Inteligentní systémy pro interaktivní návrh tematických map.

Radek Dostál

Doctoral thesis

Intelligent Systems for Interactive Design of Thematic Maps.

Abstract:

V předložené práci je navržen inteligentní systém pro interaktivní návrh tematických map. První část popisuje rozhodovací procesy při tvorbě mapy. Druhá část stručně představuje oblast umělé inteligence, popisuje znalostní a expertní systémy a jejich základní části. Třetí část se věnuje standardům pro popis dat. Zaměřuje se na značkovací jazyky od počátků jejich vývoje až k ontologickým jazykům, které tvoří základ pro sémantický popis reálného světa. Čtvrtá část přechází k vysvětlení znalostních ontologií, kterým se věnuje velmi podrobně. Zmiňuje postupy získávání a reprezentace kartografických znalostí. Popisuje základní stavební prvky ontologií – třídy, vlastnosti a jedince. Závěrem se zabývá popisem procesu tvorby znalostní ontologie. V páté, stěžejní části, je rozebrán návrh inteligentního systému. Začíná procesem vytvoření znalostní doménové ontologie, pokračuje problematikou transformace doménové ontologie na rozhraní a třídy jazyka Java, v rámci které popisuje nástroje vhodné k provedení této transformace. Podrobně se věnuje transformacím jednotlivých částí doménové ontologie – třídám, vlastnostem a jedincům a upozorňuje na oblasti možné ztráty dat. Dále se zabývá popisem několika expertních systémů, teoreticky použitelných pro návrh inteligentního systému a zaměřuje se na popis vybraného expertního systému Drools. Věnuje se procesu zpracování ontologie, báze faktů a báze znalostí v programovacím jazyce Java a demonstruje ukázky zdrojových kódů nejjednodušší aplikace. Seznamuje s kartografickými pravidly a různými formami a formalizacemi jejich zápisu. Nakonec popisuje možnosti integrace expertního systému Drools se systémy třetích stran, které doplňuje praktickými ukázkami integrace se statistickým softwarem R, klasifikační webovou službou a celosvětovou databází geografických míst GeoNames. Poslední část se věnuje popisu pilotní aplikace CartoExpertGUI. Závěrem rozebírá a hodnotí výsledky této disertační práce. Její přílohy tvoří hierarchická struktura tříd ontologie tematické kartografie, zdrojový kód Java třídy pro práci s kardinalitou ontologie, zdrojový kód simulující práci uživatele s expertním systémem Drools, sada kartografických pravidel inteligentního systému, zdrojový kód webové služby Carto Support Service a zdrojový kód Java třídy pro analýzu titulu mapy.

Abstract:

In the submitted thesis, an intelligent system for interactive support of thematic map design is designed. The first part describes the decision processes of maps creation. The second part introduces briefly the area of artificial intelligence, describes knowledge and expert systems and their main components. The third part discusses data description standards. It focuses on markup languages since the beginning of their development up to ontology languages forming a basis for semantic descriptions of the real world. The fourth part proceeds to the explanation of knowledge ontologies, to which considerable attention is paid. It mentions processes of acquiring and representing cartographic knowledge, describes basic building components of ontologies – classes, properties and individuals. At the end, it deals with the description of a knowledge ontology development process. In the fifth, main part, the design of an intelligent system is analysed. It begins with the process of construction of a domain knowledge ontology, continues with the issues of domain ontology transformation into Java language interfaces and classes, in the framework of which describes tools suitable for the execution of this transformation. It concerns in detail the transformations of specific parts of the domain ontology – classes, properties and individuals, and draws attention to the areas of possible data loss. Moreover, it deals with the description of several expert systems theoretically applicable to the intelligent system design and focuses on the description of a selected expert system Drools. It concerns the process of processing the ontology, fact base and knowledge base in the Java programming language and demonstrates examples of source codes for the simplest applications. It provides information about cartographic rules and various forms and formalizations of their record. Then it describes possibilities of integration of the expert system Drools with third-party systems, supplemented by practical examples of integration with R statistical software, classification web service and worldwide database of geographical places GeoNames. The last part describes the pilot application CartoExpertGUI. Finally, the results of this doctoral thesis are analysed and evaluated. Appendices to the thesis consist of a hierarchic structure of classes of thematic cartographic ontology, source code for the Java class for work with ontology cardinality, source code simulating user work with the expert system Drools, set of cartographic rules for the intelligent system, source code for the web service Carto Support Service and source code for the Java class for map title analysis.

Keywords

expertní systém, pravidlový systém, inteligentní systém, znalosti, ontologie, tematická kartografie, OWL, Protégé, Drools, Java. 2013

Keywords

expert system, rule-based system, intelligent system, knowledge, ontology, thematic cartography, OWL, Protégé, Drools, Java.

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 16. 9. 2014

Thesis defence

• Date of defence: 14. 5. 2015
• Supervisor: František Staněk
• Reader: Petr Kubíček, Vít Voženílek, Ján Tuček

VŠB - Technical University of Ostrava

Hornicko-geologická fakulta

Doctoral programme / field:
Geodézie a kartografie / Geoinformatika