基于地理本体推理的多源数据一致性判别方法
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摘 要:科技资源具有专业性强、准确性要求高、数据量大且多源异构的特点,而不同科技领域的数据信息相差较大,因此存在着“信息孤岛”现象,跨专业领域数据共享存在着困难和挑战。
本文的研究目标是提出多源异构科技资源数据集成系统的建构方法,以解决科技资源数据异质异构带来的难以共享互通的问题。
首先,本文系统综述了国内外关于数据集成和科技资源元数据标准的相关研究。
其次,本文提出了多源异构科技资源数据集成的本体技术,构建了科技资源本体库与元数据模型。
最后,应用中间件模型构建多源异构科技资源数据集成系统框架。
本文的创新点是提出了科技资源本体的模型框架,并应用中间件模型实现系统架构,以解决科技资源语义异构、来源异构与结构异构等问题。
关键词:科技资源,数据集成,元数据,语义本体,中间件技术DOI编码:10.3969/j.issn.1674-5698.2021.05.003Technology Resource Data Integration Method Based onOntology and MiddlewareLI Yue-xian 1 YIN Chuan-tao 1 WEI Yi-gang 2*(1.Sino-French Engineering School, Beihang University; 2. School of Economics and Management, Beihang University )Abstract: Scientific and technological resources have the characteristics of strong professionalism, high accuracy requirements, large amounts of data, and heterogeneous sources. However, data information in different fields of is quite different, Therefore, there is the phenomenon of "information isolated islands", and there are difficulties and challenges in data sharing across professional fields. The research goal of this paper is to propose a data integration system construction method based on multi-source heterogeneous scientific and technological resources to solve the problem of difficult sharing and intercommunication. First of all, this article systematically reviews researches on data integration and scientific and technological resource metadata standards. Secondly, this paper proposes the ontology technology of multi-source heterogeneous technology resource data integration, and builds the technology resource ontology database and metadata model. Finally, the middleware model is used to build a multi-source heterogeneous technology resource data integration system framework. The innovation of this paper is to propose the construction steps of the scientific and technological resource ontology, and apply the middleware model to realize the system architecture to solve the problems of semantic heterogeneity,基于本体与中间件的科技资源数据集成方法李跃先1 殷传涛1 魏亿钢2*(1.北京航空航天大学 中法工程师学院;2.北京航空航天大学 经济管理学院)基金项目:本文受国家重点研发计划课题“自贸区综合科技服务平台架构及关键技术研究”(项目编号:2019YFB1405502);国家自然科学 基金项目(项目编号:61977003);国家自然科学基金青年基金项目(项目编号:71904009);北京市社会科学基金规划项目(项目 编号:20GLC054);教育部人文社会科学研究规划青年基金项目(项目编号:18YJC840041)资助。
