地圖綜合的智能體技術(shù)——以土地利用圖斑綜合為例

賈小斌

武漢大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢430079

地圖綜合是地圖數(shù)據(jù)生產(chǎn)的核心環(huán)節(jié)，一直以來(lái)都是地圖學(xué)科的難點(diǎn)問(wèn)題。本文針對(duì)地圖綜合智能化和自動(dòng)化程度不高的現(xiàn)狀與土地利用數(shù)據(jù)綜合的工程需求，應(yīng)用智能體技術(shù)對(duì)地圖綜合過(guò)程進(jìn)行建模分析以提高其自動(dòng)化和智能化程度，以土地利用圖斑多邊形數(shù)據(jù)為例進(jìn)行試驗(yàn)以提高土地利用數(shù)據(jù)綜合的效率。全文主要包括以下內(nèi)容。

（1）對(duì)數(shù)字技術(shù)下的地圖綜合概念、類(lèi)型、專(zhuān)家系統(tǒng)和智能體技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了現(xiàn)狀分析并提出觀點(diǎn)：地圖綜合是一個(gè)任務(wù)分配與求解過(guò)程，即依據(jù)一定標(biāo)準(zhǔn)將地圖綜合任務(wù)分解成一系列不同粒度大小、獨(dú)立性較強(qiáng)的子任務(wù)，通過(guò)對(duì)每個(gè)子任務(wù)的求解，最終實(shí)現(xiàn)地圖綜合任務(wù)的完成，并在問(wèn)題求解的過(guò)程中伴隨著人類(lèi)或者計(jì)算機(jī)的智能行為；地圖綜合內(nèi)容是在保持?jǐn)?shù)據(jù)一定精度條件下對(duì)其自身及上下文特征中的空間、語(yǔ)義和時(shí)態(tài)分辨率的降低；地圖綜合實(shí)施過(guò)程是涉及綜合前分析、綜合中決策執(zhí)行和綜合后質(zhì)量評(píng)價(jià)及回溯的過(guò)程。

（2）應(yīng)用智能體技術(shù)對(duì)地圖綜合過(guò)程進(jìn)行建模。智能體技術(shù)下的地圖綜合模型應(yīng)包括任務(wù)分解、智能體角色劃分、智能體間任務(wù)協(xié)調(diào)、個(gè)體智能體運(yùn)行過(guò)程、智能體通信5個(gè)基本部分。將地圖綜合任務(wù)從空間上區(qū)分為制圖區(qū)域的、集群目標(biāo)的、地圖目標(biāo)的、地圖目標(biāo)細(xì)部的4個(gè)層次，并進(jìn)行對(duì)應(yīng)的智能體角色劃分，包括宏觀上的制圖區(qū)域智能體、中觀上的群目標(biāo)智能體、微觀上的地圖目標(biāo)智能體、局部微觀上的地圖目標(biāo)細(xì)部智能體以及多智能體系統(tǒng)的任務(wù)協(xié)調(diào)與地圖綜合中包括任務(wù)分解和地圖目標(biāo)處理順序在內(nèi)的過(guò)程控制間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。根據(jù)地圖綜合的多智能體系統(tǒng)中個(gè)體智能體的基本構(gòu)成和運(yùn)行過(guò)程，提出了地圖綜合多智能體系統(tǒng)中智能體間通信的黑板模式。

（3）對(duì)地圖目標(biāo)智能體自身及上下文特征進(jìn)行描述及探測(cè)：①在內(nèi)容上對(duì)地圖目標(biāo)智能體區(qū)分空間、語(yǔ)義和時(shí)態(tài)3大特征，在幾何維數(shù)上區(qū)分點(diǎn)、線(xiàn)、面3種類(lèi)型進(jìn)行自身特征的表達(dá)及識(shí)別，提出了基于局部累積的地圖綜合面狀目標(biāo)整體狹窄性識(shí)別方法；②將地圖目標(biāo)智能體的上下文特征在層次上區(qū)分為所處制圖區(qū)域特征、群體目標(biāo)特征、個(gè)體目標(biāo)間關(guān)系特征3個(gè)層次，在內(nèi)容上則區(qū)分空間、語(yǔ)義、時(shí)態(tài)3大特征進(jìn)行描述及探測(cè)，針對(duì)圖斑語(yǔ)義鄰近關(guān)系進(jìn)行定量化計(jì)算。

（4）地圖目標(biāo)智能體行為（綜合算子）設(shè)計(jì)應(yīng)充分顧及自身及上下文特征。認(rèn)為當(dāng)前制圖算子設(shè)計(jì)的缺點(diǎn)是較多的是面向?qū)Φ貓D目標(biāo)自身空間特征而對(duì)其語(yǔ)義和時(shí)態(tài)特征以及上下文特征顧及較少。對(duì)土地利用數(shù)據(jù)綜合中的2個(gè)綜合算子——圖斑剖分和邊界化簡(jiǎn)進(jìn)行了顧及自身及上下文特征的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)。

（5）提出了地圖綜合任務(wù)分解的基本模式以及過(guò)程控制的基本規(guī)則，針對(duì)土地利用數(shù)據(jù)綜合中圖斑的化簡(jiǎn)處理，將智能體技術(shù)引入圖斑的綜合處理過(guò)程中，建立了顧及多種條件的圖斑重要性判斷的決策機(jī)制，將可操作的幾何、語(yǔ)義控制指標(biāo)融入推理中，實(shí)現(xiàn)了從圖斑重要性判斷到尺度變換算子選擇的自動(dòng)化過(guò)程，大幅度提高了生產(chǎn)效率，并很好地維護(hù)了土地利用數(shù)據(jù)的面積平衡性以及全覆蓋、無(wú)重疊、無(wú)縫隙的特征。

（6）針對(duì)智能體技術(shù)下的地圖綜合質(zhì)量評(píng)價(jià)，構(gòu)建了顧及多重約束的質(zhì)量評(píng)價(jià)體系并給出系統(tǒng)的地圖綜合質(zhì)量問(wèn)題控制策略和解決方案，提出了應(yīng)用地圖綜合中全局性質(zhì)量問(wèn)題的評(píng)價(jià)結(jié)果來(lái)優(yōu)化地圖綜合過(guò)程的動(dòng)態(tài)回溯機(jī)制，并針對(duì)土地利用數(shù)據(jù)綜合中面積平衡問(wèn)題進(jìn)行了回溯性處理試驗(yàn)。