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地理信息關聯(lián)理論與方法 版權信息
- ISBN:9787030737748
- 條形碼:9787030737748 ; 978-7-03-073774-8
- 裝幀:一般膠版紙
- 冊數(shù):暫無
- 重量:暫無
- 所屬分類:>>
地理信息關聯(lián)理論與方法 內(nèi)容簡介
本書全面詳細介紹了地理信息關聯(lián)的理論、技術與方法,全書內(nèi)容分為8章。主要內(nèi)容包括地理信息關聯(lián)的概念、理論基礎、研究內(nèi)容、地理信息數(shù)據(jù)表達、地理信息空間關聯(lián)、地理信息語義關聯(lián)、地理信息統(tǒng)計關聯(lián)、地理信息相似關聯(lián)、地理信息聚類關聯(lián)、地理信息時序關聯(lián)。
地理信息關聯(lián)理論與方法 目錄
序
前言
第1章緒論 1
1.1 信息關聯(lián)概述 1
1.1.1 人類智慧的知識關聯(lián) 1
1.1.2 傳播知識的信息關聯(lián) 5
1.1.3 信息載體的數(shù)據(jù)關聯(lián) 8
1.1.4 人工智能的知識圖譜 10
1.2 地理信息關聯(lián)概述 12
1.2.1 地理知識關聯(lián) 12
1.2.2 地理信息關聯(lián) 13
1.2.3 地理數(shù)據(jù)關聯(lián) 14
1.3 地理信息關聯(lián)理論 16
1.3.1 信息關聯(lián)理論 16
1.3.2 地理信息關聯(lián)原理 25
1.4 地理數(shù)據(jù)關聯(lián)方法 28
1.4.1 地理數(shù)據(jù)語義關聯(lián) 28
1.4.2 地理數(shù)據(jù)空間關聯(lián) 29
1.4.3 地理數(shù)據(jù)相似關聯(lián) 31
1.4.4 地理數(shù)據(jù)統(tǒng)計關聯(lián) 32
1.4.5 地理數(shù)據(jù)時空關聯(lián) 33
1.4.6 地理信息因果關聯(lián) 34
1.5 地理信息關聯(lián)研究 36
1.5.1 基于空間特征的多維關聯(lián) 36
1.5.2 基于相似特征的多尺度關聯(lián) 36
1.5.3 基于時間特征的時序關聯(lián) 37
1.5.4 基于語義特征的語義關聯(lián) 37
第2章地理信息表達 39
2.1 地理信息表達內(nèi)容 39
2.1.1 地理信息表達結(jié)構(gòu) 39
2.1.2 地理信息表達層次 45
2.2 地理信息表達方法 49
2.2.1 文本表達 49
2.2.2 地圖表達 50
2.2.3 遙感表達 55
2.2.4 矢量表達 58
第3章地理語義關聯(lián) 76
3.1 地理語義概論 76
3.1.1 地理文本語義 76
3.1.2 地圖符號語義 82
3.1.3 遙感圖像語義 85
3.1.4 地理數(shù)據(jù)語義 88
3.2 地理本體語義 90
3.2.1 信息本體表達 91
3.2.2 地理本體表達 94
3.3 地理語義關聯(lián)方法 97
3.3.1 地理文本關聯(lián) 97
3.3.2 圖形圖像關聯(lián) 101
3.3.3 地理數(shù)據(jù)屬性關聯(lián) 115
第4章地理空間關聯(lián) 119
4.1 地理空間關系描述 119
4.1.1 空間形式化表達模型 119
4.1.2 空間距離關系 122
4.1.3 空間方位關系 122
4.1.4 空間拓撲關系 122
4.1.5 空間相似關系 123
4.2 地理空間鄰近關聯(lián) 126
4.2.1 地球表面距離 126
4.2.2 地球平面距離 126
4.2.3 地理空間鄰近 130
4.2.4 地理要素距離度量 133
4.2.5 地理要素鄰近關聯(lián) 134
4.3 地理空間順序關聯(lián) 136
4.3.1 方向關系參考框架 136
4.3.2 空間方向關系模型 137
4.3.3 實體群方位關系 147
4.3.4 不確定性方位關系 148
4.3.5 地理方位關聯(lián)方法 149
