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基于本体的地理事件信息检索

作　者: 王振峰
导　师: 刘纪平
学　校: 武汉大学
专　业: 地图制图学与地理信息工程
关键词: 地理事件地理事件本体地理信息检索本体构建语义映射
分类号: TP391.3
类　型: 博士论文
年　份: 2009年
下　载: 80次
引　用: 2次
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内容摘要

地理信息已成为重大自然灾害应急处置信息服务的主要信息来源之一,为防灾减灾工作决策发挥着重要作用。在自然灾害信息服务系统中,地理信息检索服务具有重要地位。当自然灾害事件发生时,要求除了事件信息,还能能自动获得通过地理空间信息关联的与事件相关的信息,这对地理信息检索提出了面向地理事件的信息检索服务需求。由于地理空间信息表现形式的多样性和地理空间信息描述的模糊性、灾害事件信息中地理空间信息的多重性、事件相关信息之间关联度不足以及地理信息检索工具自身的缺陷等原因,传统的地理信息检索技术存在较大的局限性。此外,空间数据遵循传统的GIS数据组织方式,不同类型的地理信息难以按事件方式组织。为获得与地理事件关联的信息,用户往往需要操作多源异构应用系统,这使得传统的地理信息检索系统无法为用户主动提供与事件处置相关的地理信息。因此,研究面向地理事件的地理信息自动检索技术具有重要现实意义。本文采用本体的思想,研究面向地理事件的地理信息检索技术,以满足自然灾害信息服务需求。本体因其具有良好的概念层次结构和语义关系维护能力而在计算机信息科学中得到广泛应用。在地理信息检索领域本体主要用来解决信息语义异构、查询条件扩展等问题,从而实现语义层次上的信息检索。本文充分利用本体的语义关系维护能力对地理事件及其相关信息概念建模,构建地理事件本体。在此基础上,结合本体推理功能实现面向事件的地理信息检索机制。本文首先介绍了本体概念、构建与推理的相关基础理论,探讨了本体在地理信息检索中的作用。由于没有可复用的地理事件本体,本文对地理事件本体构建技术进行了研究,提出了以任务为中心的本体构建方法。通过待处理的任务数据约束地理事件本体构建过程,明确了构建本体的目的。与仅从领域知识构建本体相比,该方法可以快速确定构建本体的领域界限。通过建立领域概念模型的UML图辅助构建本体模型,为本体构建人员提供可操作的依据。以任务为中心的本体构建方法还为后期建立本体与应用数据库的映射关系减少难度。地理事件本体的成功构建为实现面向事件的地理信息检索提供了基础,它维护了地理事件与相关信息之间的语义关系。但要实现与数据库联合检索,仍需要与待检索的具体数据相关联。为此,本文研究了地理事件本体与灾害数据库的映射,提出基于数据处理表达式的关系数据库-本体映射方法。以地理事件本体为中心,本文提出了基于本体的地理信息检索方法及实现原理。充分利用了本体的语义关系和本体查询语言SPARQL的优点,且实现过程简单。同时给出了一个基于本体的地理信息检索系统框架与检索流程。并在此基础上实现了面向事件地理信息检索系统原型。与传统的基于关键词词形匹配的地理信息检索系统不同,该系统原型采用了基于本体的地理信息检索机制,可以进行语义层次上的信息匹配和检索,并实现了面向事件的地理信息检索。最后本文研究了基于本体扩展查询的面向事件地理信息检索技术,设计并实现了检索实验。通过本体扩展查询条件,寻找符合用户查询意图的隐含信息,提高了地理信息检索的质量。通过该实验,验证了基于本体的地理信息检索机制的合理性,并得出了本体在面向事件的地理信息检索中的作用。

全文目录

摘要  6-8
Abstract  8-10
目录  10-13
引言  13-15
1 绪论  15-24
  1.1 研究背景和意义  15-18
  1.2 地理信息检索研究现状  18-20
  1.3 研究目标和内容  20-22
  1.4 研究方法  22-23
  1.5 论文结构  23-24
2 本体概念、构建与推理  24-49
  2.1 本体的概念  24-32
    2.1.1 什么是本体  24-27
    2.1.2 什么是领域本体  27-28
    2.1.3 本体与UML、面向对象和数据库  28-29
    2.1.4 本体与语义网  29-31
    2.1.5 本体对信息科学领域的意义  31-32
  2.2 本体构建  32-44
    2.2.1 本体构建方法  32-34
    2.2.2 本体结构  34
    2.2.3 本体描述语言-OWL  34-37
    2.2.4 本体存储  37-38
    2.2.5 本体编辑及开发工具  38-44
  2.3 本体推理与查询  44-48
    2.3.1 本体推理与空间计算  45
    2.3.2 本体规则描述  45-46
    2.3.3 本体查询  46-48
  2.4 本章小结  48-49
3 地理事件本体构建  49-72
  3.1 地理事件本体与地理对象本体  49-51
    3.1.1 地理事件本体  49-50
    3.1.2 地理对象本体  50-51
    3.1.3 地理事件本体与地理对象本体的关系  51
  3.2 以任务为中心的本体构建方法  51-58
    3.2.1 基本原理  52-55
    3.2.2 基本过程  55-57
    3.2.3 基本特征  57-58
  3.3 以任务为中心的地理事件本体构建  58-71
    3.3.1 领域范围确定  59-60
    3.3.2 领域概念提取  60-65
    3.3.3 构建UML辅助模型  65-67
    3.3.4 本体编辑  67-70
    3.3.5 检验本体  70-71
  3.4 本章小结  71-72
4 地理事件本体语义映射  72-85
  4.1 本体语义映射方法及工具  72-76
    4.1.1 本体语义映射方法  73-75
    4.1.2 本体语义映射工具  75-76
  4.2 基于数据处理表达式的本体语义映射方法  76-80
    4.2.1 基本原理  77-78
    4.2.2 实现方法  78-80
  4.3 地理事件本体语义映射  80-82
    4.3.1 生成辅助概念模型  80
    4.3.2 提取数据库模式  80-81
    4.3.3 定义映射关系  81-82
  4.4 基于本体语义映射的地理事件本体实例自动创建  82-84
  4.5 本章小结  84-85
5 基于本体的地理信息检索方法及实现  85-102
  5.1 传统地理信息检索方法  85-87
  5.2 基于本体的地理信息检索方法  87-94
    5.2.1 语义标注模式下的地理信息检索方法  87-89
    5.2.2 本体实例模式下的地理信息检索方法  89-92
    5.2.3 基于本体的地理信息检索框架  92-93
    5.2.4 基于本体的地理信息检索方法的特点  93-94
  5.3 基于本体的地理信息检索流程  94-100
    5.3.1 本体概念匹配  96-97
    5.3.2 基于本体的语义查询  97-98
    5.3.3 基于本体的查询扩展  98-100
  5.4 本体在地理信息检索过程中的作用分析  100-101
  5.5 本章小结  101-102
6 基于本体的地理信息检索服务实例  102-121
  6.1 基于本体的地理信息检索系统设计与实现  102-112
    6.1.1 检索系统设计  102-103
    6.1.2 检索系统的实现  103-112
  6.2 检索实验方案  112-118
    6.2.1 概念匹配  113-114
    6.2.2 常规信息检索方式  114-117
    6.2.3 推理信息检索方式  117-118
  6.3 检索实验结果分析  118-120
  6.4 本章小结  120-121
7 结语  121-124
  7.1 论文研究成果  121-122
  7.2 论文主要创新  122
  7.3 下一步研究方向  122-124
参考文献  124-136
读博期间主要科研工作与成果  136-137
致谢  137

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