!第"#卷第$期郑州大学学报!理学版"%&’("#)&($ !*+,-年#月./0123451&67389/!):;/<=8/>?/"<2@(*+,-!基于本体的地理空间对象多尺度模型杨耀明,!*!!汤晓安,!!周!莉*!!韩兴宇*!,/国防科技大学电子科学与工程学院!湖南长沙",++-$&*/海军装备研究院!北京,+++$*"摘要!随着地理信息科学的发展$人们对多类型目标跨尺度空间表达的需求越来越大$而现有的多尺度模型大多属于领域建模$适用范围有限$需要针对通用的地理空间对象多尺度模型开展研究/基于本体理论对地理空间对象的多尺度特性进行分析$总结了$类多尺度综合算子&从概念%逻辑和物理$个层次设计了地理空间对象多尺度模型$探讨了基本概念%推理逻辑和数据库设计&并通过实验验证了多尺度模型的尺度综合推理过程/该模型充分考虑了多尺度的本体特性$与具体的对象类型%表达方式和综合方法无关$同时支持本体工具的形式化表达$具有较高的通用性和实用价值/关键词!地理空间对象&多尺度模型&本体&尺度综合中图分类号!T*+D!!!!!文献标志码!N!!!!!文章编号!,A-,B AD",!*+,-"+$B++-"B+C)&*!,+(,$-+C O P/8J J3/,A-,B AD",(*+,A$$*+,引言随着观测手段的提高以及大数据技术的兴起$多时空尺度的海量观测数据$为地理科学带来了巨大的机遇和挑战’若尺度问题得不到有效解决$必将影响地球科学研究的下一步发展(,)/面对复合地理空间的多尺度表达问题$需要构建合理普适的地理空间对象尺度模型/文献(*[C)分别针对态势目标%不确定性空间数据%矢量河网目标%城市空间数据库以及城市道路格网等提出了相应的多尺度模型及变换可视化方法/然而普遍存在$方面的问题’尺度模型通用性较低%扩展性差&尺度模型没有考虑不同类型目标在尺度变换过程中的空间关系维护操作&尺度模型实用化程度不高$尚无法构建能应用于实践的数据库/为解决地理空间集成环境构建中尺度模型的通用性和实用性的问题$实现多类型空间对象的自适应尺度变换$本文基于本体理论$结合地理空间对象的本质特征$构建了一个与对象尺度变换具体算法弱相关的模型$以驱动和实现多类型地理空间对象的多尺度自适应变换/-,地理空间对象多尺度本体分析-K-,多尺度模型的本体内涵与综合过程分析哲学概念.本体/被文献(A)引入信息科学并定义为.本体是对公认的概念模型进行的明确并形式化的规范说明//文献(-[#)在此基础上提出了基于本体的地理空间理论%模型及框架$并应用到军事地理信息(,+)等领域/多尺度模型是对地理现实多尺度描述的抽象$是地理本体模型的扩展延伸$因此可以借助本体论思想$挖掘地理空间对象多尺度综合的本质内涵$建立多尺度抽象表达和综合的本体框架$以统一的视图表述对象的多尺度关系$进而实现自动综合/多尺度综合主要包含两类过程’模型综合与图形综合(,,)/前者是依据新的用户视点操作数据库$舍掉次要的地物目标$以更加简化%概括的方式描述空间表达的新模型/后者是在图形语言产生视觉冲突时$对点线面等几何目标实施化简综合处理的可视化表达过程(,*)/然而二者并不独立$模型综合是数据先导$图形综合!!收稿日期!*+,AB,,B*-!!基金项目!国家自然科学基金项目!A,C+*C,#"/!!作者简介!杨耀明!,#D*#"$男$江西赣州人$博士研究生$主要从事图形与图像处理技术研究$>B E:8’’P:E2J=’:S I2F GG/=&E&通信作者’汤晓安!,#AD#"$男$安徽淮南人$教授$主要从事虚拟现实%信息系统集成研究$>B E:8’’W:;:34F36?;/2?6/=3/!第$期杨耀明#等$基于本体的地理空间对象多尺度模型是表达结果$二者交替贯穿于尺度综合的整个过程/因此将二者看作一个整体来对待$即多尺度综合的领域概念知识$这样有利于构造更具一般性意义的尺度模型/-K .,多尺度综合算子根据综合对象的不同以及综合操作对目标数据的影响差异$将多尺度综合算法划分为$类操作/定义-!多尺度变换操作B 算子’根据同一对象的不同尺度特征$动态改变部分数据$实现数据模型和几何表现的尺度上卷和下推/该过程中对象要素内涵没有发生变化/此操作算子用符号2B 表示/典型操作如数据化简%夸大等/定义.!多尺度聚合与分解操作\算子’将多个对象聚合成一个对象$或将一个对象分解成多个对象/该过程中目标要素%数据内容%几何表现和空间关系都发生了变化/此操作算子用2\表示/典型操作包括选取%合并%关联等/定义/!