4.4 地理空間拓撲關聯(lián) 152
4.4.1 拓撲關系概述 152
4.4.2 拓撲關系模型 158
4.4.3 拓撲關系關聯(lián) 166
第5章地理相似關聯(lián) 169
5.1 相似理論概述 169
5.1.1 相似現(xiàn)象 169
5.1.2 相似原理 172
5.2 地理相似關聯(lián)方法 176
5.2.1 地理空間相似關聯(lián) 176
5.2.2 地理語義相似關聯(lián) 193
5.2.3 地理環(huán)境相似關聯(lián) 199
第6章地理統(tǒng)計關聯(lián) 204
6.1 數(shù)理統(tǒng)計方法 204
6.1.1 統(tǒng)計概念 204
6.1.2 統(tǒng)計定律 211
6.1.3 統(tǒng)計分析 212
6.2 地理統(tǒng)計關聯(lián)方法 220
6.2.1 地理空間統(tǒng)計關聯(lián) 220
6.2.2 地理空間自相關 225
6.2.3 地理空間聚類關聯(lián) 238
第7章地理時序關聯(lián) 249
7.1 地理時間序列 249
7.1.1 地理現(xiàn)象變化 249
7.1.2 地理現(xiàn)象變化描述 250
7.1.3 地理時間序列分析 255
7.2 序列自相關分析 259
7.2.1 自相關性 259
7.2.2 自相關產(chǎn)生原因 260
7.2.3 自相關的檢驗方法 262
7.3 灰色關聯(lián)分析 265
7.3.1 灰色系統(tǒng)概述 265
7.3.2 灰色模型構(gòu)建 270
7.3.3 灰色關聯(lián)方法 273
第8章地理因果關聯(lián) 283
8.1 因果關聯(lián)概述 283
8.1.1 因果關系概述 283
8.1.2 因果推理概述 290
8.1.3 因果關聯(lián)方法 297
8.1.4 因果關系之梯 302
8.2 地理因果關聯(lián) 303
8.2.1 地理因果概述 303
8.2.2 地理因果律 307
8.3 地理數(shù)據(jù)統(tǒng)計關聯(lián)方法 320
8.3.1 因果關系基本條件 320
8.3.2 概率因果推理 321
主要參考文獻 335
地理信息關聯(lián)理論與方法 節(jié)選
第1章緒論 地球是人類賴以生存的家園,認知地球及人與地球的關系產(chǎn)生了地理學科。隨著空間信息技術的發(fā)展和應用,地球觀測探測儀器、地球觀測系統(tǒng)和各種遙感數(shù)據(jù)處理等研究取得突破性進展。觀測的多源時空地理數(shù)據(jù)是對地理事物或現(xiàn)象觀察的結(jié)果,也是自然和生命現(xiàn)象的一種表示形式。正確認識地理現(xiàn)象的動態(tài)變化規(guī)律,必須對分布于統(tǒng)一時空基準上的不同表達模式、表達尺度、語義和時段的瞬間片斷的地理數(shù)據(jù)進行關聯(lián)分析。挖掘海量地理數(shù)據(jù)之間的關系是探索宇宙奧秘和社會發(fā)展規(guī)律的一種重要手段,能夠發(fā)揮多源地理數(shù)據(jù)的綜合優(yōu)勢,克服人類對地理信息感知、認知和表達等方面的局限性。在大數(shù)據(jù)時代,地理信息關聯(lián)已成為地理信息智能分析和推理研究的熱點,并已有效應用于空間決策分析、突發(fā)事件應急管理、智慧城市建設等領域。 1.1信息關聯(lián)概述 知識是人類在實踐中認識客觀世界(包括人類自身)的成果。人與人之間知識的交流和傳播產(chǎn)生了信息。信息載體包括以能源和介質(zhì)為特征,運用聲波、光波、電波傳遞信息的無形載體和以實物形態(tài)記錄為特征,運用紙張、膠卷、膠片、磁帶、磁盤傳遞和儲存信息的有形載體。數(shù)據(jù)是信息的載體之一,是反映客觀事物屬性的記錄,是信息的具體表現(xiàn)形式。關聯(lián)反映了知識關聯(lián)、也反映信息關聯(lián),*后以數(shù)據(jù)關聯(lián)的形式體現(xiàn)。 1.1.1人類智慧的知識關聯(lián) “古往今來曰世,上下四方曰界”,世界就是全部時間與空間的總稱。