RCC5与主方位关系结合的定性空间推理

解决实际问题需要将多方面空间信息结合进行推理,仅考虑单方面空间信息是不够的.多方面空间信息结合推理已成为定性空间推理的一个研究热点.现有拓扑与方位结合推理工作主要集中在与基于最小外包矩形或单片方位模型的结合.方位信息描述是近似的,不适于精确推理;因此分别采用主方位模型和RCC5描述方位、拓扑信息.根据定义给出基本RCC5和主方位关系间的相互依赖及异质复合表;讨论了其上约束满足问题,得到一个路径相容算法,并分析了推理复性问题.     

结合拓扑和方位的定性空间推理方法*

空间区域的拓扑关系和方位关系是空间推理的重要研究内容,以往的工作集中在单一的空间方面, 这不能满足实际应用领域的需要.基于主方位模型给出了主方位关系的形式化定义,考虑到拓扑与方位间的相互依赖关系,提出了结合拓扑和方位的定性表示与推理算法,能够处理多方面空间信息,在空间数据库和机器人导航等领域具有实际应用价值.     

基于粒度层次的方位关系推理

方位关系推理是空间推理的一个重要方面。本文主要研究的是方位关系推理的问题之一——基于层次的方位关系表示与推理。文中首先从区域间的覆盖关系出发，提出了基于空间粒度的层次划分方法；然后，从“点对象”和“矩形对象”两个方面研究了基于粒度层次的方位关系表示与推理方法，并给出了相应的推理算法。文中的推理实例验证了粒度划分与推理方法的可行性。     

混合维拓扑和尺寸关系的定性空间推理

定性空间推理(QSR)研究空间关系,多数工作集中在单维空间关系,但在地理信息系统(GIS)中多维对象很常见.混合维对象空间关系是指点、线和区域3类对象出现在同一场景的情况,该类问题对定性空间推理研究有着重要的理论意义和应用价值.但这方面的研究工作还比较少.在已有的混合维区域连接演算的基础上进行完善,提出了MRCC5混合维拓扑模型,并研究了其上约束满足推理问题的复杂度.对定性尺寸关系进行了混合维扩展.给出了MDS模型,进而研究了其推理问题.在以上工作基础上.提出了RCCA和MDS的结合模型,给出并分析了结合模型的推理算法.将定性空间推理相关研究推广到混合维领域,深入研究了混合维拓扑关系推理,提出了混合维尺寸以及混合维拓扑尺寸结合模型.     

一种用于常识空间信息处理的定性空间关系模型

在空间信息处理中,一些常识空间信息通常结合多方面空间关系,而且这些空间关系是动态变化的.为了有效地表示这些复杂的空间关系,并对其进行推理,提出了一种结合拓扑、方向和大小关系的空间信息处理模型TDSC (topology-direction-size calculus),并基于TDSC模型提出了处理动态空间关系变化的表示推理框架.首先,利用同对象多属性的方法建立了融合大小、拓扑和方向关系的完备至斥基本关系表示;然后提出了复合表生成算法和推理算法,使得原有模型的表示和推理结果可以直接在新模型中使用.同时提出处理动态空间关系的邻域划分图,给出了邻域划分图的自动生成算法,以及TDSC模型的邻域划分图.最后给出基于TDSC模型邻域划分图的表示和推理框架,并结合实例说明框架的正确性和有效性.     

多种空间关系和时间结合的定性时空推理

空间实体之间存在多种时空关系,主要包含拓扑、方向、距离、尺寸和时间等.以往的研究工作主要集中于3种以下时空关系结合的表示和推理,而3种以上结合的研究很少.但多种时空关系之间是相互统一和相互约束的,所以,将它们全部综合起来研究是时空推理研究发展的必然趋势,也是实际应用的迫切需要.提出了采用矩形关系统一表示多种空间关系,以矩形关系变化次数表示时间的时空统一表示模型,并在此基础上,利用概念邻域图推导空间关系变化和时间变化.据此,结合矩形关系网络和路径一致性算法,提出了检验上述统一模型网络一致性的算法,并分析了算法复杂度.该研究成果提高了空间关系分析方法的准确性,减小了时间信息的冗余,对地理信息系统中空间实体间的空间关系以及时间变化的分析和查询等有一定的理论意义与应用价值.     

基于矩阵模型的方向关系表示与推理

传统方向关系模型难以支持空间的点、线、面物体的表示,其推理采用效率较低的查表运算,不支持复杂方向关系推理。为解决此问题,提出基于矩阵模型的方向关系表示与推理的方法。该方法为空间方向关系的定性表示、描述、推理运算构建基础理论,为空间查询和一致性校验研究提供了新思路。     

基于动作的动态空间推理

动态空间关系的表示和推理一直以来都是定性空间推理中的研究重点。通过用矩形关系来表示空间原语实体为区域的定性空间关系,对Bhatt定义的动态空间系统进行细化和扩展,定义空间实体的8个移动动作,并给出拥有多个空间实体的空间场景下区间关系在不同动作作用下的状态转移图和状态转移表,指出状态转移图和概念邻域图的区别。用一个元组对空间场景进行形式化表示,定义动态空间系统中的一个基本任务,即历史场景在空间实体动作作用下推出新空间场景,给出这个任务的解决方法,指出方法的局限和不足,同时给出一个应用场景。     

一个结合多方面定性空间信息的新方法

定性空间推理是人工智能领域中非常重要的研究内容.空间信息包含拓扑关系、大小关系、形状、距离等很多方面.以往多侧重于单一方面的研究,如何将孤立的各方面信息进行统一表示和推理是当前定性空间推理中的一个重要问题.提出利用结合操作来融合不同空间信息表示的新方法.利用结合操作,可以由原先完备互斥关系集合得到新关系,同时利用原有的复合表自动生成新关系的粗复合表.基于结合操作,给出2个理论模型:结合拓扑关系与大小关系模型、结合拓扑关系与远近关系模型.并提出了邻域划分图的概念,说明了邻域划分图与概念邻域图的关系.利用邻域划分图回答了Galton提出的问题:为什么LOS(视觉光线演算)的概念邻域图不同于标准的空间或时间关系的概念邻域图,这些关系的复合表中关系总是来自于概念邻域图.     

