NUBIA RABANUBIA RABARAUL CASTRORAUL CASTROTITO PACHECOTITO PACHECOANDRES CERONANDRES CERON

TECNICAS DE SIG BASADAS EN CONOCIMIENTO (KBT)

1. INTRODUCCION1. INTRODUCCION

2. ADQUICISION DE CONOCIMIENTO2. ADQUICISION DE CONOCIMIENTO

3. REPRESENTACION DEL CONOCIMIENTO3. REPRESENTACION DEL CONOCIMIENTO

4. MECANISMOS DE BUSQUEDA4. MECANISMOS DE BUSQUEDA

5. INFERENCIA5. INFERENCIA

6. CONSIDERACIONES6. CONSIDERACIONES

7. CONCLUSIONES7. CONCLUSIONES

8. APLICACIONES8. APLICACIONES

INTRODUCCION

Muchos de los problemas geográficos no Muchos de los problemas geográficos no están bien estructurados, es decir:están bien estructurados, es decir:

Los objetivos están pobremente Los objetivos están pobremente definidos.definidos.

Los datos pueden estar incompletos, Los datos pueden estar incompletos, o carentes de la suficiente resolución o carentes de la suficiente resolución espacial.espacial.

El problema es muy complejo, es El problema es muy complejo, es decir el amplio volumen de decir el amplio volumen de conocimientos pueden ser relevantes.conocimientos pueden ser relevantes.

SISTEMA DE SOPORTE DE DECISION (DSS)

Se concentra en poner Se concentra en poner

a disposición del a disposición del

usuario un amplio rango usuario un amplio rango

de funciones para la de funciones para la

solución.solución.

Deja al usuario el rol Deja al usuario el rol

de experto.de experto.

TECNICAS BASADAS EN CONOCIMIENTO

• Se concentra en hacer Se concentra en hacer uso del conocimiento uso del conocimiento disponible.disponible.

• El objetivo es emular el El objetivo es emular el razonamiento de un razonamiento de un experto, entonces el experto, entonces el sistema toma el papel del sistema toma el papel del experto.experto.

• Se hace uso de la IA, Se hace uso de la IA, sugiriendo así una sugiriendo así una emulación del poder de emulación del poder de razonamiento humano razonamiento humano por parte de la máquina.por parte de la máquina.

TECNICAS DE SIG BASADAS EN CONOCIMIENTO

Dónde colocar una etiqueta en un polígono?

SHELL

SISTEMA EXPERTO

Reglas

ETIQUETA

ETIQUETA

ETIQUETA

Reglas

ETIQUETA

ETIQUETA

ELEMENTOS DE SISTEMAS BASADOS EN CONOCIMIENTO

• Técnicas para adquisición de Técnicas para adquisición de

conocimiento.conocimiento.• Formas para representar el Formas para representar el

conocimiento internamente.conocimiento internamente.• Procedimientos de búsqueda Procedimientos de búsqueda

para trabajar con el conocimiento para trabajar con el conocimiento

almacenado internamente.almacenado internamente.• Mecanismos de inferencia para Mecanismos de inferencia para

deducir soluciones a problemas deducir soluciones a problemas

de conocimiento almacenado.de conocimiento almacenado.

ADQUISICION DE ADQUISICION DE CONOCIMIENTOCONOCIMIENTO

• Por medio de preguntas a Por medio de preguntas a expertos, las ideas generales expertos, las ideas generales se convierten en hechos se convierten en hechos específicos, reglas, etc.específicos, reglas, etc.

• Deduciendo reglas a partir Deduciendo reglas a partir del comportamiento de los del comportamiento de los expertos.expertos.

• Ambos métodos se usan en Ambos métodos se usan en el contexto de los SIG. el contexto de los SIG.

