一种面向灾害事件的地理对象本体构建方法技术

本发明专利技术提供了一种面向地理灾害事件的地理对象本体的构建方法，包括以下步骤：1)面向地理灾害事件，明确地理对象相关的定义地理对象本体的概念、组成、构造准则；2)对空间信息概念化，抽取空间信息的语义；3)确定地理对象和地理空间领域的相互关系；4)根据地理对象的概念、关系和公理，建立地理对象本体的逻辑模型；5)进行本体编码及其形式化表达，从而建立面向灾害事件检索的地理对象本体；6)建立地理对象本体实例，验证本体构造模型的正确性。本发明专利技术构建的面向地理灾害事件的地理对象本体是检索、分析工具的基础，对处理突发应急灾害事件、防灾减灾，提高政府部门辅助决策、推动地理空间信息深层次、大众化应用方面具有技术和应用价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及地球空间信息系统领域，更具体地，涉及。
技术介绍
本体(Ontology)最早是一个哲学上的概念，关心的是客观现实的抽象本质。最早给出本体定义的是Neches，Fikes等人(1991年)，Gruber、Borst等人分别对本体进行了研究。多数学者认为“本体是共享概念模型的明确的形式化规范说明”，它包含四层含义概念模型、明确、形式化、共享。本体在地理空间信息领域里的发展和应用形成地理本体，对后者的研究在20世纪90年代中后期得到重视。目前，国内外已有不少研究机构和学者关注地理本体论研究。地理对象本体是一种领域本体，属于地理本体的一个子集。它面向地理事件，把与地理对象相关的知识、信息和数据抽象成一个个具有共识的地理对象(或实体)，并按照一定的逻辑关系组成体系，同时进行概念化处理和明确的定义，然后以形式化的方式进行表达，最终服务于地理信息智能检索、分析和服务。正确的地理对象本体是建立基于空间数据库的地理信息检索系统的基础。在计算环境下，尤其在网络环境下，人与人之间的交流更多的时候需要非形式化定义的本体。形式化的本体计算系统虽然能够理解，但对于人来说，要看懂形式化的本体却比较麻烦甚至困难，必须辅之以非形式化本体。地理对象本体应是非形式化和形式化的混合体。目前地理本体研究主要可以归结为三个研究方向。其一是本体论研究方向，如美国国家地理信息和分析中心的Mark和Smith对地理信息的认知类型和地理目标的本体特征的研究；美国西北大学的Bittner对地理尺度和不确定性本体论的研究。美国国家科学基金会1995年开展了空间知识的本体等级体系研究，1998年开展了地理类型的本体调查， 1999年与巴西国家空间研究所共同开展了地理空间信息集成合作研究，1999-2000年分别开展了“数字政府地理空间知识本体”和“数字政府地理空间知识的表示与分发”项目研究，2003年开展了“空间思考与推理”项目研究。国内在本体方面的研究有中科院计算所在重点项目“国家知识基础设施”中对知识的形式化本体理论研究。其二是人文调查与实验研究方向，如中国科学院数学所陆汝铃院士承担的国家自然科学基金重点项目“常识知识的实用研究”等。其三是信息学研究方向，采用信息科学的研究模式，研究地理本体的描述、 获取、比较、集成方法以及形式化表达工具，以实现互操作和异构转换及地理信息的集成与检索。缅因州大学的Egenhofer等将本体应用于空间地理信息的集成；Rmsec探讨了本体论在互操作环境下信息系统的设计和实现阶段的应用；Kokla和Kavouras对不同的地理本体进行融合，在基于本体的地理信息集成方面做了一些工作；Uitermark介绍了一种基于本体的地理数据集成方法；希腊雅典国家技术大学开展了 “地理本体研究组0NT0GE0”项目研究；武汉大学杜清运也对地理本体的构建及其在异构系统的信息共享中的应用进行了研构建本体是一切本体应用的前提，目前没有一个标准的本体构造方法。当前开发本体的方法主要包括以下几种(1)手工方法，包括hchold和Gruninger的骨架法；Gruninger和Fox的企业建模法，通过归纳、演绎、综合等途径建立，该方法已逐步发展为本体工程，依赖于领域专家和个人知识。