方位关系约束满足问题的推理求解

约束满足问题（Constraint Satisfaction Problems CSP）是人工智能的一个研究领域，诸如空间查找、规划等问题都可转化为约束满足问题。方位关系是空间关系的重要组成部分，用以确定空间对象间的一种顺序。本文研究了空间方位关系模型，给出了方位关系约束的一般表示形式。在此基础上，利用组合表推理给出了方位关系约束满足问题的一个推理求解算法，该算法的时间复杂度为O（n^2）。     

时空推理研究进展

与时态和空间有关的推理问题是人工智能研究中重要的组成部分,在地理信息系统、时空数据库、CAD/CAM等领域有着重要应用.从本体、表示模型和推理方法3个方面分别介绍了时态推理和空间推理的发展,并在此基础上综述了时空结合推理的研究进展.讨论了目前时空推理领域存在的问题,并指出了今后的发展方向.     

集成多方面信息的定性空间推理及应用

以往的定性空间或时空推理工作多数面向单一时空方面,这不符合实际应用需要.提出了集成拓扑、尺寸和时间3方面信息的定性表示和推理技术,并应用到时空GIS中.给出了面向GIS的拓扑、尺寸和时间的表示方法,并研究了它们之间的依赖性.提出了集成这3方面信息的约束满足问题求解算法TriRSAT.在时空GIS中,把定性时空表示用于约束关系库,把TriRSAT算法用于时空数据一致性检查和时空查询.应用结果显示,该理论和方法能有效地集成处理多方面时空信息,在时空数据库、机器人导航等领域有着广泛的应用前景.     

基于标识变化的时空推理

空间变化是空间信息处理中的热点问题,标识变化是空间变化的关键问题之一.但是现有工作侧重表达,知识推理能力较弱.为此,研究了基于标识变化的时空推理问题.给出了基于多段图和集合论的标识变化形式化语义,在此基础上定义了二元关系模型.针对基本关系约束满足问题,提出了构造性求解算法,并证明了代数封闭算法可解;针对全关系约束满足问题,提出了一致场景算法.理论分析和实验应用均表明该方法能有效解决信息不完整、不准确情况下的标识变化表示与推理问题,对此类问题其它同类模型尚不能很好解决.     

基于缓冲区的扩展拓扑关系模型及应用

定性空间推理在人工智能等领域有着广阔的应用前景,但目前单方面空间关系研究较多,多方面结合研究较少,这与实际应用需求不符.由于各类空间关系具有独立性,需要找到适当的理论将它们融合,目前对于拓扑、距离结合模型的研究还不够充分.针对缺乏基本关系可处理且易于在GIS系统中实现的模型等情况,提出了一种扩展拓扑关系模型BERCC.BERCC源于RCC理论,其主要思想是通过考虑缓存区之间的拓扑关系来提高模型表达能力,同时能表达一定程度的距离信息.推导了BERCC的弱复合表,证明了BERCC基本关系是可处理的,给出了一个包括全集关系和基本关系的可处理子集,在此基础上实现了约束满足推理算法.最后,基于该理论和方法实现了一个实验系统,进一步验证了模型及算法的正确性和实用性.     

REASONING WITH TOPOLOGICAL AND DIRECTIONAL SPATIAL INFORMATION

Current research on qualitative spatial representation and reasoning mainly focuses on one single aspect of space. In real‐world applications, however, multiple spatial aspects are often involved simultaneously. This paper investigates problems arising in reasoning with combined topological and directional information. We use the RCC8 algebra and the rectangle algebra (RA) for expressing topological and directional information, respectively. We give examples to show that the bipath‐consistency algorithm Bipath‐Consistency is incomplete for solving even basic RCC8 and RA constraints. If topological constraints are taken from some maximal tractable subclasses of RCC8, and directional constraints are taken from a subalgebra, termed DIR49, of RA, then we show that Bipath‐Consistency is able to separate topological constraints from directional ones. This means, given a set of hybrid topological and directional constraints from the above subclasses of RCC8 and RA, we can transfer the joint satisfaction problem in polynomial time to two independent satisfaction problems in RCC8 and RA. For general RA constraints, we give a method to compute solutions that satisfy all topological constraints and approximately satisfy each RA constraint to any prescribed precision.     

拓扑关系形式化描述的基本问题与研究进展

拓扑关系是GIS中空间目标之间最基本也是最重要的关系之一,在GIS空间数据建模、空间查询、空间分析、空间推理、制图综合等过程中起着重要的作用。该文首先介绍了不同的空间数据模型中拓扑信息的表达模式,然后重点回顾和评述了拓扑关系的建模方法以及拓扑关系形式化模型,并探讨了目前研究中存在的问题和有待进一步研究的工作。