SIG

Base de conocimiento Base de conocimiento construida por expertosconstruida por expertos

Agencia GubernamentalAgencia Gubernamental((Responsable de laResponsable de la

regulación del regulación del uso del suelouso del suelo))

SIGSIGDatos básicos Datos básicos

de la zonade la zona

Base deBase deConocimientoConocimiento

KBKB

DECISIONES DECISIONES GENERADASGENERADAS

Compañía Compañía PetroleraPetrolera

(Leyes especificas (Leyes especificas para uso del suelo)para uso del suelo)

SIG BASADO EN CONOCIMIENTO(KBGIS)

• El sistema esta en capacidad El sistema esta en capacidad de reducir los tiempos de de reducir los tiempos de consulta, anticipandose a ellas.consulta, anticipandose a ellas.

• El sistema esta en capacidad El sistema esta en capacidad de analizar la consulta recibida de analizar la consulta recibida con respecto a un patrón, con respecto a un patrón, organizando la BD para organizando la BD para optimizar la respuesta.optimizar la respuesta.

• El sistema adquiere El sistema adquiere conocimiento acerca de conocimiento acerca de aspectos espaciales importantes aspectos espaciales importantes al interactuar con el usuario.al interactuar con el usuario.

REPRESENTACION DEL CONOCIMIENTO

A diferencia de las bases de datos A diferencia de las bases de datos convencionales, la representación se realiza convencionales, la representación se realiza por medio de estructuras de datos que por medio de estructuras de datos que almacenan conocimiento.almacenan conocimiento.

Existen cuatro formas de representar el Existen cuatro formas de representar el conocimiento:conocimiento:

• ArbolesArboles• Redes SemánticasRedes Semánticas• Marcos Marcos • Reglas de ProducciónReglas de Producción

ARBOLES

Forma de organizar objetos que Forma de organizar objetos que están relacionados de manera están relacionados de manera jerárquica jerárquica

Son comunes en datos Son comunes en datos

geográficosgeográficos

Ej. Datos de población (censos Ej. Datos de población (censos

zonales).zonales).

REDES SEMANTICASEl conocimiento es organizado El conocimiento es organizado como un conjunto de nodos como un conjunto de nodos conectados por conectados por encadenamientos encadenamientos identificables.identificables.

Las operaciones de SIG Las operaciones de SIG requieren construir un producto requieren construir un producto de información a partir de de información a partir de capas de datos que puedan ser capas de datos que puedan ser visualizadas como una red de visualizadas como una red de nodos encadenados.nodos encadenados.

Los encadenamientos son Los encadenamientos son procesos del SIG y los nodos procesos del SIG y los nodos son conjuntos de datosson conjuntos de datos

MARCOSConsisten usualmente del Consisten usualmente del nombre de un fenómeno y de nombre de un fenómeno y de los atributos que lo describen.los atributos que lo describen.

Son comunes los Son comunes los shellsshells de de sistemas expertos basados en sistemas expertos basados en marcos.marcos.

• Proveen una estructura Proveen una estructura para organizar y representar para organizar y representar el conocimientoel conocimiento• Proveen procedimientos Proveen procedimientos para acceder al para acceder al conocimiento, haciendo conocimiento, haciendo posible responder consultas posible responder consultas y tomar decisiones. y tomar decisiones.

REGLAS DE PRODUCCION

Estas reglas están compuestas por Estas reglas están compuestas por dos partes, la parte de situación y dos partes, la parte de situación y la parte de acción. Por convención la parte de acción. Por convención el lado izquierdo es la situación y el lado izquierdo es la situación y el derecho la acción a realizar:el derecho la acción a realizar:

IF situación existe, DO la IF situación existe, DO la acciónacción

Esta es la representación más Esta es la representación más popular del conocimiento en popular del conocimiento en aplicaciones geográficas.aplicaciones geográficas.

REGLAS DE PRODUCCION

De las cuatro áreas de los SIG, entrada, salida, De las cuatro áreas de los SIG, entrada, salida, análisis y almacenamiento, la salida es el área análisis y almacenamiento, la salida es el área más explorada.más explorada.

• Reglas de producción para Reglas de producción para entradasentradas al SIG, al SIG, permiten interpretar la imagen vista en un permiten interpretar la imagen vista en un escaner.escaner.

• Reglas de producción para Reglas de producción para análisisanálisis de SIG, de SIG, usadas en planeación y manejo de recursos.usadas en planeación y manejo de recursos.

