 相似性系數(shù)計(jì)算則用公式 4 一2 琪 1 一 砌 O 1一 哦山 4 一2 式中 鱺 為利用公式 4 一l 求出的距離最大值 峨為新案例與案例j的p敏感距離 w 0 為常數(shù) 是給定的最小的相似性系數(shù) 盡為相似性系數(shù) 口 根據(jù)前面的討論 在地理案例推理中時(shí)空抽取后的所有歷史案例與當(dāng)前案例都有相 似的可能性 因此新案例的求解采用公式 4 一3 R二 一 叉 s x 卿 4 一3 式中 R e sult孟為 案例 i的解 m為抽取的歷史案例的總的個(gè)數(shù) 凡為相似系數(shù) 2 期杜云艷 等 地理案例推理及其應(yīng)用 5 地理案例推理的應(yīng)用實(shí)例 結(jié)合東海區(qū)海洋漁場(chǎng)遙感信息服務(wù) 給出具體應(yīng)用實(shí)例 在該項(xiàng)目中 主要的任務(wù) 是進(jìn)行海洋漁業(yè) 中心漁場(chǎng)的實(shí)時(shí)預(yù)報(bào) 所謂中心漁場(chǎng) 是那些 捕撈密 度高 網(wǎng)次產(chǎn)量高 的漁場(chǎng) 海洋環(huán)境的 周期性變動(dòng) 和魚(yú)類(lèi)的生物學(xué)習(xí)性導(dǎo)致海洋漁場(chǎng)呈現(xiàn)一定的時(shí)空 分布規(guī)律 但由于這種分布規(guī)律呈現(xiàn)復(fù)雜地變化 難以用傳統(tǒng) 的數(shù)學(xué)方法和模型描述 因此對(duì)海洋中心漁場(chǎng)的預(yù)報(bào)可 用案例推理 的方法進(jìn)行 5 1 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備 本研究區(qū)的 范 圍是 118 5一130o E 2今36o N 包括了東海區(qū) 的全部 所采用的數(shù)據(jù)主 要有 海洋環(huán) 境數(shù)據(jù)和漁業(yè)生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù) 眾所周知 溫度是影響?hù)~(yú)類(lèi)集群最重要的 因素 過(guò)去這方面的研究很多 作者針對(duì) 東海區(qū)海表溫度同圍網(wǎng)漁獲量之間關(guān)系進(jìn)行分析 得出它們之 間的相關(guān)系數(shù)隨區(qū)域不同 而不同 而溫度梯度則與漁獲量呈現(xiàn)大的相 關(guān)系數(shù) 且在漁場(chǎng) 的邊緣相關(guān)系數(shù)相對(duì)較 大 表 明溫差較大的地方是魚(yú)群相對(duì) 集 中的地方 因此主 要選取海洋 溫度數(shù)據(jù) 為 19 87一2 0 0 0的 30 x30 的海洋表面溫 度數(shù)據(jù) S ST 與漁業(yè) 的大漁區(qū) 相匹配 該數(shù)據(jù)是 經(jīng)過(guò)東海區(qū)實(shí)測(cè)點(diǎn)矯正 的NOA A A VllRR反演的每周 一次數(shù)據(jù) 生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù) 是具有代表性的4大漁業(yè)公 司 上海 寧波 江蘇 舟山 以小漁區(qū) 統(tǒng)計(jì)的每日捕撈數(shù)據(jù)和部分個(gè)體漁業(yè)公 司數(shù)據(jù) 歷史的漁業(yè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù) 主 要是用于分析 歷史的中心漁場(chǎng) 因此針對(duì)東海區(qū)多年來(lái)的實(shí)際情況 采用總產(chǎn)量 網(wǎng)產(chǎn) 漁區(qū)個(gè)數(shù)和 漁場(chǎng)持續(xù)時(shí)間 4 個(gè)指標(biāo)定量地抽取歷史中心漁場(chǎng) 以構(gòu)成中心漁場(chǎng)的歷史案例庫(kù) 口 5 2 東海區(qū)中心漁場(chǎng)的歷史案例庫(kù) 案例推理方法的前提是有長(zhǎng)時(shí)間序列的歷史案例 漁場(chǎng)預(yù)報(bào)時(shí)首要 問(wèn)題是建立歷史 案例庫(kù) 即構(gòu)建中心漁場(chǎng)案例庫(kù) 根據(jù)上述討論 要表達(dá)中心漁場(chǎng) 時(shí)間 空 間 屬性 編碼是必須的 時(shí)間編碼采用與溫度數(shù)據(jù)同步的以周為 單位的標(biāo)示方式 即中心漁場(chǎng) 范 例號(hào) 為 年份 日月份u 周次 空 間編碼利用原始的漁撈數(shù)據(jù)進(jìn)行以周邊漁區(qū)為單位 的時(shí)空合并 并根據(jù) 4 個(gè)定量指標(biāo)進(jìn)行中心漁場(chǎng)的抽取 對(duì)得到的中心漁場(chǎng)進(jìn)行空間編 碼 用 行 u 列 方式表達(dá) 由于中心漁場(chǎng)往往是多個(gè)漁區(qū) 