多尺度空间关系维护操作"算子’在多尺度变换和聚合分解过程中$维护不同目标之间的位置%拓扑和方向等空间关系$仅改变对象的几何表现$其要素内涵和数据模型没有发生改变/此操作算子用算子符号2"表示/典型操作包括关系处理%拼接%移位等/.,地理空间对象多尺度本体模型根据<;6?2S 的本体定义(A )$本体模型应该包含概念%逻辑和物理$个层次的模型/.K -,地理空间对象多尺度概念模型根据T 2S 25(,$)对本体概念建模的基本原理要求$从C 个方面进行阐述/,"概念尺度层级’指当前地理空间对象所处的尺度级别$即分辨率和空间范围/对象目标’指研究的地理空间对象/空间特征’表征地理空间对象的位置%图元构造%空间关系等空间属性/几何特征’表征地理空间对象的几何图元构造和类型/空间关系’表征地理空间对象之间的拓扑关系%方向关系及距离关系等/语义特征’表征地理空间对象语义关系和属性/尺度变换方法’表征地理空间对象在尺度变化过程中其特征发生改变的策略和方法/*"关系概念之间的关系如图,所示/其余A 个概念是对象目标概念的主要属性$它们之间是属性关系&几何特征和空间关系是空间特征的组成部分$它们之间是部分和整体关系&而语义特征和空间特征又是尺度变换方法的处理对象/图-,多尺度本体模型概念间的关系L %BM -,g 2’:;8&3J c2;d 223;12=&3=2@;J &];12E 6’;8B J =:’2&3;&’&4b E &?2’$"函数多尺度概念模型有$类函数$如图*所示/虚线表示概念间的一一对应关系&实线箭头表示概念间的函数映射方向/图*:表示同一对象在不同尺度下特征之间的函数关系/图*c 表示同一尺度下不同对象合成一个对象的函数关系/图*=表示了同一尺度下不同对象之间的空间维护函数关系$其中$%指变换后目标的特征发生了改变/""公理C -郑州大学学报!理学版"第"#卷图.,多尺度本体模型函数关系L%BM.,M63=;8&3J&];12E6’;8B J=:’2&3;&’&4b E&?2’描述尺度本体模型中各概念%关系的约束条件和推理关系/约束公理明确地表述概念的值域和概念间的语义关系/推理公理是关于关系之间的推理条件$包括关系间的可逆性%传递性等的描述/ C"实例实例是对概念%关系%函数以及公理应用的具体和明确的描述/.K.,地理空间对象多尺度逻辑模型对于某一目标对象_$其多尺度逻辑模型可表达为三元组公式_#0-$2$Q1$!,"其中’-表示对象的特征数据集合!对应于几何%空间和属性特征"&2为综合算子集合!对应于尺度变换方法"&Q为数据B算子的关系集合!对应于函数关系$也可称为多尺度综合关系集合"/设(为尺度标量$用于标定数据的尺度层级/数据集合见公式!*"$其中’U(N c_表示对象_在关键尺度(N上的特征数据/不同尺度下U(N c_之间的层次结构没有特定的格式$可针对不同的应用和目标对象类型$按照不同的方式来存储和组织数据$具备极大的灵活性/多尺度综合算子集合为公式!$"所示$包含了对象_进行多尺度综合时涉及的所有综合算子/公式!""为数据与算子的关系集合$描述了对象_在多尺度综合时算子2N c_和被操作数据U(N c_以及与其他对象_K之间的关系/-#+U(N c_N#+$,$-$;,$!*"2#+2N c_N#+$,$-$;,#+2B,8+2\,8+2",$!$"Q#+7N c_N#+$,$-$;,#+Q B,8+Q\,8+Q",5!""在尺度(N下$地理空间对象目标集合可以表达如公式!C"/公式!A"表示了B算子操作数据集合-中的其他尺度数据U(!("c_生成U(N c_的变换过程/公式!-"表示(N尺度下对象_M通过\算子由若干对象_!;"数据U(N c_!;"聚合生成U(N c_M的过程$公式!D"表示了对象_M利用"算子维护同一尺度(N下与其他对象_!4"的三维空间关系而修正U(N c_M 获得新数据U X(N c_M的过程/)(N!_,$_*$-$_4"#+U(N c_,$-$U(N c_($U X(N c_(&,$-$U X(N c_4,$!C"U(N c_M #7B(N c_M!2B!,"c_M$-$2B!P"c_M$U(!,"c_M$-$U(!="c_M"$M#,$*$-$($=1N$!A"U(N c_M #7\(N c_M!2\!,"c_M$-$2\!P"c_M$U(N c_!,"$-$U(N c_!;""$M#,$*$-$($;1M$!-"U X(N c_M #7"(N c_M!2"!,"c_M$-$2"!P"c_M$U(N c_M$U(N c_!,"$-$U(N c_!;""$M#(&,$-$4$;1M5!D".K/,地理空间对象多尺度物理模型艾廷华归纳了"种面向多尺度表达的数据库存储方式(,")$然而其主要面向同一类型目标数据且只考虑了_&S@1834一种尺度变换方法$没有涉及目标聚合以及多种尺度综合方法并存的情况/A-!第$期杨耀明#等$基于本体的地理空间对象多尺度模型结合多尺度逻辑模型$本文认为多尺度数据的存储应该以.