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对采矿空间信息分类编码的研究工学论文
摘要：面向采矿空间的信息分类编码是在概念水平上解决采矿空间信息分层组织与属性数据库设计的重要方法。本文从采矿空间、数据与信息概念出发，探讨采矿空间信息分类编码对象的本质；设计了采矿空间信息分类对象的形式表达模型，提出了采矿空间信息分类的状态空间法思想；并对采矿空间信息分类编码尚待进一步研究的问题进行了分析。
关键词：采矿空间信息；分类；状态空间法；编码方法
一 采矿空间、空间数据、空间信息采矿空间实体
在采矿空间认知模型中，空间实体是有相同属性描述对象的集合。在G I s软件工程中，空间实体是与空间位置有关、具有一定几何形态的各种事物和现象。空间实体的最根本特征是任何一个实体都可按某种空间坐标进行数字化表达，并实现对其定位、定性、定量以及拓扑关系的描述。采矿空间实体是抽象意义上的采矿生产管理系统中的事物和现象。采矿空间信息分类就是对实体的本质特征进行分类。
采矿空间数据
空间实体的位置、属性类型与级别的符号化表达是空间数据，是GIS操作与处理的对象。包含采矿空间定位数据与属性描述数据。空间定位数据表现为空间地理坐标系中点、线、面等实体类型离散化的空间坐标或坐标序列或用采区名、巷道编号等基于空间标识符来间接实现空间实体的定位。
属性数据是空间实体的定性或定量特征的抽象。根据定性描述可区分实体的类型，通过定量数据可辨别同一实体不同的级别。从地理数据层面看，属性数据的定性、定量描述是采矿空间信息分类编码的依据。
采矿空间信息
采矿空间信息的分类编码码问题可表达为一个三元组(Z，R，s)。其中，x表示空间实体的结构或语义知识，表示可能分类解的子集；R表示分类的一些规则，描述空间实体结构间的关系；w表示分类的控制策略，代表分类规则选取的原则与策略。采矿空间信息以数据为载体，是对采矿空间数据与属性数据的语义解释。采矿空间信息内含四个相互关联的特征：位置特征、空间关系、属性和时间特征。位置特征由空间定位数据来表达，并通过对空间坐标的分析运算得到大部分空间关系。根据GIS的理论和技术，只要表示了空间位置，也就间接表示了空间关系。属性特征的一个重要方面是它规定了空间实体的本质特征与语义关系(空间关系之外的关系)，包括实体的类型关系、成分关系等。这种采矿空间信息的语义内涵是采矿空间信息的分类编码的基本依据。
鉴于，目前GIS软件还主要在二维平面上模拟、处理现实世界问题。采矿空间信息的分类编码应着重考虑采矿空间信息语义和属性信息的分类分级与代码化，而把空间关系的表达与运算由计算机实时完成。
二 属性信息的表达
属性数据的多专题属性决定了一定采矿范围内的采矿空间信息必须用多专题数据层的组合来表示，用地形层、地层、开拓层、煤层等才能较完整地表达采矿空间。
矿山GIS系统之所以应关注采矿空间信息的分类与编码，是因为这些系统在技术上主要关注数据的采集、数据分层组织、数据精度、数据量、数据存贮、数据集成、分析以及数据共享等技术问题。采矿空间信息分类为GIS数据分层提供指导，属性分类直接关系到GIS中的数据组织。建立现势性好，精度高和可供共享的采矿空间框架数据，是矿山空间信息应用系统的共同需求。
在GIS中空间数据与属性数据采用面向对象数据库组织，属性数据一般用关系型数据结构管理。一般而言，一个二维表与一个数据层相对应；每个记录与一个空间实体对应，每个字段与一个属性对应，在每一行中相同的字段表示相同的属性。
三 采矿空间信息分类
分类对象的形式表达
人们认识和研究客观世界一般有三种方法：逻辑推理法，实验法和模型法。模型法是我们了解和探索客观世界最方便、最有效的方法。建立模型决不能企图将客观世界的所有因素和属性都包括进去，只能根据系统的目的和要求，抓住本质属性和因素，准确地描述。
采矿空间信息的基础是矿山测量信息，因此，矿山测量信息的分类问题解决了，“采矿空间信息分类与编码”的主要问题就解决了。空间实体复杂空间关系的模型均依数学理论为基础。在文献中，为了对矿山测量信息进行抽象，以井工测量为例，对采矿测量对象进行了形式化定义，并证明采矿空间测量信息的空间关系和逻辑关系是一种半序关系，并给出了下列命题。
命题：设x的论域为井下测量对象，t为控制或传递关系<，则(x，t)为半序空间。
我们将采矿空间信息的基础空间信息分类问题抽象为分析或求解问题(x，t，s)，则可将上述命题作为采矿空间信息分类问题(x，t，s)的理论基础，包括分类对象的结构、规则和策略等。
分类方法
传统的信息分类的基本方法有两种：线分类法(也称为层级分类法)和面分类法。
线分类法。将分类对象按所选定的若干个属性或特征，作为分类的划分基础，逐次地分成相应的若干个层级的类目，并排成一个有层次的，逐级展开的分类体系。同位类类目之间是并列关系；下位类与上位类存在着隶属关系；同位类不重复，不交叉。这利，分类方法层次性好，对应数据模型中的层次模型，能较好地反映类目之问的逻辑关系；使用方便，既符合手工处理信息的传统习惯，又便于电子计算机处理信息。其问题是结构弹性较差，分类结构经确定，不易改动；效率较低，当分类层次较多时，代码位数较长。
面分类法。按分类对象的若干个属性或特征视为若干个“面”，每个“面”中又可分成许多彼此独立的若干个类目。使用时，可根据需要将这些“面”中类目组合在一起，形成一个复合类目。这种分类方法有较大弹性，对应数据模型中的网络模型。一个“面”内类目改变，不影响其他“面”；适应性强，可视需要组成任何类目；易于添加和修改类目。其问题是不能充分利用容量，可组配的类目很多，但有时实际应用的类目不多，并且难干手工处理信息。
状态空间法。鉴于采矿空间信息的复杂性、应用的复杂性，在上述两种方法的基础上，用“状态空间法”作为补充完善，以解决传统方法无法解决而现实应用中碰到的问题。
状态空间法是问题求解(problemsolving)问题，许多问题求解方法采用试探搜索方法。也就是说，这些方法是通过在某个可能的解空间内寻找一个解来求解问题。这种基于解答空间的问题表示和求解方法就是状态空间法，它通过以状态和算符(operator)为基础来表示和求解问题。
状态(srate)：描述某类不同事物间的差别而引入的一组最少变量的有序集合，，Q中的每个变量Qx称为状态变量。
算符(operator)：把问题从一种状态变换为另一种状态的手段；
状态空间(state space)：表示该问题的全部可能状态及其关系图。 问题与讨论 采矿空间信息分类编码的目的是用于对采矿数据进行组织、建库，以便于数据的集成分析与数据共享利用。在矿山信息化界，长期以来未能形成统一的采矿空间信息分类编码体系，有客观与主观上的原因。ISO／TC211在制定元数据标准时，提供了个专题信息的分类方案，但没有采矿空间信息分类方案，这个专题方案是否可作为我国制定采矿空间信息分类编码标准的思路，还有待研究。
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