因此選其 中心點(diǎn)所在的漁 區(qū)進(jìn)行 空間編碼 并且需要進(jìn)行漁 區(qū)與經(jīng)緯度的轉(zhuǎn)換 屬性編碼 受數(shù)據(jù)限制 僅用海 表溫度數(shù)據(jù) 根據(jù)公式 3 一l 編碼 為 v al 溫度 Xb asel ba s e l 2 0 一l 因此 對(duì)某周次的某個(gè)具體的中心漁場(chǎng)可表示為 溫度值 范例 號(hào) 空 間編碼 如 24 10 0 19900501 0607 表明 1990 年 5月第l周的某個(gè)中心漁場(chǎng)案例 漁場(chǎng)海洋表面 溫度為2 4 中心位置在該區(qū)域的第 6行第7 列 采用該方法對(duì)連續(xù)1 0多年的數(shù)據(jù)進(jìn)行 中心漁場(chǎng)的表達(dá) 從而 形成案例庫(kù) 表1 系統(tǒng)中采用動(dòng)態(tài)更新方法直接從海表溫度 和 生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)子庫(kù)自動(dòng)生成案例庫(kù) 使用觸發(fā)器技術(shù) 當(dāng)調(diào)用案例庫(kù)自動(dòng)根據(jù)前兩個(gè)子庫(kù) 進(jìn)行更新 5 3 基于案例推理的東海區(qū)中心漁場(chǎng) 預(yù)報(bào) 5 3 1 歷史上本周相似案例的抽取 中心漁場(chǎng)預(yù)報(bào)問(wèn)題可簡(jiǎn)化為根據(jù) 當(dāng)前周 的漁撈和環(huán) 境狀況預(yù)報(bào)下 周 漁場(chǎng)情況 根據(jù)前文的推理模型知?dú)v史上本周相似漁場(chǎng)的抽取是首先工 作 主要包括 l 時(shí)空抽取核心是確定時(shí)間和空間參數(shù) 根據(jù)經(jīng)驗(yàn) 認(rèn)為歷史上較為固定的漁 場(chǎng)出現(xiàn) 的時(shí)間前后浮動(dòng)為兩周 因此選定 L一 年 甲一士1 4 大 4周 而在空 間上 認(rèn) 為漁場(chǎng)受環(huán)境變化的 影響 歷 史上較為固定漁場(chǎng)的空 間變異最大范圍不會(huì)超過(guò)矩形士5 個(gè)漁區(qū) 因此d一1 0 漁區(qū) p 矩 形 根據(jù)這些 參數(shù) 首先從范例庫(kù)中檢索時(shí)間上 與當(dāng)前案例匹配的 歷史案例 集 并進(jìn)一步抽取落在相似范圍內(nèi)的歷史案例 地理學(xué) 報(bào) 57卷 表1中心漁場(chǎng)案例庫(kù) 的數(shù)據(jù)格式 T a b IT七ef on 口目t ofc a seof c e nten習(xí)血be叮 爭(zhēng) o u n d 范例號(hào) 199 0 0 5 0 1 漁場(chǎng)序號(hào) 4 空間編 碼 0 6 07 漁 場(chǎng)大小 3 漁區(qū) 溫度值 2 4 經(jīng)度 1 2 2 oE 緯度 275 oN 2 漁場(chǎng)環(huán)境相似考慮到環(huán)境場(chǎng)的效應(yīng) 對(duì)其相似性的計(jì)算 需要考慮一定的空 間范圍 按照以上給定的空 間參數(shù) 則需要計(jì)算r o x 1 0的矩形區(qū)域內(nèi)各點(diǎn)溫度的相似 經(jīng)過(guò)時(shí)空抽取后的歷史案例 認(rèn)為都 是影響當(dāng)前案例的歷史案例 需要根據(jù)環(huán) 境要素 溫度 給出中心漁場(chǎng)環(huán)境相似性評(píng)價(jià) 一 一 乏二 5 一l 式 中 場(chǎng) 為當(dāng)前案例對(duì)應(yīng)于某點(diǎn)的海表溫度 1認(rèn)心為 同一點(diǎn)歷史案例 的海表溫度 j 為抽取的案例的序數(shù) w i為權(quán)重 是測(cè)試點(diǎn)與當(dāng)前案例 中心點(diǎn)距離 d t 的函數(shù) 呈線(xiàn)性 內(nèi)插 w 一蘭旦二竺業(yè) d 5 一2 式中 d 為空間參數(shù) 5 3 2 下周中心漁場(chǎng)預(yù)報(bào)及修正預(yù)報(bào)問(wèn)題簡(jiǎn)化為對(duì)漁場(chǎng) 的位置預(yù)報(bào) 主要的思想是 用抽取的歷史上本周相似漁場(chǎng)的下周漁場(chǎng)位置進(jìn)行當(dāng)前漁場(chǎng)的下周漁場(chǎng)位置預(yù)報(bào) p os二 一 藝 叭 xpo s 5 一3 式中 二為抽取的歷史案例總個(gè)數(shù) 血 為抽取的案例 f與當(dāng)前案例的相似系數(shù) p仍稠 為案例f對(duì)應(yīng)的下周漁場(chǎng)位置 53 3 實(shí)例研究為了直觀地說(shuō)明該方法 從案例庫(kù)中 任意選擇一個(gè)歷史案例進(jìn)行預(yù) 