关键尺度与综合关系/型为主/数据库中应该存储目标在关键尺度下的对象特征数据-以及关键尺度上的数据B 算子关系集合Q /而多尺度综合算子集合2则作为通用的处理方法$以知识库的形式存在/关键尺度的含义是指在对象目标的特征数据发生根本变化时的尺度层级/例如$道路目标在尺度变小的过程中$在某一比例尺(由原来的条带形状变为线状$几何特征发生了根本变化$则该比例尺(为关键尺度/该尺度下几何特征发生变化前后的数据应该保存在数据库中/由以上分析和定义可知$针对在特定尺度(下的目标_$可根据其所在的关键尺度区间((N $,$(N"!()((N $,$(N ""$查找相应的数据与算子关系7N c _$从知识库中确定所采用的多尺度综合算子2N c _$并获取可能涉及的其他空间目标的数据U (c _M $推导出目标_的数据U (N c _//,实验分析本文采用本体构建软件T S &;w 4w "($和推理插件M :Y K jj 验证多尺度本体模型的有效性/为聚焦推理过程$实验模型的基本类缩减为对象目标!&cP 2=;J "%目标数据!?:;:"%尺度变换方法!&@2S :;&S "%尺度层级!J =:’:S "和多尺度综合关系!S 2’:;8&3"//K -,实验-,同一目标不同尺度间的函数关系本实验主要验证公式!A "$设定的类属性主要包括尺度层级关系%变换综合关系%等价关系等/设置实例’目标存在从尺度8,到8*的变换综合关系7,*$其变换方法为M ,*/该目标待验证数据U1存在尺度81)!8,$8*"$其综合关系为71$对应的综合算子为M 1/在S 2’:;8&3类下建立子类Q ,*$其充要条件为.使用综合算子M ,*且变换起始尺度层级#8,且变换目标尺度层级"8*//建立同级子类Q A $充要条件为.目标尺度层级在!8,$8*"范围内//利用推理机可以得到7,*)Q ,*和71)Q A $进一步设定Q A >Q ,*$可以得到M 1?M,*5由此可验证公式!A "$同一目标可以根据其尺度范围$结合相应的变换综合关系和综合算子$实现由关键尺度向任意尺度的数据转换//K .,实验.,多目标形成唯一目标的函数关系本实验主要验证公式!-"$设置实例’目标S ,ES "在关键尺度8存在变换综合关系7$聚合生成目标S S $其变换方法为M /目标S 1待验证数据U1在尺度8的综合关系为71$对应的综合算子为M 1/在S 2’:;8&3类下建立子类Q $其充要条件为.使用综合算子M 且综合变换输入目标)+S ,$S *$S $$S ",且综合变换输出目标为S S //建立同级子类Q F ;@R 7$其充要条件为.综合变换输入目标)+S ,$S *$S $$S ",且关键尺度为8//利用推理机可以得到7)Q 和71)Q F ;@R 7$进一步设定Q F ;@R 7>Q $可以得到M 1?M5由此可验证公式!-"$若存在关键尺度多个目标的聚合综合关系$则对于其中任意聚合目标数据都能够得到相应的综合算子$从而进一步可实现聚合转换//K /,实验/,多目标空间关系维护的函数关系本实验主要验证公式!D "$设置相关实例’目标S ,ES "在关键尺度8存在变换综合关系7,E7"$利用变换方法M ,EM "$实现数据U ,N EU "N 到U ,SEU "S 的转换/目标S 1待验证数据U1N 在尺度8的综合关系为71$对应的综合算子为M 1/在S 2’:;8&3类下建立子类Q $其充要条件为.变换综合关系)+7,$7*$7$$7",//建立同级子类Q F ;@R 7$其充要条件为.综合变换输入目标)+S ,$S *$S $$S ",且关键尺度为8//在&@2S :;&S 类下建立子类_$其充要条件为.综合算子)+M ,$M *$M $$M ",且关联的变换综合关系)Q //利用推理机可以得到7,E7")Q 和71)Q F ;@R 7$进一步设定Q F ;@R 7>Q $可以得到M 1)_$由此可验证公式!D "/若存在关键尺度多个目标的空间维护关系$则对于其中任意目标数据都能够得到相应的综合算子$从而进一步可实现空间关系的维护/0,总结本文在分析现有尺度模型利弊的基础上$结合本体理论对地理空间对象多尺度特性进行分析$从概念%--D-郑州大学学报!理学版"第"#卷逻辑和物理$个层次设计地理空间对象多尺度模型$并通过实验验证了多尺度模型的推理过程/本文提出的地理空间对象多尺度模型充分考虑了多尺度的本体特性$与具体的对象类型%表达方式和综合方法无关$并可以通过本体工具实现形式化表达$具有较高的通用性和实用价值/下一步将在多尺度自适应变换算法以及三维空间对象多尺度可视化方面开展研究/参考文献!(,)!遥感学报编辑部/.遥感尺度效应和尺度转换/论坛简报(.)/遥感学报$*+,"$,D!""’-$C[-"+/(*)!施群山$蓝朝桢$梁静$等/空间目标多尺度表达模型及方法(.)/系统仿真学报$*+,A$*D!#"’**$C[**"C/($)!丁丽君$闫浩文$王中辉$等/矢量河网渐进式传输的多尺度表达模型(.)/测绘科学技术学报$*+,C$$*!,"’D-[#+/ (")!