(2)利用自然语言处理技术自动从文本中获取本体的方法，该方法依赖于所选用的试验文本，需要大量的原始语料。(3)使用领域专家和数据挖掘相结合的混合方法半自动地构造地理本体，吸取数据挖掘的属性相关性分析技术对构造概念的候选属性进行过滤以提取特征属性，融合形成本体。但该方法只考虑了属性特征的提取，未考虑空间特征。地理本体的构造是一个反复迭代的过程，其设计和构造需要进行广泛的调查研究和领域专家参与，整合大量领域知识、概念。地理对象本体也可以参考地理本体的构造方式进行构造，但不能雷同。实际中，地理对象本体的构造一般采用如下原则1)对象定义清晰地理对象本体必须有效地说明所定义术语的意思。客观、独立于背景、尽可能完整，用自然语言加以说明。2)推理的一致性本体应支持与其定义相一致的推理，它所定义的公理及用自然语言进行说明的文档都应具有一致性。3)概念的可扩展性支持在已有的概念基础上定义新的属性，无须修改已有的概念定乂。4)表示方法的非唯一性对地理对象概念的描述不应该依赖于某一种特殊的表示方法。实际的系统可能采用不同的知识表示方法。5)尽可能少的约束对待建模对象尽可能少的约束，只要能满足特定的知识共享需求即可，而让共享者自由地按照他们的需要去专门化和实例化本体。地理对象本体的构造可以借鉴通用本体的构建原则和方法，但建立本体的主要困难在于如何确定领域内的地理对象概念、概念之间的语义关系，尤其是概念的属性更是难以确定。各类灾害事件对人类的生命和财产安全具有重大威胁，面向灾害事件的地理对象本体的构建是建立针对灾害的空间信息数据库和检索、分析工具的基础，是空间信息应用领域急需解决的一个新颖而前沿的问题，对处理突发应急灾害事件、防灾减灾，提高政府部门辅助决策、推动地理空间信息深层次、大众化应用方面具有技术和应用价值。但是，现有的地理对象本体的研究均没有深入到针对灾害事件的地理对象本体构建，缺少科学、高效、 合理的本体构建方法，对这一领域的发展起到了制约作用。
技术实现思路
针对现有技术中的上述缺陷，本专利技术采取理论和实践互相结合、并重的研究方法， 在现有的本体相关理论的基础上，面向地理灾害事件提出地理对象本体的概念；并且在现有本体技术和理论的基础上，基于空间语义关系推理，提出一种面向地理灾害事件的地理对象本体的构建方法。本专利技术的构建方法为面向灾害事件的地理信息检索和分析系统奠定了基石出。本专利技术所述面向地理灾害事件的地理对象本体的构建方法，其特征在于，包括以下步骤1)面向地理灾害事件，将与地理对象相关的知识、信息和数据抽取并按照一定的逻辑关系组成体系，进行概念化处理，明确定义地理对象本体的概念、组成、构造准则；2)对空间信息概念化，抽取空间信息的语义，从而使各个独立的、异构的地理空间信息库可以通过共同的概念模型进行匹配；3)确定地理对象和地理空间领域的相互关系；4)根据地理对象的概念、关系和公理，建立地理对象本体的逻辑模型；5)利用本体构建工具以及OWL语言进行本体编码及其形式化表达，从而建立面向灾害事件检索的地理对象本体；6)建立地理对象本体实例，验证本体构造模型的正确性。优选地，所述建立地理对象本体的逻辑模型的步骤具体包括1)领域知识的抽象表示，即发现领域内的概念、概念的继承层次、潜在的关系和公理从而建立地理对象的概念集合；2)根据本体概念之间的关系，将这些本体概念组织起来，分出层次，构建空间信息本体的逻辑模型。进一步优选地，所述本体概念之间的关系包括带有明确继承语义的泛化一特例关系。优选地，所述地理对象本体用于表示地理空间领域中的各种不同地理对象或实体，由类、关系、函数、属性、公理、实例的六元组构成。优选地，所述空间信息包括地理对象的几何、位置、拓扑和方位的空间特征。优选地，所述地理对象本体的逻辑模型包括分类、空间关系、空间范围和时间。进一步优选地，所述逻辑模型的分类包括行政区划分类、地物类型分类，并且不同的地理对象具有不同的地理匹配码。所述空间关系包括方向、构成、拓扑、类属、距本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：栗斌，石丽红，刘纪平，王振峰，
申请(专利权)人：中国测绘科学研究院，
类型：发明
国别省市：