韓爽　梁棟棟　吳旭

摘要：表示方法的選擇是旅游專題制圖過程中的重要步驟，該文通過對表示方法及旅游專題制圖過程的研究，提出一種基于知識庫自動推薦表示方法的旅游專題制圖模式。在構建表示方法知識庫的前提下，利用產生式知識表示法對知識庫進行知識表達。在此基礎上，采用三級推理的模式對旅游專題地圖表示方法進行自動推薦，并將推薦的表示方法直接應用于旅游專題地圖的制圖表達。通過ArcGIS的二次開發(fā)實現了基于表示方法自動推薦的旅游專題地圖制圖原型，驗證了思想的可行性。

關鍵詞：表示方法；知識庫；知識推理；旅游專題制圖

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2015）10-0154-04

專題地圖表示方法的選擇是制圖者在制圖過程中必須考慮到的重要環(huán)節(jié)，它決定了專題地圖內容能否得到恰當的表達，進而影響到用圖者對專題地圖信息的正確獲取與理解。隨著計算機技術的發(fā)展，專題地圖制圖技術已經由手工制圖轉向計算機輔助制圖，專業(yè)的GIS軟件提供了相應的快速成圖模塊，這些都使得專題制圖過程更加的自動化。但是，無論是計算機圖形圖像處理軟件如CorelDRAW、AutoCAD等，還是專業(yè)的GIS軟件如ArcGIS、MapGIS等都無法進行表示方法的自動選擇與推薦，這就導致不同知識背景的制圖者會制作出水平參差不齊的專題地圖[1]。針對這個問題，降低制圖難度，在制圖過程中加入有關表示方法選擇的引導與推薦機制就顯得尤為重要。

針對于專題地圖表示方法自動選擇的研究，目前主要集中在以下幾個方面：①基于知識推理的表示方法自動選擇[2-3]。②通過數據分析引導表示方法的選擇[4]。③基于案例推理的表示方法智能選擇[5]。通過對研究現狀的梳理可以看出，專題地圖表示方法的自動選擇已基本實現，而基于知識推理實現表示方法的自動選擇與推薦并將其融合到專題制圖中去，進而形成一種專題制圖模式的研究還較為欠缺。據此，本文以旅游專題地圖為研究對象，選用ArcGIS符號化模塊為制圖工具，針對于旅游專題地圖表示方法構建知識庫，通過知識推理自動推薦表示方法，依據各表示方法與ArcGIS符號化模塊之間的對應關系，調用相應的ArcGIS功能，將推薦的表示方法直接用于制圖表達，目的在于實現集表示方法自動推薦、數據處理、制圖表達于一體的旅游專題制圖過程，進而提高旅游專題制圖的自動化、智能化水平。

1 表示方法知識庫與旅游專題制圖

將表示方法相關知識應用于旅游專題制圖領域，需要對零散的知識進行相應的組織，構建知識庫。同時需要采用合適的知識表達將知識表示成計算機能夠理解和處理的形式[6]，實現人機交互，進而為基于表示方法知識庫與知識推理的旅游專題制圖過程打下基礎。

1.1旅游專題地圖表示方法知識庫

知識庫是針對某一領域問題求解的需要，采用某種知識表示方式在計算機中存儲、組織、管理和使用的互相聯系的知識片集合[7]。某一領域內的定理、方法、經驗、常識等都可以作為知識庫的組成部分，知識片需要采用一定的知識表示在知識庫中進行存儲，作為知識表達、獲取與推理的依據。

在旅游專題制圖中，針對于旅游要素制圖表達的不同需求，構建旅游專題地圖表示方法知識庫。知識庫對不同表示方法可以描述的空間與數據特征進行相應的總結，同時建立起表示方法與ArcGIS符號化模塊之間的對應關系，以便于將表示方法直接應用于指導旅游專題制圖。知識庫還依據旅游專題制圖經驗，對常用的旅游專題地圖類型與其表示方法進行歸納，組織成知識?；诼糜螌ｎ}地圖表示方法知識庫，系統可以根據制圖需求，進行相應的知識推理，推薦出合適的表示方法與ArcGIS符號化模塊對旅游要素進行制圖表達。

1.2 知識表達

常用的知識表達方法有邏輯謂詞表示法、產生式表示法、語義網絡表示法、框架表示法等[8]。知識表達方法的選擇要從推理的需求出發(fā)，兼顧知識表達的直觀性與高效性。本研究針對于旅游專題地圖表示方法知識庫，從知識庫的結構及推理的過程考慮，采用較為直觀的產生式表示法對知識庫進行表達。產生式知識表達的特點是采用IF-THEN的形式對知識進行描述，IF后是條件，THEN后是結果。在旅游專題制圖過程中，用戶提供制圖表達的條件，系統依據知識庫經知識推理，將表示方法及其對應的ArcGIS符號化模塊作為知識表達的結果推薦給制圖者，實現旅游專題地圖表示方法的知識表達。