王艳军$李朝奎/多尺度城市地理数据在线联动更新研究(.)/测绘科学$*+,"$$#!,+"’"D[C*/(C)!栾学晨$杨必胜$李秋萍/保持城市道路格网模式的街区合并混合整数规划模型(.)/测绘学报$*+,"$"$!""’"*A["$"/(A)!<K7Z>gg$H>).N_U)<%g$M>)<>VZ/e3&d’2?422348322S834’@S83=8@’2J:3?E2;1&?J(.)/Z:;:tI3&d’2?422348322S 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J=:’2J@:;8:’2W@S2J J8&3&]E6’;8@’2;b@2J&];:S42;J d8;1 ;12?292’&@E23;&]42&4S:@18=83]&S E:;8&3J=823=2/f&d292S$;122W8J;83442&J@:;8:’J=:’2E&?2’J E&J;’b c2’&34;&J@2=8:’?&E:83J d8;1’8E8;2?:@@’8=:;8&3J=&@2J/K12S2]&S28;8J6S423;]&S;12S2J2:S=1&]=&E B E&342&J@:;8:’E6’;8B J=:’2E&?2’J/K12E6’;8B J=:’2=1:S:=;2S8J;8=J:3?;1283;24S:;8&3@S&=2J J&]42&J@:B ;8:’&cP2=;J d2S2:3:’b52?c:J2?&3&3;&’&4b$:J d2’’:J;1S22;b@2J&]83;24S:;834&@2S:;&S J/N42&J@:;8:’E6’;8B J=:’2E&?2’d:J?2J8432?]S&E=&3=2@;6:’$’&48=:’:3?@1b J8=:’’292’J$:==&S?834’b d8;1;12?8J=6J B J8&3&];12c:J8==&3=2@;J$S2:J&3834’&48=:3??:;:c:J2?2J843/K12J=:’283;24S:;8&3S2:J&3834@S&=2J J&] ;12E6’;8B J=:’2E&?2’d:J92S8]82?cb2W@2S8E23;J:;’:J;/K12&3;&’&4b B c:J2?E6’;8B J=:’2E&?2’&]42&B J@:;8:’&cP2=;J;&&I83;&:==&63;;12E:83=1:S:=;2S8J;8=J&]E6’;8B J=:’2:3?d:J83?2@23?23;&];12J@2=8]B 8=&cP2=;;b@2$2W@S2J J8&3:3?83;24S:;8&3E2;1&?J$d18’2J6@@&S;834]&S E:’2W@S2J J8&3cb&3;&’&4bJ&];B d:S2/K12E&?2’d:J&]184192S J:;8’8;b:3?@S:=;8=:’9:’62/?4@:26A"’42&J@:;8:’&cP2=;J&E6’;8B J=:’2E&?2’&&3;&’&4b&J=:’283;24S:;8&3!责任编辑’王浩毅"。
中国行政区划改革的理论研究中国作为世界上人口最多的国家,其行政区划改革对于国家的治理和发展具有重要意义。
本文旨在探讨中国行政区划改革的理论和实践,通过文献综述、研究方法、结果与讨论和结论四个部分,深入剖析中国行政区划改革的内在逻辑和未来方向。
在文献综述部分,我们回顾了以往关于中国行政区划改革的研究成果。
从历史的视角来看,中国行政区划改革经历了多次重要的调整,如元代行省制度的建立、明清两代的府州县制和当代的市县乡三级制等。
然而,现有的研究大多集中于描述和分类,缺乏对行政区划改革的系统性和深度研究。
为了深入探讨中国行政区划改革的理论与实践,我们采用了定性和定量相结合的研究方法。
我们对相关文献进行了梳理和分析,以了解行政区划改革的政策背景、历史演进和实践经验。
我们运用问卷调查和访谈的方式收集了一手数据,对行政区划改革的实施情况进行了详细的了解。
我们对收集到的数据进行了统计分析,以揭示行政区划改革的影响因素和效果。
通过研究发现,中国行政区划改革的目的是提高政府效能、促进区域经济发展和加强基层治理。
改革措施包括优化行政层级、调整区划范围、推行地方自治和加强基层组织建设等。
然而,行政区划改革的效果并未达到预期目标,如政府效能的提升并不明显,区域经济发展的不平衡问题依然存在,基层治理的难题尚未得到根本解决。
在讨论部分,我们对行政区划改革的原则和策略进行了反思,认为改革应当更加注重顶层设计,增强政策实施的协调性和连续性,同时要充分考虑到地方差异和民众需求。
我们还提出了一些具体的建议,如完善行政区划法律法规、推进地方自治制度的落实、加强基层组织建设等。
中国行政区划改革虽然取得了一定的进展,但仍面临着许多挑战。
未来的研究应更加行政区划改革的系统性和整体性,深入探讨影响改革效果的多元因素,并在此基础上提出更具针对性的政策建议,以推动中国行政区划改革的进一步深化。