報(bào) 并與實(shí)際的捕撈情況進(jìn)行對(duì)比 給出具體的實(shí)例 圖3 圖4是采用上述模型 實(shí) 現(xiàn)的預(yù)報(bào)結(jié)果 綠色是預(yù)報(bào)漁場(chǎng) 紅色是下周實(shí)際漁場(chǎng) 藍(lán)色是本周實(shí)際漁場(chǎng) 為了評(píng)定預(yù)報(bào)精度 用漁場(chǎng)位置預(yù)報(bào)精度 漁場(chǎng)范圍預(yù)報(bào)精度和總的預(yù)報(bào)精度 3個(gè) 指標(biāo) 根據(jù)這 3 個(gè)指標(biāo) 所得精度分別為 位置精度 7 8 3 3 大小精度 4 5 4 5 總體精度 7 0 1 1 整體上看預(yù)報(bào)的精度還是比較滿(mǎn)意的 6 結(jié)論 在分析當(dāng)前案例推理方法應(yīng)用于空間問(wèn)題求解的基礎(chǔ)上 結(jié)合地學(xué)數(shù)據(jù)分析 從地 學(xué)的角度提出了地理案例推理的方法 主要有以下結(jié)論 l 初步給出地理案例的概念 認(rèn)為地理案例 的特殊性表現(xiàn)為 地理學(xué)的空間分異 和 區(qū)域規(guī)律是引起案例之間區(qū)別 的根本原因 2 在前人T e s s et a1案例空間表達(dá)方法上提出地理案例綜合表達(dá)模型 簡(jiǎn)單實(shí)用地 描述了地理案例 3 分析總結(jié)了地理案例推理的特殊性 認(rèn)為它是基于案例間特定時(shí)空關(guān)系的推理 158 地 理學(xué)報(bào) 57卷 T he o ret iean d APPl ic at i on R e sear c h of G eo一Case Ba s ed R easo n i n g D UYu n ya n l Z H OUChen g 一h u SllAO Q U a n 一q in SUFen 一山en S班 Z h o n g 一Z h i Z Y衛(wèi)Sh i 一renZ 1 加s打t U t e o fG e雌 P力允 S ci印ce s a n d N a tur al R e s ou r c e s Rcs e ar c ll 洲5 Bei ji ngr oo lo l C h i n a 2 血s行細(xì)t eo f A幣五百aZ加把刀 娜 丸加麗t u t e o f 為11切ut龍n g 湯5 Bc方加9 1 00 08 1 涅 foa Abstract A s a n e m erg ng br a n ch o f A J Case 一Ba sed Rea so llm g CB助 ha s t h e I nb o m a b ilit y o f q ua n t itatl v e i n t er pre t a t io n a n dPr ediet i o nslm Pl yba s ed o ns而11幣t yo fh is t o r i eale v en t s ev en t h er e 15dif f i eu l t y toget t h e w o r k i ng m eeha n ism Pr i n e i Pl es or build st a t ist i e al m odels f o r tho se e om Ple x systems Si n ee it15 a Pe成etm o d elof hum a n r e eo g n it i onalld itsw orking m e chan ism15 v er ys加ila r tot h e 1 1 um a n Pr imit iv erea son l n glog i c t h e mtrod u etiono f CB R to ge og r叩hic al system G e o 一e ase B a sed R e as oning st o dy t o sol ve t h e Pr oblem of qu an titati v e Predi et io n w a s Pr om oted W i t h t r a ek ing t h e f r o n t o f i n t em a tio n alCB Rr e sea r e h exPr ession a n d rea so n i n gm o dels o f CB Rha vebee nPr om oted A ndaPPl iea t i onof CB R m o d el a n dm et ho d to s P eci f ie g e og raPhic al Phe nom en on h as beenf u 衍 d i se ussed as w e ll T h e eonten t of 面 5 Pa pe r ea n b e su 們 rn a r i z edint h e f ol l o 儷n g as Pects l G eoCB R h a s bee nPo sed f