世界因人而產(chǎn)生聯(lián)系,因人的聯(lián)系而有了世界。認識世界和改造世界是人類創(chuàng)造歷史的兩種基本活動。 1.知識獲取 人類*顯著特征是擁有一個十分發(fā)達的大腦。知識的獲取涉及許多復雜的過程:感覺、交流和推理。知識也可以看成是構(gòu)成人類智慧*根本的因素。智慧是運用知識和實踐經(jīng)驗的能力。 1)感知和認知 人類用心念來詮釋自己器官所接收的信號,稱為感知。我們身體上的每一個器官都是外在世界信號的接收器,器官接收范圍內(nèi)的信號,經(jīng)過某種刺激,器官就能將其接收,并轉(zhuǎn)換成感覺信號,再經(jīng)由自身的神經(jīng)網(wǎng)絡傳輸?shù)叫哪钏季S的中心——頭腦中進行情感格式化的處理,就帶來了我們的感知。 80%以上的外界信息是通過人類視覺獲得的。人通過視覺感知外界物體的大小、明暗、顏色、動靜。人的一只眼睛只能感受一個平面(二維)圖像,立體物體(三維)是通過兩只眼睛觀測并經(jīng)過人腦關聯(lián)思維構(gòu)建的,所以人只能觀測立體物體的表象和側(cè)面,不能觀測立體物體的內(nèi)部和背面。 人腦反映客觀事物特性與聯(lián)系、并揭露事物對人的意義與作用的思維活動稱為認識。簡單來說,認識指人腦對客觀世界的反映。人們認識活動的過程稱為認知,即個體對感覺信號接收、檢測、轉(zhuǎn)換、簡約、合成、編碼、儲存、提取、重建、概念形成、判斷和解決問題的信息加工、處理過程。認知是人類*基本的心理過程。人腦接受外界輸入的信息,經(jīng)過大腦的加工處理,轉(zhuǎn)換成內(nèi)在的心理活動,進而支配人的行為,這就是認知過程。 認識是表層的,而認知是一個將認識再深化的過程,一般比較理性、深層次。認識是對事物簡單的了解。認知一般是指自己以前所認識的事物通過自己再次經(jīng)歷后,對其有了更深一層的認識。 2)思維與推理 人們在工作、學習、生活中遇到問題,總要想一想,這種“想”,就是思維,是人腦對客觀事物間接概括的反映。思維形式是人們進行思維活動時對特定對象進行反映的基本方式,即概念、判斷、推理。推理是由一個或幾個已知的判斷推出一個新的判斷的思維形式,任何一個推理都包含已知判斷、新的判斷和一定的推理形式,推理的已知判斷稱為前提,根據(jù)前提推出新的判斷稱為結(jié)論。前提與結(jié)論的關系是理由與推斷,原因與結(jié)果的關系。 3)存儲和記憶 人們通過感知所獲得的知識經(jīng)驗,在刺激物停止作用之后,并沒有馬上消失,它還保留在人們的頭腦中,并在需要時再現(xiàn)出來。這種積累和保存?zhèn)體經(jīng)驗的心理過程稱為記憶。記憶是人對經(jīng)歷過的事物的一種反映,包括識記(對當前事物的認識并記住)、再認(該事物重新出現(xiàn)后能夠認識出來)和重現(xiàn)(把頭腦中的印象回想起來)。 4)知識的獲取 人類從各個途徑中獲得并經(jīng)過提升總結(jié)與凝練的系統(tǒng)認識叫知識。也可以說知識就是可以解釋為什么或者原因的那些東西。有一個經(jīng)典的定義來自柏拉圖:一條陳述能稱得上是知識必須滿足三個條件,它一定是被驗證過的,正確的,而且是被人們相信的。這也是科學與非科學的區(qū)分標準。 在《中國大百科全書 教育》中知識條目是這樣表述的:“所謂知識,就它反映的內(nèi)容而言,是客觀事物的屬性與聯(lián)系的反映,是客觀世界在人腦中的主觀映象。就它的反映活動形式而言,有時表現(xiàn)為主體對事物的感性知覺或表象,屬于感性知識,有時表現(xiàn)為關于事物的概念或規(guī)律,屬于理性知識。”從這一定義中我們可以看出,知識是主客體相互統(tǒng)一的產(chǎn)物。它來源于外部世界,所以知識是客觀的;但是知識本身并不是客觀事實,而是事物的特征與聯(lián)系在人腦中的反映,是客觀事物的一種主觀表征,知識是在主客體相互作用的基礎上,通過人腦的反應活動而產(chǎn)生的。 把一些零碎的、分散的、相對獨立的知識概念或觀點加以整合,使之形成具有一定聯(lián)系的知識系統(tǒng)。這種系統(tǒng)像一棵樹,每片葉子都是獨立的,但樹干把它們聯(lián)系在一起,形成了某種體系。知識體系不是簡單的堆積,而在于制造關聯(lián),不然無法構(gòu)成體系。