还需要加强国内外学术交流与合作,引进先进理念和技术手段,为中国行政区划改革的理论与实践提供新的思路和方法。
物联网群智感知技术架构1范围本文件规定了物联网群智感知的技术架构,给出了物联网群智感知技术架构中智能体、智能体管理、数据处理、群智协同推理的内容要求。
本文件适用于物联网群智感知技术的研发和使用。
2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。
其中,凡是注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T41780.1-2022物联网边缘计算第1部分:通用要求GB/T41782.2-2022物联网系统互操作性第2部分:网络连通性GB/T42564-2023信息安全技术边缘计算安全技术要求3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。
3.1感知终端sensing-terminal能对物或环境进行信息采集和/或执行操作,并能联网进行通信的装置。
[来源:GB/T37093-2018,3.3]3.2终端设备terminal-device具有计算能力、可通过上行接口直接与服务平台建立通信连接的设备。
[来源:GB/T40027-2021,3.1]3.3智能体agent能够感知外部环境,通过学习或推理指导自身行为决策,同时采取行动以实现特定目标的终端设备。
注:在物联网范畴内,智能体通常是由物理实体及其对应的智能算法程序两部分构成。
智能体可以是智能软件、智能设备、智能机器人或智能计算机系统等。
异构智能体heterogeneous agent采用不同的技术和平台创建的具有不同参数和性能,具有数据或接口异构性的智能体的集合。
3.3.45感知数据sensing-data通过数据采集获取的原始数据或在此基础上进行加工处理的表征对象信息的数据统称。
[来源:GB/T 33474-2016,3.11]3.6群智感知crowd-sensing通过智能体和/或异构智能体之间的协同交互机制,自动完成感知数据的采集、分析和决策的一种数据处理技术。
地理信息系统(GIS)及其研究前沿一、引言从地理信息系统到地理信息科学,在1992年是个标志,1996年国际杂志IJGISystem改名为IJGIScience,同时美国国家科学基金委从1997年2月到2000年2月资助了地理信息科学相关的Varenius研究项目。
关于地理信息科学的研究,这几年比较活跃,例如,地理信息科学国际会议系列,每两年一次,是比较严的,侧重于理论方面研究;还有空间信息理论国际会议系列,也是关于地理信息科学理论方面比较好的会议。
`二、近2-3年来GIS较大影响的事例近年NATURE杂志发表了两篇关于GIS的论文。
2004年1月“NATURE”刊登了的文章"Map Opportunities”提出,地学技术(Geotechnology)与纳米技术和生物技术一起成为当今最为重要的新兴和最具发展前景的三大技术领域。
在Google Earth推出以后,2006年2月“NATURE” 刊登了文章"The Web-Wide World”讨论Google Earth以及GIS的未来发展。
这样的一个国际顶尖杂志发表这样的文章,在相关的领域影响很大。
在Google Earth的影响下,微软公司正在研发Virtual Earth。
2006年10月份在武汉大学召开的Geoinformatics国际会议上,陶闯博士报告Virtual Earth已经作为微软2006年确定的两大重点研发项目。
IT界两个巨头Google以及微软公司,加入关于GIS研发与应用的竞争,相信对于GIS发展会有深远的影响。
另外,具有重要影响的是,在中国863“十一五”专题领域中设立了“地球观测与导航技术”领域,并且大家一致认识到“目前空间信息技术处于应用大爆发的前期”。
三、地理信息科学研究方向Goodchild在1999年讨论了地理信息科学需要解决的问题,提出地理信息科学有三大部分:个人、系统以及社会。
其中个人部分包括认知科学、环境心理学、语言学等;系统部分包括计算机科学、信息科学等;社会部分包括经济学、社会学、社会心理学、地理学、政治学等。
基于地理本体推理的多源数据一致性判别方法高保禄1,高锐军1,王倩1,李建洁2
(1.太原理工大学计算机科学与技术学院,太原030024;2.中国移动集团山西有限公司宁武县分公司,忻州山西036700)
摘要:针对早期图幅在绘制及存储时没有统一的标准,导致得到的图幅数据具有多种来源,在对不同时期的空间数据进行检测时,会由于表达方式及内容的不同导致判断错误。本文提出通过构建本体模型及将本体规则引入到对多源空间数据的一致性判别中,该方法以最新的国家标准对空间数据进行描述,使得对空间数据的定义及描述具有统一的标准,并针对不同标准构建的本体间的映射关系进行定义,降低了对同一空间数据的误判率。实验表明,将该方法应用到对图幅空间数据一致性判别中具有良好的效果。关键词:多源数据集;本体模型;本体规则;一致性判别