1.3基于表示方法知識庫的旅游專題制圖模式

要實現旅游專題地圖制圖過程中表示方法的自動推薦，需要相應的人機交互過程與表示方法知識庫的支撐。本文提出一種基于表示方法知識庫的旅游專題地圖制圖模式，如圖1所示。以用戶的制圖需求作為輸入的條件，依據條件從構建的表示方法知識庫中通過知識推理推薦對應的表示方法，當推薦的表達方法對應多個ArcGIS符號化模塊時，知識庫提供相應的區(qū)別描述知識，引導用戶進行相應的人機交互，結合知識推理進一步確定制圖條件進行知識過濾，進而確定唯一的ArcGIS符號化模塊對旅游專題地圖進行制圖表達。從圖1可以看出知識推理推薦表示方法的最終目的是推薦與表示方法對應的ArcGIS符號化模塊，以達到將表示方法知識應用于引導旅游專題地圖自動化制圖表達的目的。

圖1 基于表示方法知識庫的旅游專題制圖模式

2 旅游專題地圖表示方法知識庫的構建

旅游專題地圖常用的表示方法包括定點符號法、線狀符號法、范圍法、質底法、等值線法、定位圖表法、點數法、運動線法、分級統計圖法、分區(qū)統計圖表法等。不同的表示方法對應著不同的制圖要素與成圖效果。本文在對表示方法的特征進行研究的基礎上，對其通常適用的情境進行總結，分別建立表示方法描述知識庫和旅游專題地圖類型與表示方法對應關系知識庫，通過調用相應的ArcGIS符號化模塊，實現指導旅游專題地圖制圖過程的作用。

2.1表示方法描述知識庫的構建

通過對長期制圖過程中制圖經驗的總結，可以確定不同旅游專題地圖類型中各種表示方法的適用情況。如范圍法用不同的色彩或紋理表示離散分布的面狀地理事物的分布狀況；分區(qū)統計圖表法用不同的符號或統計圖表表示制圖區(qū)域內某種事物在各區(qū)域內的統計數據等。不同的表示方法有其特定的表示對象，適用于不同的數據處理過程，體現多樣的成圖效果。

本文從表示方法所能表達的專題要素空間分布特征、專題要素數據特征以及表示方法對應的專題要素數據體現形式三個方面對旅游專題制圖過程中常用的十種表示方法的適用情況分別進行描述，并將不同的適用情況與ArcGIS符號化模塊進行一一對應，構建表示方法描述知識庫，為基于知識推理的表示方法自動推薦與制圖表達提供依據。表示方法描述知識庫的結構如表1所示。其中0表示對應的表示方法不能表現此特征或形式，非0表示可以表示此特征或形式，非0數值與相應的ArcGIS符號化模塊數值是相互對應的。如定位圖表法中數值為1的描述組合：點狀分布、數據分級特征、點上分級符號，對應的ArcGIS符號化模塊為分級符號即可用分級符號對描述進行制圖表達；數值為2的描述組合：點狀分布、數據數量特征、與數據一一對應的符號，對應的ArcGIS符號化模塊為比例符號即可用比例符號對描述進行制圖表達；數值為3的描述組合：點狀分布、數據數量特征、點上圖表，對應的ArcGIS符號化模塊為圖表即可用圖表對描述進行制圖表達。

2.2旅游專題地圖類型與表示方法對應關系知識庫的構建

表示方法描述知識庫的構建對表示方法的使用范圍、表示特征以及與ArcGIS功能模塊的對應關系進行了一個較為全面的闡述，但在現實的制圖過程中，為了體現制圖效率，需要將相應的知識進行封裝，進而減少人工干預的過程，簡化制圖步驟。據此，本文將旅游專題地圖類型與其常用的表示方法進行歸納總結，構建旅游專題地圖類型與表示方法對應關系知識庫，通過輸入旅游專題地圖類型推薦表示方法，實現輔助決策的功能。

旅游專題地圖類型與表示方法對應關系知識庫的內部結構的構建過程可用圖2進行表述。如圖2所示，由于同一種類型的旅游專題地圖，不同的專題要素可能會對應不同的表示方法，同一種表示方法也可以表示不同的旅游專題地圖類型，因此它們之間是n：m即多對多的關系。這種關系決定了當給出一種旅游專題地圖類型時會出現對應多個表示方法的情況，這時需要對知識依據表示方法描述知識庫進行進一步的細化區(qū)別描述，以便針對一種旅游專題地圖通過知識推理引導用戶獲取唯一的表示方法以及唯一的ArcGIS符號化模塊。

3 基于表示方法知識推理的制圖表達

在構建旅游專題地圖表示方法知識庫的前提下，可根據知識經驗進行相應的知識表達，經過知識推理實現知識的應用，指導基于表示方法自動推薦的旅游專題地圖制圖過程。

3.1 產生式表達的知識推理過程

產生式知識表達是一種條件-結果形式的表示知識的方法[9]。本文依據構建的表示方法描述知識庫以及旅游專題地圖類型與表示方法對應關系知識庫，從三個層面分不同情況對基于產生式表達的表示方法知識推理過程進行闡述：

