VÚGTK 49 741
Pantaleao, Eliana
Systém založený na znalosti pro definici kartografického jazyka
[Systema baseado em conhecimento para definiçao da linguagem cartográfica]
/ Eliana Pantaleao, Claudia Robbi Sluter. - In : Universidade Federal do Paraná : Curso de Pós-Graduaçao em Ciencias Geodésicas : Novos Desenvolvimentos em Ciencias Géodésicas / Editor Edson Aparecido Mitishia. - Curitiba : Universidade Federal do Paraná, 2003. - S.378-389. - (Série em Ciencias Geodésicas ; Vol.3). - ISBN 85-88783-04-5
Přeložila: M. Kulatá (zkráceno)
Zdiby : VÚGTK, 2005. - 3 s.
Klíčová slova: tematická kartografie, kartografická vizualizace, systém založený na znalosti
1. ÚVOD
Popularizací používání systémů geografických informací a systémů kartografické vizualizace je pro stále více uživatelů snadné tvořit mapy, aniž by měli dostatečné kartografické znalosti. Vznikají tak mapy málo kvalitní. Zahrnutím větší automatizace při rozhodování do tohoto typu počítačových programů je možné pomoci uživatelům při vytváření map v souladu s pojmy kartografické komunikace.
Systém navržený v tomto článku je pomocný systém pro rozhodování, který pomáhá uživateli vybrat vhodné vizuální proměnné pro reprezentaci geografického fenoménu. Zkonstruovaný prototyp systému je podrobně popsán v oddíle 3 tohoto článku. Pomocí tohoto systému je uživatel veden softwarem a kvalitně prochází etapami kartografického projektování pomocí přednastavených řešení. Výsledkem mohou být mapy s lepší reprezentací daného fenoménu a lepší vizualizací prostorových základen.
2. TEMATICKÉ MAPOVÁNÍ
Projektování map zahrnuje celý proces, kterým jsou konstruovány mapy. Jeho etapy jsou např.: definice účelu mapy, výběr vhodného měřítka, klasifikace informací a determinace jejich prostorového rozměru a úrovně měření, výběr vizuální proměnné, specifikace symbolů, grafická generalizace a zhodnocení výsledku. V článku je dále podrobněji rozebráno několik z těchto etap.
Symbol je v kartografickém projektování definován grafickou značkou a jí přiděleným významem. Tento význam je uživateli zprostředkován vysvětlivkami. Rozdílné pojmy mají být reprezentované pomocí rozdílných symbolů a výběr použitého jazyka je důležitý v karto-grafickém projektování. Při výběru symbolů je nutné vzít v úvahu aspekty jako je vizuální vnímání barev, viditelnost použitých symbolů, adekvátní úroveň kontrastu mezi rozdílnými symboly atd. Projektování symbolů sestává ze série kroků, které sledují logický řád (BOS, 1984). Ve všech těchto fázích hraje základní roli účel mapy.
Nejdříve má být kartograf seznámen s účelem a obsahem mapy, aby mohl definovat velikost mapy, měřítko atd., které mají být použity.
Následuje analýza potřeby symbolů normovaných a nových. Pokud může být mapa vytvořená s normovanými symboly, není důvod vytvářet nové.
Analýza prostorových dat má zahrnovat analýzu informace, která má být vizualizovaná - téma - co se týká prostorové velikosti, klasifikace a úrovně měření.
Dále se definují úrovně vnímání pro tematické informace a pro prvky kartografické báze. Mapa není kompletní, pokud není vztažena k nějaké topografické referenční základně, jejíž obsah závisí na účelu mapy a na vlastních tematických informacích.
Dalším krokem je výběr vizuálních proměnných.
Nutná je také analýza prostorových situací ve využití map, jako specifická iluminace, mapy ukazované v televizi, používání v dopravních prostředcích za pohybu atd.
Teprve potom se může realizovat vlastní projektování symbolů, po kterém následuje zhodnocení vyprojektovaných symbolů. Kromě viditelnosti a čitelnosti musí být symboly posuzovány již ve své aplikaci v mapě, společně s ostatními.
Dále je nutné určit úroveň měření. Ta může být nominální (data jsou seskupena do tříd), řadová (data jsou seskupena do tříd a mají řád), numerická (řád mezi třídami je numerický) a další.
Vizuální proměnné jsou variace geometrických primitiv bod, čára a plocha. Dostatečné sdělení kartografické informace závisí na vztahu mezi úrovní měření a variacemi geometrických primitiv. Formy a vzhled vizuálních proměnných jsou velikost, hodnota barvy (světelnost), tón, sytost barvy, orientace, tvar, provedení a struktura. Definice vizuální proměnné je přímo spojena s úrovní měření fenoménu. Pro číselné údaje (numerická úroveň měření) je nejpříhodnější vizuální proměnná "velikost". Ovšem ta může být použita jen skrze geometrická primitiva "bod" a "čára". Pro geometrická primitiva "plocha" může být použita proměnná "hodnota barvy", "sytost" nebo kombinace obou. Úroveň měření pak bude jen řadová, ne kvantitativní.