• Reglas de producción usadas enReglas de producción usadas en salidassalidas para para identificación de lugares, asignación de identificación de lugares, asignación de intervalos de clase y elección de tipos de intervalos de clase y elección de tipos de proyecciones.proyecciones.

MECANISMOS DE BUSQUEDA

Procedimientos para BDProcedimientos para BD

Fuerza BrutaFuerza Bruta: procedimientos por : procedimientos por los cuales se prueba todo el los cuales se prueba todo el conocimiento contenido en una conocimiento contenido en una base de datos para obtener la mejor base de datos para obtener la mejor respuesta.respuesta.

HeurísticoHeurístico: procedimientos que usan : procedimientos que usan reglas diseñadas para obtener la reglas diseñadas para obtener la mejor respuesta o la más cercana a mejor respuesta o la más cercana a ella en el menor tiempo posible.ella en el menor tiempo posible.

MECANISMOS DE BUSQUEDA

Procedimientos para las Procedimientos para las representaciones del conocimiento:representaciones del conocimiento:

• ArbolesArboles, existen reglas que , existen reglas que determinan la ruta a tomar a partir determinan la ruta a tomar a partir de cada nodo.de cada nodo.• Redes semánticasRedes semánticas, se realiza la , se realiza la búsqueda examinando los búsqueda examinando los encadenamientos en cada nodo.encadenamientos en cada nodo.• MarcosMarcos,, se busca los marcos se busca los marcos relevantes.relevantes.• Reglas de producciónReglas de producción, se busca , se busca por condiciones que concuerden al por condiciones que concuerden al lado izquierdo de la regla.lado izquierdo de la regla.

INFERENCIA

Esta es la base para la creación Esta es la base para la creación de nuevo conocimientode nuevo conocimiento

• La solución de algún problema La solución de algún problema es un nuevo conocimiento que es un nuevo conocimiento que se almacena en el sistema.se almacena en el sistema.

• Un SIG puede crear nuevo Un SIG puede crear nuevo conocimiento por cálculos de conocimiento por cálculos de relaciones topológicas entre relaciones topológicas entre objetos a partir de relaciones objetos a partir de relaciones geométricas.geométricas.

INFERENCIA

•InductivaInductiva: Crea nuevo conocimiento a partir de hechos existentes a través de implicación lógica.

•DeductivaDeductiva: A partir de hechos existentes se produce nuevas generalizaciones.

CONSIDERACIONES

• Los sistemas basados en Los sistemas basados en conocimientos han sido conocimientos han sido moderadamente exitosos en moderadamente exitosos en problemas que son problemas que son relativamente sencillos.relativamente sencillos.

• Algunas de las aplicaciones Algunas de las aplicaciones mejoran su precisión al usar mejoran su precisión al usar los modelos de conocimiento.los modelos de conocimiento.

Factores de Consideraciónpara KBT en SIG

• El poder de expresión y El poder de expresión y calculo del lenguaje de calculo del lenguaje de representación en las BD.representación en las BD.

• La eficiencia computacional La eficiencia computacional del sistema.del sistema.

• La facilidad con que el La facilidad con que el usuario pueda interactuar con usuario pueda interactuar con el sistema. el sistema.

Factores en Contra del Uso de KBT• Alto costo.Alto costo.• Aplicación única.Aplicación única.• Naturaleza dinámica de los Naturaleza dinámica de los datos.datos.• Alternativas inadecuadas para Alternativas inadecuadas para representar el conocimiento.representar el conocimiento.• Escepticismo hacia los Escepticismo hacia los resultados.resultados.• Incremento en el tiempo de Incremento en el tiempo de respuesta.respuesta.• Diseño pobre de la interfaz.Diseño pobre de la interfaz.• Falta visualización del proceso Falta visualización del proceso para obtener el resultado.para obtener el resultado.

APLICACIONES

EMDS - Sistema de decisión para el manejo del EMDS - Sistema de decisión para el manejo del medio ambientemedio ambiente

WEBVizard - WEBVizard - Sistema para el Sistema para el diseño y diseño y visualización de visualización de SIG dentro de SIG dentro de internet.internet.