中图分类号:TP311.1文献标识码:A文章编号:1001-7119(2017)07-0099-06DOI:10.13774/j.cnki.kjtb.2017.07.023
ConsistencyDeterminationMethodofMulti-sourceDataBasedonGISOntology
GaoBaolu1,GaoRuijun1,WangQian1,LiJianjie2
(1.CollegeofComputerScienceandTechnology,TaiyuanUniversityofTechnology,Taiyuan030024,China;2.ChinaMobileGroupShanxiCo.,NingwuCountyBranch,XinzhouShanxi036700,China)
Abstract:Inordertoovercometheearlysheetwhenplottedandstoredinnounifiedstandard,leadtothemapdatawithmultiplesources,thespatialdataofdifferentperiodfortesting,willleadtowrongduetothedifferentexpressionandcontent.Inthispaper,byconstructingtheontologymodelandtherulesofontologyintotheconsistencycriterionofmulti-sourcespatialdata,thismethodtakesthedescriptionofspatialdataisthelatestnationalstandards,makesadefinitionanddescriptionofspatialdatahasaunifiedstandard,andaccordingtodifferentcriteriafordefiningthemappingrelationshipbetweentheontologybuilding,reducethemisjudgmentrateofthesamespatialdata.Experimentsshowedthatthemethodisappliedtothemapspacedataconsistencycriterionhaveagoodeffect.Keywords:multi-sourcedataset;ontologymodel;ontologyrules;consistencyjudging
收稿日期:2016-08-21基金项目:“十二五”国家科技支撑计划(2012BAJ23B04)资助。作者简介:高保禄(1971-),男,博士,讲师,主要研究方向为智能信息处理。E-mail:85389301@qq.com。
空间数据是对地理要素形式化的描述,目前对于空间数据的需求越来越大,对空间数据的采集也越来越多,因此导致空间数据来源的多样性,表达形式的多样性,这样的数据统称为多源空间数据。在对空间要素进行查询时会得到多种结果,在对其进行后期使用容易造成误判,因此在对空间数据使用前应对其进行一致性检测。针对这一问题,国内外学者提出了多种方法。刘继宝,赵东保[1]提出通过计算点要素的匹配可信度指标,构建点要素的一致性优化匹配模型,并转化为二分图最大带权,因此对多源点要素的全局一致性进行匹配,同时可以更好地顾及所有匹配要素相互之间的一致性以及相似性。安洁玉,丁斌芬[2]通过对线状地物宽度增加一个
第33卷第7期2017年7月
科技通报
BULLETINOFSCIENCEANDTECHNOLOGYVol.33No.7Jul.2017第33卷科技通报
宽度注记字段并在点文件中提取宽度注记,在所标注的线的属性结构中将提取的宽度值赋给“注记宽度”,在一致性检查时通过判断原“宽度”值与注记宽度值是否相同,如果相同则表明两要素宽度一致,如果不相同则进行排查。王海涛,刘海砚[3]针对数据级地理信息共享的不足,提出了使用本体来进行地理信息的共享,由此来解决不同时期,不同语义的地理信息描述问题,对于后期地理数据一致性处理中提供了方法。但目前没有统一的对多源数据进行一致性方法。本文采用最新的国家第二次土地详查标准及对空间要素统一的描述标准进行本体模型构建,同时以国家标准构建本体知识库,通过规则对空间数据进行一致性判别,为多源空间数据提供了一种通用的模型,同时降低了空间数据的误判率。1本体模型构建1.1多源空间数据多源空间数据(multi-dimensionaldata)[4,5]是指多尺度、多时相、多类型的空间数据,与参考空间(二维或三维)位置有关,是表达客观世界中各种实体及过程的状态属性的数据。描述现实世界目标时,主要包括空间位置、属性特征(简称为属性)、时域特征和空间关系。本文从空间位置和属性特征对“多源空间数据”进行研究。空间数据的种类及分类标准如图1所示。图1GIS数据源分类Fig.1TheclassificationofGISdatasources根据多源空间数据表现形式的不同,对其产生原因进行探究,多源空间数据的产生主要是在数据采集及数据存储阶段。由于这些原因使得多源空间数据具有信息多源性、格式多源性的特点,多源空间数据的这种特点使得现有的空间数据具有多种表达形式。为了解决由于标准不同导致的多源数据不一致情况,本文通过构建统一的本体模型对不同标准的空间数据进行一致性判别。1.2本体类库构建