Další doporučení: Pokud se pracuje s úrovní měření řadovou, počet potřebných tříd pro reprezentaci fenoménu musí ovlivňovat výběr tónu barvy, která utrpěla variaci světelnosti. Barvy jako žlutá nedovolují diferenciaci ve více než třech nebo čtyřech hodnotách, modrá nebo červená naopak. Znalost schopnosti vnímání barev lidským okem nabízí teoretický základ pro automatizaci tohoto typu rozhodování.
3. METODOLOGIE
Navrženým řešením je konstrukce systému založeného na znalostech pro definici kartografického jazyka. Byl vytvořen funkční prototyp a ten je zhodnocen jak jeho tvůrcem, tak expertem v dané oblasti. Navržené etapy vývoje tohoto systému sledují model iterativní a interaktivní. První etapou je výběr problému, který má být rozhodnut. Po identifikaci problému je zkonstruován prototyp, který reprezentuje malou část finálního systému. Jeho základním předpokladem je poskytnout více informací o vybrané oblasti. Další etapou je formalizace, která zahrnuje registraci všech rozhodnutí projektu jako jsou strategie implementace, způsoby testování, kontrolní body, konečné plánování vytvoření systému. Je nutné také rozhodnout o slovníku, tzn. zkonstruovat ontologii oblasti. Následně je systém implementován v nějakém jazyce nebo prostředí vyvinutém pro tento účel. V této fázi jsou realizovány kontroly prototypu, přírůstek centrální znalosti a rozvoj pomocných programů. V etapě zhodnocení se mohou objevit problémy. Pro mnoho oblastí je nemožné identifikovat pro daný problém odpověď jako "absolutně správné". Hodnotí se, zda je odpověď kompatibilní s tou, kterou by pro daný problém dal expert. V této fázi je nutná interakce s jinými experty, kteří se neúčastní vývoje systému.
Prototyp systému byl zkonstruován v prostředí Expert SINTA/DISE, které je souborem počítačových nástrojů založených na technikách "umělé inteligence" pro automatické tvoření expertních systémů". Jeho model reprezentace znalosti je založen na pravidlech tvorby a fakto-rech důvěry. Toto prostředí bylo vyvinuto v Ceará (Brazílie) skupinou SINTA (aplikované inteligentní systémy), v laboratoři umělé inteligence (LIA) Univerzity Federal do Ceará (UFC) a je k dispozici on-line.
Ve vytvořeném prototypu jsou informace týkající se daného fenoménu požadovány od uživatele. Na základě poskytnutých odpovědí nabídne systém přednastavené řešení pro kartografický jazyk, který má být použit v mapě. Systém představuje kompletní popis kartografického jazyka pomocí hodnot nalezených systémem na základě pravidel pro proměnné jako "forma" nebo "tón barvy". Účelem systému není odsouhlasit geografické údaje nebo vytvářet grafické symboly.
Pro poskytnutí vhodného slovníku pro konstrukci pravidel báze znalostí byla za pomoci softwaru Protégé-2000 (vyvinut na Univerzitě ve Stanfordu (USA)) vytvořena ontologie, která definuje a porovnává pojmy tematického mapování zahrnuté do rozhodování. Finální systém byl implementován v prostředí Microsoft Visual C++ s použitím knihoven MFC (Microsoft Foundation Classes) pro konstrukci uživatelských rozhraní.
4. ZÁVĚR
Systém založený na znalosti může zvýšit efektivnost vizualizace tematických map pro uživatele bez dostatečných kartografických znalostí tím, že jim představí přednastavená řešení při rozhodování v různých fázích tematického mapování.
Definování ontologie pro tematické mapování poskytuje pojmovou strukturu a potřebný slovník pro konstrukce zakládající se na znalostech, na základě studií o lidském vnímání map, o teorii barev, o statistických a kartografických principech. Kromě toho může být tato ontologie použita i v jiných systémech pro manipulaci s geografickými informacemi a dovoluje sdílení báze znalostí mezi různými systémy. Navržený systém nabízí uspokojující přednastavená řešení. Interaktivita uživatele dodává systému údaje potřebné pro získání lepšího řešení, v souladu s údaji k dispozici. Uživatel může změnit jakoukoliv část tohoto řešení a může od systému požadovat "vysvětlení" k učiněnému rozhodnutí.