1）當旅游專題地圖類型與表示方法及對應的ArcGIS符號化模塊一一對應時，依據旅游專題地圖類型直接提供表示方法與ArcGIS符號化模塊。

如：IF旅游專題地圖旅游類型為旅游區(qū)域分布圖

THEN對應的旅游專題地圖表示方法為范圍法且其對應的ArcGIS符號化模塊為唯一值渲染

2）當一種旅游專題地圖類型對應多種表示方法或只對應一種表示方法但可用多個ArcGIS符號化模塊進行表述時，結合知識庫中的細化區(qū)別描述，讓用戶對其進行選擇，根據用戶的選擇結果確定唯一的表示方法與唯一的ArcGIS符號化模塊。

如：IF旅游專題地圖類型為旅游人口數量統計圖

THEN對應的旅游專題地圖表示方法為定位圖表法或分區(qū)統計圖表法

細化區(qū)別描述：AND空間分布特征為連續(xù)面狀分布AND數據表現形式為面上圖表

THEN對應的旅游專題地圖表示方法為分區(qū)統計圖表法且對應的ArcGIS符號化模塊為圖表

3）當旅游專題地圖類型不包含在知識庫中時，需要以表示方法描述知識庫為基礎，結合用戶對旅游要素空間分布特征、旅游要素數據特征、旅游要素數據體現形式的選擇，推理出所需的表示方法及ArcGIS符號化模塊。

如：IF旅游專題地圖旅游要素空間分布特征為連續(xù)面狀分布AND數據特征為數據數量特征AND數據體現形式為點上的圖表

THEN旅游專題地圖表示方法為定位圖表法且對應的ArcGIS符號化模塊為圖表

需要特別說明的是本文面向的主要是旅游專題要素所在的單個圖層的制圖表達，每個圖層表示方法的自動推薦是相互獨立的，在這里不考慮多個圖層表示方法之間組合搭配的自動推薦問題。

3.2基于三級推理的表示方法自動推薦模式

圖3 基于三級推理的表示方法自動推薦流程圖

基于產生式的表示方法知識推理是對知識庫信息的表達，在獲取知識庫信息的基礎上可以將知識應用于指導旅游專題地圖自動化制圖表達過程，直接調用由知識推理推薦的表示方法對應的ArcGIS符號化模塊進行旅游專題地圖的制圖表達。據此，本文提出了基于三級推理的表示方法自動推薦模式，其各級推理步驟與三個層面的表示方法知識推理的過程是相互對應的。根據三級推理過程構建系統的功能，可以保證系統對用戶的逐級引導作用，以及實現對各種旅游專題地圖類型都能夠提供相應的表示方法及相應的ArcGIS符號化模塊，進而實現直接成圖的目的，具體過程可以用圖3進行描述。

4 實證研究

在構建旅游專題地圖表示方法知識庫的基礎上，依據三級推理推薦表示方法及相應的ArcGIS符號化模塊，使用Visual Studio 2010開發(fā)平臺，利用C#開發(fā)語言和Access數據庫，通過ArcEngine10.1的二次開發(fā)組件包開發(fā)了基于表示方法自動推薦的旅游專題地圖制圖原型，驗證了本研究的可行性。

4.1系統主要功能展示

本文以2012年安徽各市旅游收入分級統計圖的制圖過程為例，對基于表示方法自動推薦的制圖過程分情況進行功能展示，如圖4所示。其中4（a）為基于旅游專題地圖類型即統計圖推薦表示方法的界面；4（b）表示當旅游專題地圖類型不包含在知識庫中時，依據用戶對制圖信息的選擇推薦表示方法的界面；4（c）表示根據細化區(qū)別描述或用戶選擇描述確定表示方法后，表示方法對應的ArcGIS符號化模塊；4（d）表示依據ArcGIS符號化模塊實現推薦表示方法的制圖表達，即用分級色彩對2012年安徽各市旅游收入進行圖面展示。

4.2基于表示方法知識庫的制圖模式與其他制圖模式的比較分析

對于地圖表示方法的研究已經形成了較為系統的知識理論[10-12]，本文將基于知識推理推薦的表示方法與ArcGIS強大的數據處理及符號化功能進行掛接，直接用于指導旅游專題地圖制圖表達過程，提出了基于表示方法知識庫的旅游專題制圖模式。與現有的主流制圖軟件如CorelDRAW、ArcGIS、MapGIS等的制圖模式相比，加入了對表示方法選擇的輔助決策與引導功能，在保證成圖效率的同時，降低了制圖難度，提高了制圖的規(guī)范性。

5 結束語

本文依據表示方法的知識經驗構建旅游專題地圖表示方法知識庫，利用產生式知識表達，對用戶輸入的旅游專題地圖信息進行基于知識庫的推理，進而推薦相關的表示方法；建立表示方法與ArcGIS符號化模塊之間的對應關系，實現了集表示方法自動推薦、旅游專題數據處理與自動化制圖表達于一體的旅游專題地圖制圖過程，降低了旅游專題制圖的難度，提高了旅游專題制圖的規(guī)范性與自動化水平。但是，由于旅游專題地圖類型的多樣性，依據知識庫可以直接推薦唯一表示方法的旅游專題地圖類型還是有限的，旅游專題地圖類型的細化分類及知識庫的完善工作還有待進一步加強。

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（上接第157頁）

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