地理本体[6,7],通过对共享的地理概念进行明确的形式化定义,在地理信息共享与互操作、地理信息的语义集成以及地理信息服务等方面具有广泛的应用。有效地弥补了地理信息系统发展的不足,有效地改善了地理空间中数据的获取、更新与集成方法的不足。同时根据地理本体构建标准的不同,构建的本体也不同。本文以最新的国家土地分类标准及国际公认的对空间要素的描述进行本体模型的构建。本文在构建本体时采用四元组逻辑结构。在四元组结构中,一个本体由该领域公认的概念或类集、关系集、实例集和公理集[8]构成,即:O=(C,R,A,I),其中:O为本体,C为概念集,R为关系集,A为公理集,I为实例集。本体对类库的构建就是对四元组中概念集的定义,即将研究领域中具有相同属性及特点的要素归为一类。本文根据地理要素具有的特点及分类形式构建的类库如图2所示。其中要素类型根据组成地理要素的类型构建,主要由点要素、线要素及面要素组成;行政区划按国家划分的行政单位至最小一级进行定义;土地分类标准按最新的国家二调土地分类标准进行定义。
图2本体类库Fig.2Ontologyclasslibrary
1.3本体关系集构建地理领域中的关系集主要指不同地理概念间的联系。这种联系由两个类(概念)规定或自己定义,包括拓扑关系、方位关系、距离关系、时空关系及属性关系。如图3。根据对边界处要素的分析以及边界处要素具有的性质,对空间关系集进行自定义,根据需求对其进行增加或删除。1.4本体规则库的构建
本体规则广泛应用于诸多领域,用于进行相应的知识推理及判断。对于本体规则的描述方
100第7期进行,因此造成语义不一致的情况主要分为录入时错误及存储时错误。本文对语义一致性的判别是针对其命名一致性及属性字段内容进行判断。通过规则的定义对其进行判别,如表4、5。表4语义一致性示例(a)Table4Examplesofsemanticconsistency(a)
规则表示
知识解释Gd(?x)∧Gd(?y)∧polyline(?a)∧point(?b)∧BLC(?x,?c)∧BLC(?y,?f)∧BSM(?x,?c)∧BSM(?y,?d)∧SameAs(?c,?d)∧shapis(?y,?b)∧shapis(?x,?a)→unequal(?e,?f)如果:x,y是两个耕地的实例,x的要素类型是图斑,其比例尺是e,同时它的标识码是c,要素y的比例尺是f,标识码是d;而且要素x与要素y的标识码c与d相同,
则:二者绘制的比例尺不相同。表5语义一致性示例(b)Table5Examplesofsemanticconsistency(b)
规则表示
知识解释Geographic_Feature(?x)∧Geographic_Feature(?y)∧BSM(?x,?a)∧BSM(?y,?b)∧DLDM(?x,?c)∧DLMC(?y,?d)∧Equal(?a,?b)∧matches(?c,?d)→unequal(?x,?y)如果:x,y是两地理要素;其中要素x的标识码是a,地类代码是c,要素y的标识码是b,地类代码是d,其中要素x与要素y的标识码相同,要素x与要素y地类代码也相同。则:要素x与要素y是同一地物。1.5空间数据预处理
构建本体模型后,对多源空间数据进行一致性判别,在进行判别前需对空间数据进行预处理,包括多本体间的映射及对不同时期不同标准的信息对准。1.5.1本体映射
针对空间数据语义信息的研究,学者们构建的本体数量越来越多,由于单个本体不能充分表达和解决研究需求,因此需要多个本体完成任务。本体的构建有不同标准及构建形式,所以在同一个领域内会有多种本体的存在。这些本体在概念分类及概念间的关系都可能存在不同的定义,同时相同的概念也可能有不同的表达方式。解决这种问题最有效的方法就是通过本体映射对其进行处理。本体映射[10,11]是根据语义关系对概念层上语义相关的实体进行转换的过程。源本体映射为目标本体,直接进行本体间的映射关系构建,或将不同的本体保存到数据库中,在数据库中完成相应关系的映射。映射关系如图4所示。本体映射是确定不同本体间关联的关系,是
对本体间概念和关系取得一致性的一种规范性说明。本项目分别对一调时期(1984年)的土地分类标准和最新的二调时期的国家分类标准构建的两本体进行本体间映射及融合。通过对相同语义关系的类进行互相对应,定义本体间的映射规则,实现本体间的映射。部分对应关系如图5。