從知識到知識體系的構(gòu)建就是元認知的構(gòu)建(關聯(lián))。關聯(lián)是知識的結(jié)構(gòu)特征。想要完整地構(gòu)建一套知識體系,一定要經(jīng)歷知識的分解和再聚合,知識的分解和再聚合是從理論—實踐—理論的循環(huán)迭代過程。 知識體系是基于人而存在的,別人總結(jié)的是別人的,你吸收得到的知識體系才是你自己的。 2.知識關聯(lián) 世界的普遍聯(lián)系是世界物質(zhì)統(tǒng)一性的內(nèi)在表現(xiàn)。聯(lián)系是指一切事物、現(xiàn)象、過程及其內(nèi)部要素之間的相互影響、相互作用和相互制約。聯(lián)系的特征:①聯(lián)系具有客觀性。聯(lián)系是客觀事物固有的本性,是獨立于人的意識之外的客觀存在,它不依賴于人的意識和主觀認識而轉(zhuǎn)移。就其與實踐的關系來說,事物的聯(lián)系可以分為自在事物的聯(lián)系和人為事物的聯(lián)系,它們都是不以人的意志為轉(zhuǎn)移的。②聯(lián)系具有普遍性。世界上的一切事物都與周圍其他事物有著這樣或那樣的聯(lián)系。每一事物內(nèi)部的各個部分、要素之間是相互聯(lián)系的;整個世界是一個普遍聯(lián)系的有機整體,沒有一個事物是孤立存在的;從自然界到人類社會都是由相互聯(lián)系的各個要素、各個部分組成的復雜系統(tǒng)。③聯(lián)系具有多樣性。由于事物和現(xiàn)象之間的聯(lián)系是具體的,并且世界上的事物千差萬別,因而事物的普遍聯(lián)系必然復雜多樣,如直接聯(lián)系與間接聯(lián)系、內(nèi)部聯(lián)系與外部聯(lián)系、本質(zhì)聯(lián)系與非本質(zhì)聯(lián)系、必然聯(lián)系和偶然聯(lián)系等。④聯(lián)系具有條件性。條件性是指任何一種聯(lián)系總是在一定條件下的聯(lián)系。條件是指某一事物相關聯(lián)的、對它的存在和發(fā)展產(chǎn)生影響的諸要素的總和。 世界上的任何事物都同它周圍的事物相互聯(lián)系,這種聯(lián)系表明它們彼此存在一致性、共同性,并在此基礎上形成不同的事物、特性的統(tǒng)一形式,即表現(xiàn)為一定的關系。世界上的事物、現(xiàn)象以及它們的特性是復雜的、無限多樣的,導致事物之間的關系也是復雜的、無限多樣的,如整體與部分的關系、原因與結(jié)果的關系、函數(shù)相依關系、內(nèi)部關系與外部關系、空間關聯(lián)(鄰近關系)、空間和時間關系、相似關系。關系是事物相互聯(lián)系的必要因素,不同關系表現(xiàn)事物、特性的不同聯(lián)系方式,每一種關系都是不同事物、特性的具體統(tǒng)一形式。事物之間的關系,以及它們特性之間的關系,是由世界物質(zhì)統(tǒng)一性決定的。關系是客觀的,為事物所固有,存在于相應的事物之間。 關聯(lián)是依據(jù)事物之間有某種關系建立的聯(lián)系。知識關聯(lián)是知識之間以某一中介為紐帶,所建立起來的具備參考價值的關系。在這個概念中有三個重點:①這種關系是知識之間的。②關聯(lián)是依靠某一中介來建立的。③關聯(lián)要產(chǎn)生價值。 人類具有基于已有的知識,針對物質(zhì)世界運動過程中產(chǎn)生的問題獲得的信息進行關聯(lián)、分析、對比、演繹,找出解決方案的能力。這種能力運用的結(jié)果是將無數(shù)關聯(lián)的知識點集合并構(gòu)建知識體系,將信息的有價值部分挖掘出來并使之成為已有知識架構(gòu)的一部分。 知識是通過知識點的逐漸積累形成的,但知識點在頭腦中不是堆積的。心理學研究發(fā)現(xiàn),優(yōu)生和差生的知識組織存在明顯差異。優(yōu)生頭腦中的知識是有組織、有系統(tǒng)的,知識點按層次排列,而且知識點之間有內(nèi)在聯(lián)系,具有結(jié)構(gòu)層次性。而差生頭腦中的知識則水平排列,是零散和孤立的。知識關聯(lián)是人類認知世界的基本技能。大腦是用來思考的,而不是用來記憶的。 心理學家指出,人們普遍喜歡記憶規(guī)律性強的東西。