EMDS - Objetivos del proyecto

• Mejorar la manera en Mejorar la manera en que se evalúan los que se evalúan los datos. datos.

• Mejorar la calidad de Mejorar la calidad de los productos de los productos de evaluaciónevaluación

• Un análisis más Un análisis más comprensivo.comprensivo.• Mejor integración Mejor integración de diversos temas.de diversos temas.

Análisis y diseñoAnálisis y diseño• Penn University.Penn University.•Servicio forestal de Servicio forestal de investigación.investigación.• Servicio de investigación Servicio de investigación agricola.agricola.

ImplementaciónImplementación• ESRI - Environmental ESRI - Environmental Systems Research InstituteSystems Research Institute• Knowledge Garden, Inc.Knowledge Garden, Inc.• Rules of Thumb, Inc.Rules of Thumb, Inc.

EMDS

Bases del Bases del conocimientoconocimiento

• EMDS es una extensión EMDS es una extensión de ArcView que integra de ArcView que integra razonamiento KB dentro de razonamiento KB dentro de SIG.SIG.

• Compuesta por una DB de Compuesta por una DB de metadatos.metadatos.

• Diversos tópicos pueden Diversos tópicos pueden ser analizados con una ser analizados con una base de conocimiento base de conocimiento sencilla.sencilla.

EMDS

EMDS

EMDS - Características ClavesEMDS - Características Claves

• El motor usa lógica formal El motor usa lógica formal para la integración de los para la integración de los diversos tópicos.diversos tópicos.

• Métodos robustos para el Métodos robustos para el análisis de información análisis de información incompleta.incompleta.

• Amplio soporte para el Amplio soporte para el manejo de perdidas de manejo de perdidas de información.información.

EMDS- ComponentesEMDS- Componentes

• Extensión de Extensión de ArcView GIS.ArcView GIS.

• NetWeaver (Sistema NetWeaver (Sistema de desarrollo de KB).de desarrollo de KB).

• Sistema de Sistema de valoración de datos valoración de datos (Motor de KB).(Motor de KB).

EMDS- NetWeaverEMDS- NetWeaver

• Interfaz gráfica de usuario.Interfaz gráfica de usuario.

• Diseño Diseño orientado a orientado a objetos.objetos.

• Integración Integración total de cálculos total de cálculos “fuzzy”.“fuzzy”.

• Amplio soporte para Amplio soporte para documentación de KB. documentación de KB.

EMDS- Funciones del sistemaEMDS- Funciones del sistema

• Construir KB’s que Construir KB’s que encapsulen información encapsulen información actual del estado de los actual del estado de los ecosistemas.ecosistemas.• Evaluación geográfica de Evaluación geográfica de las características terrestres las características terrestres a nivel de cualquier escala a nivel de cualquier escala geográfica.geográfica.• Evaluar la influencia de la Evaluar la influencia de la perdida de datos.perdida de datos.• Evaluación de escenarios Evaluación de escenarios alternativos.alternativos.• Gestión del proyecto.Gestión del proyecto.

EMDS- Usuarios actualesEMDS- Usuarios actuales

Servicio forestal de evaluación Servicio forestal de evaluación ecoregional de los Grandes Lagos, y ecoregional de los Grandes Lagos, y parques nacionales.parques nacionales.

Comisión forestal Británica.Comisión forestal Británica.

Agencia de protección ambiental de Agencia de protección ambiental de EEUU.EEUU.

Universidad de Colorado.Universidad de Colorado.

WEBVizardWEBVizard

ClienteClienteServidorServidor

GUIGUI

SistemSistemaa

KBKB

Controlador de Controlador de servidorservidor

BD -SIGBD -SIG

BrowserBrowser

HomepageHomepageWEBVizardWEBVizard

CONCLUSIONCONCLUSION

Los sistemas de SIG basados en Los sistemas de SIG basados en conocimiento facilitan las consultas conocimiento facilitan las consultas

realizadolas de manera que se obtengan realizadolas de manera que se obtengan los mejores resultados posibles.los mejores resultados posibles.

Gracias por su atenciónGracias por su atención