森林火灾遥感实时监测专家系统

1.系统构成

该系统由知识库、推理与控制、综合数据库和跟踪与解释4部分组成。

（1）专家系统输入的驱动数据是把AVHRR数据经过常规图像处理方法处理和林火信息增强后生成的待判断点集。

（2）知识库主要由产生式规则和元规则组成，多条功能相同的规则构成一个规则组。

多个功能紧密相关的规则组构成一个知识子模块，多个子模块构成一个模块。子模块、模块的组成与特定的元规则对应，子模块、模块间的关系是分层的或并行的。由各知识模块构成的知识库呈树状层次结构。

（3）综合数据库存放判断林火的地面信息和分析及经验，主要包括两方面知识：其一是动态和准动态地读取地理信息系统（GIS）提供的森林分布、土地利用、行政区划及火险等级等地面信息及其分析判断方法方面的知识：其二是由连续监测运行的结果不断反馈而得以准动态更新的地面固定热点及其分析判断方面的知识。

（4）推理与控制实现对领域专家分析判断林火的思维过程的模拟。

（5）为增强系统的透明度和结论的可理解性，由屏幕或打印机显示系统运行的跟踪信息和对结论的解释信息。

（6）该系统是一个实时系统，在其知识表示方法、知识库管理策略、推理与控制等构造专家系统的技术方法及其结构等诸方面都突出了时效性。

2.知识的表示

用框架、规则和自定义过程来表示知识。框架主要表示事实和对象：地面固定热点、待判断像元点、农用火点、草地火点和林火点等。它们的定义包含了分析待判点、排除各种干扰和确定林火点的知识，并把待判点定义为父框架；把其各种中间结论点和最终结论点定义为各级子框架，构成框架网络，其实质是用该框架网络构成问题求解的状态空间，并用于控制寻找目标状态的求解过程。

自定义过程主要表示两类知识：其一是表示一些不确定性的知识，如上述规则中的两点距离为“近”，既根据待判点在扫描线上的序号、坐标校正误差等因素，把两者坐标差值依照N个连续不等距区间划分，以描述其部近程度，这一类过程还有某值为“高”、在某区整内“低”等；其一是表示一些过程性知识和理论，如c语含程序实现的算法等。这两类过程放置于框架的槽和规则的前提、结论之中，实现推理和计算相互交替地求解，对推理和来讲，自定义过程又是一种辅助推理。

用元规则表示如何使用目标知识的知识，并与知识库的模块化结构相互对应。对每一梦判点因其己知条件不同，仅使用特定的某个或某个知识模块或子模块。因而，元规则优化了知识使用，提高了效率。

综合数据库的管理策略与知识相同，对于某一待判点，根据其已知条件先动态地生成相应的数据子集，再调入内存，不调入无关数据，避免全空间搜索，节省内存，提高运行效率。

3.推理与控制

匹配、继承和正向推理相结合实现系统推理。模拟领域专家分析判断林火的思路，构造一个基于框架网络的由待点集到结论集的主推理控制流，用于控制问题求解的进行。当某状态N时，有框架/的侧面和槽值满足规则K，使规则K被激活，并执行：

（1）改变指定框架的侧面和槽值；

（2）导致另一规则的激活；

（3）指定下一状态在目标状态空间中的位置，即控制匹配序列的走向和实现跳跃，实质是对每一待判点，依其条件动态地形成其目标状态子空间：

（4）执行输入、输出、运算等传统程序功能，该规则K的执行最终导致推理状态N过渡到状态N+1，并不断重复上述过程，直至到达目标状态（结论集）。

冲突裁决原则依照下列优先级顺序：

（1）待判点序号（为适应操作员的习惯思维方式）；

（2）最特殊者优先（为尽快得出具体结论）；

（3）每条规则对同一数据只允许执行一次（避免死循环）。

子框架继承其父框架的槽、侧面值，也是一种推理方式，存在于待判点求解过程中。