Teorie fuzzy modelů a jejich využití a interpretace pro rozvoj cykloturistiky v Jihomoravském kraji

RNDr. Pavel Kolisko, Ph.D.

Doctoral thesis

The Fuzzy Models Theory and Their Exploitation for Development of Cycling Tourism in the South Moravian Region

Anotácia:

Disertační práce se zabývá návrhem a realizací fuzzy modelů v prostorových analýzách při hodnocení obtížnosti sítě cyklotras v Jihomoravském kraji. Fuzzy množiny jsou pro modelování neurčitosti vhodnější než množiny klasické ostré. Prezentují vágní jevy a vztahy, které nejsou přesně ohraničené, ale jsou asociované s jejich verbálním vyjádřením. Příslušnost k množině je vyjádřena matematickou funkcí. Vícehodnotová fuzzy logika jako zobecnění klasické dvouhodnotové logiky umožňuje snadnější řešení složitých fuzzy systémů pomocí trojúhelníkových norem a fuzzy relací. Aktualizace obtížnosti cyklotras je vyžadována nejen zastaralostí a nepřesností současných dat, vznikem nových úseků cyklotras, ale také pravidelnou nutností automatizovaného zpracování této charakteristiky bez terénního výzkumu a také možností rozšíření na všechny dostupné komunikace. Deduktivní fuzzy odvozování je založeno na metodě zevšeobecněný modus ponens. Analýza je řešena různými regulátory a metodami defuzzifikace, zvláště pomocí Mamdaniho a Larsenovy metody s defuzzifikací těžiště součtů. Obtížnost je výsledkem zpracování pravidel se slovními proměnnými pro typ komunikace a sklon svahu. Vhodnost metod je testována ověřenými a zařaditelnými úseky cyklotras. Ke zpřesňování výsledků je sledován vliv funkce příslušnosti, zvyšování počtu slovních hodnot a báze pravidel, vliv určitého typu komunikace na jiné komunikace. Modelování je provedeno nad rastry i vektory. Je srovnávána přesnost, časová a datová náročnost. K analýze bylo využito programové vybavení ArcGIS for Desktop 10.2 a geoprocesingové analytické nástroje pomocí ModelBuilderu a programovacího jazyka Python.

Abstract:

This thesis is focused on suggestion and implementation of fuzzy models in spatial analysis for assessment of bike trail difficulty rating in the South Moravian Region. The fuzzy sets are more suitable for modelling of the vagueness than the classical crisp sets. They present vague phenomena and relations which are not exactly bounded but they are associated with their verbal expression. The membership degree to the fuzzy set is specified by a mathematical function. The many-valued fuzzy logic like a generalisation of the classical two-valued logic allows the easier solution of complicated fuzzy systems by triangular norms and fuzzy relations. The update of the bike trail difficulty is demanded not only by obsolescence and inaccuracy of the current data, creation of new bike sections but also by regular necessary of automated processing of this characteristic without the field research and possibility of extension to all available roads, too. The deductive fuzzy inference is based on the generalized modus ponens. The analysis is solved by various fuzzy regulators and defuzzification methods especially by Mamdani’s and Larsen’s method with center of sums defuzzification method. The difficulty is the result of rules processing with verbal variables for the type of road and slope. The suitability of methods is tested by certified and categorized parts of the bike trails. The influence of the membership function is observed to specify the results, the raising of verbal values and rule base, the influence of the specific road type on different road types. The modelling is performed using both rasters and vectors. It is drawn the comparison between accuracy, time and data difficulty. The analysis applied software ArcGIS for Desktop 10.2 and geoprocessing analytical tools by ModelBuilder and programming language Python.

Kľúčové slová

GIS, fuzzy množina, fuzzy logika, fuzzy odvozování, modus ponens, kompoziční pravidlo odvozování, defuzzifikace, Mamdaniho metoda, Jihomoravský kraj, obtížnost cyklotrasy fuzzy set, fuzzy logic, fuzzy inference, compositional rule of inference, defuzzification, Mamdani’s method, The South Moravian Region, bike trail difficulty

Jazyk práce: Czech

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 9. 9. 2014

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 20. 10. 2014
• Vedúci: prof. RNDr. Milan Konečný, CSc.
• Oponent: doc. RNDr. Eva Mičietová, Ph.D., prof. Ing. Václav Talhofer, CSc.

Masaryk University

Faculty of Science

Doctoral programme / odbor:
Geography (4-years) / Cartography, Geoinformatics and Remote Sensing