农业专家系统可视化人机交互界面的设计
张文静1，王 晶2，杨 捧1，卢海霞1，董 斌3
【摘 要】 以COM技术和VB、VC语言为基础设计开发了1个用于挖掘决策规则的可视化的农业专家系统。该系统能够对Access和SOL Server创建的农业信息数据库以及以文本方式记录的农业数据进行决策规则的挖掘；通过人机交互界面使用户参与到农业专家系统的决策规则挖掘过程中，使系统按照用户的需求完成决策规则的挖掘。 【期刊名称】农机化研究 【年(卷),期】2008(000)009 【总页数】3
【关键词】农业专家系统；可视化；人机交互；Apriori算法
0 引言
目前，农业专家系统在我国的应用还处于起步阶段，其中一个重要的原因在于大部分农民的计算机水平比较低，不能高效正确地使用专家系统的决策推导来指导农业的发展。这里设计了一个可视化的农业专家系统，利用可视化的人机交互界面，指引用户进行挖掘，并通过人机交互的过程，帮助用户挖掘出理想的决策规则。
“可视”是指将某些不可见的或抽象的事务表示成看得见的图形或图像；可视化规则挖掘的目的是使用户能够交互地浏览数据，参与挖掘过程等[1]。农业专家系统和可视化成功的结合在于将可视化技术渗透到专家系统决策规则挖掘的每一个步骤中去，使用户看到数据处理的全过程，监测并控制数据分析过程，用直观的图形将信息模式、数据关联或趋势呈现出来[2]。
1 系统总体设计
1.1 系统模型与功能描述
该系统提供一个农业专家系统决策规则挖掘过程的交互环境，以可视化的方式指导用户完成决策规则的数据挖掘任务。可视部分主要在数据可视和模型可视部分。数据可视部分提供可视界面供用户理解、分析选择挖掘的数据集，获取相关信息，并选择与挖掘任务相关的特征属性；模型可视部分给用户提供与训练集的交互接口，允许用户对训练集进行过滤，理解每个特征属性对目标变量的影响程度；显示训练集的各个属性的关系趋势图，提供对数据的统计和对数据模型的测试，检验模型的精确度。对于规则挖掘算法采用经典的Apriori算法。
1.2 系统总体设计方案
对于系统总体设计，笔者从以下3个方面提出设计方案：
1) 基于组件的软件开发[3]。以组件为中心，对整个系统进行设计。在基于组件的软件开发中，首先需要拟定一个公用的接口标准，采用COM技术来实现。COM为组件通讯提供了公用的接口标准(二进制组件标准)，它可以直接调用进程内组件。对于进程外(本地)组件和远程组件，COM能够利用进程内代理、占位程序实现组件相对于客户的位置透明性。为了提高整个应用系统的复用能力，将数据库表名作为接口，访库语句封装在组件内部，提高了接口的通用性，使系统简单、实用的同时兼顾了再次开发或移植的潜力。
2) 可视化人机交互界面的设计。对于系统总体界面的设计选用Visual Basic来实现，挖掘的数据源则存放在SQL Server2000数据库中。Microsoft Visual Basic的IDE中有许多访问SQL Server的工具和对象模型，如Visual
Database Tools、the Data Environment Designer、 SQL-DMO、ADO和T-SQL Debugger等，它们都可用于访问SQL Server 数据库以及与SQL Server数据库进行交互。VB也越来越多地用于作为C/S应用程序的前端开发工具，与后端的SQL Server数据库相结合，提供一个高性能的客户机/服务器解决方案。
3) 后台数据分析与处理。选用VC来开发组件对象模型(COM),然后由VB直接调用。VC提供了一种比较好的软件开发环境和使用性强的ATL模板库，可以增强软件的通用性和运行速度。用VC++的ATL模板库，可以快速、高效地创建COM组件。在创建的过程中，VC++不仅提供组件的骨架代码，还完成包括创建类标识符、接口标识符，创建和实例化类这样一些细节工作，可以集中精力用IDL定义接口、用C++编写接口的实现代码。
上述系统方案可以简要地看作由两大功能模块组成。即VB生成的集成控制模块和VC生成的关联规则挖掘模块。集成控制模块具体包括的功能是：对数据库的读取及相关的基本操作、挖掘过程中的参数设定、可视化结果的输出。决策规则挖掘模块的功能是实现决策规则挖掘算法，选择了数据挖掘中关联规则挖掘的经典算法-Apriori算法，将算法以COM的形式封装，并向外部提供统一的接口。
2 可视化模块设计
可视化遍及整个知识发现阶段的全过程，它们可以从几个方面进行融合：数据可视化、决策规则挖掘结果可视化、决策规则挖掘过程可视化、交互式的可视化数据挖掘等[4]。但可视化主要集中在知识发现的前期及知识发现的后期，即数据的可视化和模型的可视化。
农业专家系统可视化人机交互界面的设计
