定性空间推理及其应用技术研究

论文摘要

定性空间推理技术对于研发新一代的智能空间信息处理系统起着关键性的作用,但无论是在理论方面和应用方面的研究都还不是很完善。本文从理论方面和应用角度对定性空间推理进行了研究,在理论上提出新的计算模型和推理算法,在几个应用方面给出比较完整的应用解决框架和相应的实验分析。本文的研究主要包括以下几个方面:(1)结合现有的空间拓扑模型RCC8和基于区域的主方向关系模型,研究了RCC8和主方向关系的交互规则知识,提出结合RCC8和主方向约束关系的定性空间约束满足问题的路径相容算法,并证明其复杂性和传统算法相比没有大的增加,还设计了一个针对定性空间约束满足问题的通用相容性判定算法。(2)对Goyal和Egenhofer的主方向关系模型的不足进行了分析,基于数学形态学的膨胀操作提出区域间方向关系的定量的计算模型;结合模糊集合理论和数学形态学理论提出基于模糊区域的方向关系计算模型。实验证明计算模型符合人们认知。(3)研究时空推理中的与运动连续性有关的概念邻域问题,提出扩展概念邻域图的概念和计算方法。为时空推理提供了理论和算法基础。(4)对空间结构信息检索方法进行研究,基于区间演算提出结合拓扑和方向关系进行空间结构检索的计算模型,设计了四个系统检索算法,通过实验分析确定了两个实用的算法并总结出适用条件。(5)研究空间数据挖掘问题,设计了一个基于多图层的空间数据挖掘算法框架,并应用到分类问题中,实验结果比较令人满意。

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 定性空间表示
• 1.2.1 空间本体论
• 1.2.2 拓扑关系
• 1.2.3 方向关系
• 1.2.4 距离关系
• 1.2.5 复杂和不确定区域的空间关系
• 1.3 定性空间推理
• 1.3.1 约束满足问题
• 1.3.2 关系代数
• 1.3.3 基于JEPD关系的关系代数
• 1.3.4 关系-变量
• 1.4 时空推理
• 1.4.1 时态推理
• 1.4.2 时间和空间的结合
• 1.5 定性空间推理的应用
• 1.5.1 空间结构信息检索
• 1.5.2 空间数据挖掘
• 1.6 本文工作
• 第二章 基于空间拓扑和方向关系信息的定性空间推理
• 2.1 引言
• 2.2 背景
• 2.2.1 拓扑关系表示
• 2.2.2 方向关系表示
• 2.3 RCC8 和CDF间的交互规则
• 2.3.1 从RCC8 关系推出CDF关系的规则（RCC8→CDF）
• 2.3.2 从CDF关系推出RCC8 关系的规则（CDF→RCC8）
• 2.3.3 从RCC8 和CDF关系的复合推出空间关系的规则
• 2.3.4 从CDF和RCC8 关系的复合推出空间关系的规则
• 2.3.5 混合规则
• 2.4 定性空间约束满足问题
• 2.4.1 定性空间约束满足问题的相关定义
• 2.4.2 二元约束矩阵
• 2.4.3 二元约束矩阵上的操作
• 2.4.4 路径相容（Path-consistency）
• 2.4.5 定性空间约束满足问题求解
• 2.5 结合RCC8 和CDF的约束满足问题
• 2.5.1 问题描述
• 2.5.2 RDF-CSPs的路径相容算法
• 2.6 RDF-CSPs中相容性检查的复杂性
• 2.7 RDF-CSPs相容性判定通用算法
• 2.8 小结
• 第三章 模糊方向关系建模
• 3.1 引言
• 3.2 数学形态学模型
• 3.3 建模模糊区域间方向关系
• 3.3.1 模糊集合理论
• 3.3.2 建模和细化模糊区域间主方向关系
• 3.3.3 计算问题
• 3.4 模拟实验
• 3.5 小结
• 第四章 时空推理研究
• 4.1 引言
• 4.2 时空一体数据模型
• 4.2.1 时空拓扑
• 4.2.2 时间序
• 4.2.3 时间与时空的关系
• 4.2.4 空间关系
• 4.3 时空连续性
• 4.4 扩展概念邻域图
• 4.5 小结
• 第五章 基于MBR的空间结构信息检索
• 5.1 引言
• 5.2 R 树
• 5.3 空间关系的表示
• 5.3.1 MBRs间空间关系
• 5.3.2 对象间关系
• 5.4 空间结构信息检索算法
• 5.4.1 全局搜索
• 5.4.2 局部搜索
• 5.5 系统实现
• 5.6 实验分析
• 5.7 小结
• 第六章 基于多图层的空间数据挖掘方法研究及应用
• 6.1 引言
• 6.2 决策树
• 6.3 基于多图层空间数据挖掘的算法框架
• 6.3.1 空间连接索引
• 6.3.2 多图层空间数据挖掘的多表聚合算子
• 6.3.3 多图层空间数据挖掘算法框架
• 6.4 多图层空间数据分类
• 6.5 小结
• 第七章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 作者攻读博士期间发表的论文情况
• 论文摘要
• Abstract