許多知識本身看起來并不是很有規(guī)律,但經(jīng)過分類,就能將其規(guī)律性顯現(xiàn)出來。通過將知識分類,能夠增強人的有意注意,提高對知識記憶的效果。分類是根據(jù)對象的共同點和不同點,將對象區(qū)分為不同的種類,并且形成有一定從屬關系的、不同等級的、系統(tǒng)的邏輯方法。分類也是將零散的、個別的知識系統(tǒng)化和條理化,從而形成有關客觀世界的概念的過程。首先,分類使大量繁雜的材料系統(tǒng)化、條理化,使知識之間建立起立體的從屬關系。其次,科學分類反映了事物之間的規(guī)律性聯(lián)系,因此可以根據(jù)系統(tǒng)的特性,推出某些未被發(fā)現(xiàn)的事物的性質(zhì),從而有利于更快地掌握新知識。 分類思維方法是一種基本的科學思想方法,人在整個學習過程中,會一直對身邊的事物進行分類。通過分類,可以不斷加深對事物的了解,明確事物間的內(nèi)在聯(lián)系,從而構(gòu)建自己的知識體系。知識體系能精確地反映事物的本質(zhì)。知識關聯(lián)對構(gòu)建知識體系具有重要的作用。 3.知識傳播 人受到時空的限制,直接感知和認識世界的能力是有限的。人的大量知識是從交流和學習中獲得的。這種學習的能力是人類長期進化的結(jié)果,在交流和學習過程中產(chǎn)生了語言。人類傳播知識時離不開知識表達、學習和傳播三個基本過程。 1)知識表達 知識表達是對知識的一種描述,或者說是對為描述知識而作的一組約定,是知識的形式化過程和符號化過程。人們*初用來描述客觀世界和人與人之間互相交往用的是自然語言,但是隨著科學技術的發(fā)展和認識的深入,人們利用符號語言和圖形語言來對客觀事物的本質(zhì)屬性以及事物間的關系加以描述。因為任何事物及其運動的屬性都是質(zhì)和量的統(tǒng)一,所以知識的描述既有定性的一面,又有定量的一面。知識的定量描述可以借助于符號語言和圖形語言,而知識的定性描述主要借助于自然語言。 知識表達的目的是知識傳播。當某些知識被傳播的時候,知識主體所表述的是主體向外部世界輸出的信息。信息是傳播學的概念,是人與人之間溝通傳播的內(nèi)容、是被傳播的知識。知識的傳播一般遵循的模式為傳播者的知識—信息—載體(數(shù)據(jù)、書本)—信息接收者的知識。信息能夠轉(zhuǎn)化為知識的關鍵在于信息接收者對信息的理解能力。 在知識輸入和輸出時,為了表達、傳播、識別和理解知識,人們把一個領域的整個知識體系分解成多個互相關聯(lián)的組成部分,成為相對獨立的*小單元,稱為知識點。知識點是知識輸入和輸出時信息傳遞的基本單元。 知識點是一個立體的存在,不是孤立的存在。一種認為知識單元是知識不再分解的基本單位,是構(gòu)成系統(tǒng)知識的*小的、*基本的要素;一種認為知識單元是知識不同層次的,自為一組的相對獨立的單位。兩種認識并不矛盾,前一種是狹義知識單元,而后一種是廣義的知識單元。 知識點之間具有千絲萬縷的聯(lián)系。這些聯(lián)系是知識關聯(lián)的基礎。知識關聯(lián)是指知識點之間存在的各種關系的總和。通過知識點的關聯(lián),我們可以從A知識延伸并獲取B、C知識,從而延展開來,直到我們獲得解決問題的正確信息。嚴格地說,這種關聯(lián)本身也屬于知識,因此知識關聯(lián)兼具關系與知識雙重屬性。知識表示是指把知識客體中的知識點與知識關聯(lián)起來。 2)知識學習 知識是學習的一種結(jié)果。學習是主體所感知外部世界向主體輸入信息的過程。人類所感知的信息,通過與先驗知識的關聯(lián)、思維(推理)和實踐驗證,去偽存真,正確的、有用的信息保存(記憶、書籍和圖表等媒介),逐步積累,形成概念分類有機聯(lián)系的知識。 心理學認為人們進行知識學習的過程是一個知識建構(gòu)的過程,必須將這些知識與原有的經(jīng)驗、體會關聯(lián)起來,并將這些外在的知識和經(jīng)驗進行編碼,與既有的知識和經(jīng)驗建立關聯(lián),成為學習者原有知識體系的一部分,作為新增的知識,準備與未來的知識建立關聯(lián)。自己的知識
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