基于本体论的海洋流场语义分析与表达研究

随着海洋观测技术的不断发展,人类获取的海洋数据也快速增长,由于海洋流场是整个海洋系统物质流和能量流输送的主要渠道,基于这些观测数据进行海洋流场迁移变化规律分析及可视化表达研究,对所有涉海领域均具有非常重要的意义。然而,由于海洋时空大数据集合的多源性和异构性等原因,至今尚未有令人满意的海洋流场数据集成共享和动态可视化分析工具,从而导致这些异源异构数据难以实现统一标准下的集成组织与语义共享。为了实现海洋流场语义层次上的统一描述,本文在分析了海洋流场多维特征、拓扑特征、模糊特征等基础上,基于本体论的语义构建思想,提出并构建了基于四元组O=（C,P,R,I）的本体组织基础结构,其中C表示概念集合、P表示属性集合、R表示概念间的关系集合、I表示实例集合,通过对概念、属性、关系结构的进一步定义,共同组合构成了海洋流场整体本体结构。为了给出清晰的本体语义建模过程,以海流现象局部本体构建为例,在对成因性、空间性、时间性、运动性等本体属性分析的基础上,进行了海流概念、本体属性、语义关系的描述和定义,从而为海洋流场组织提供一个规范性框架。进而借助OWL语言本体建模的优势,以地转流为例进行了其形式化表达和本体类构建。研究结果表明,基于本体的海洋流场语义分析方法能有效地解决传统海洋现象描述中的异构问题,可为海洋信息共享与集成研究提供参考。     

面向土壤适宜性评价的本体知识库系统设计与应用

土壤适宜性评价过程是涉及多学科多领域,需要借助于多方面经验知识的问题。近年来,在智能信息处理、知识管理工程领域出现的本体是知识表示、共享和重用的崭新方法。本文将本体知识库系统构建应用到土壤适宜性评价领域中,首先,采用基于本体的知识表示方式,着眼于土壤资源对用地适宜性的影响,分析相关的领域知识,构建土壤适宜性评价领域本体知识库。在完整分析系统设计思路及系统结构基础上,结合本体知识库与规则推理技术实现系统的知识推理,完成系统构建。最后,文章给出一个本系统的土壤环境质量评价及适宜性分析的推理实例,并分析推理结果,以此验证系统可行性和实用性。     

基于本体的基础地理信息分类层次研究

本体源于哲学,近年来在人工智能和计算机科学领域得到广泛应用,主要用于知识的表达、共享及重用.将本体引入地理信息科学领域,对于实现地理信息知识的表达、共享及重用具有重要意义.基于此,本文从本体的含义与结构出发,在分析现有基础地理信息分类基础上,详细阐述了基于本体的地理要素分类方法,结合领域专家所建立的分类体系,提出了基于本体的基础地理信息分类,并实现了基本的基础地理信息分类体系.     

Research on three-dimension ocean observation data integration and service technology

Currently,ocean data portals are being developed around the world based on Geographic Information Systems(GIS) as a source of ocean data and information.However,given the relatively high temporal frequency and the intrinsic spatial nature of ocean data and information,no current GIS software is adequate to deal effectively and efficiently with spatiotemporal data.Furthermore,while existing ocean data portals are generally designed to meet the basic needs of a broad range of users,they are sometimes very complicated for general audiences,especially for those without training in GIS.In this paper,a new technical architecture for an ocean data integration and service system is put forward that consists of four layers:the operation layer,the extract,transform,and load(ETL) layer,the data warehouse layer,and the presentation layer.The integration technology based on the XML,ontology,and spatiotemporal data organization scheme for the data warehouse layer is then discussed.In addition,the ocean observing data service technology realized in the presentation layer is also discussed in detail,including the development of the web portal and ocean data sharing platform.The application on the Taiwan Strait shows that the technology studied in this paper can facilitate sharing,access,and use of ocean observation data.The paper is based on an ongoing research project for the development of an ocean observing information system for the Taiwan Strait that will facilitate the prevention of ocean disasters.     

RIVERINE INORGANIC CARBON DYNAMICS： OVERVIEW AND PERSPECTIVE

1INTRODUCTION River systems are the major linkage between the land and the ocean, not only transporting carbon from terres- trial environment to the ocean, but also exchanging CO2 with the atmosphere, actively involved in the global car- bon biogeochemical cycle (RICHEY et al., 2002; COLE and CARACO, 2001). The inorganic carbon, mainly o- riginating from soil CO2, carbonate minerals and atmo- sphericCO2,constitutedthegreatpart(about 60%) ofthe riverine carbon exported to the ocean…     

面向对象技术在城市配电网GIS数据库中的应用

针对当前城市配电网基础数据管理的现状,本文阐述了利用面向对象与关系数据库技术设计城市配电网基础数据库的重要性,重点讨论了城市配电网GIS数据库的基本模型,包括数据库基本构架、编码方案、属性数据与空间数据、系统对象模型向数据库基本模型的映射,为构建城市配电网GIS应用平台及实现企业级的数据共享提供了基础。     

基于本体的土地信息Web服务体系结构设计

整合现有土地信息资源,实现土地信息的交换与共享是当前国土资源数据交换中心(clearinghouse)建设的关键任务。本文以土地登记为例,探讨了本体技术在服务注册和服务请求上的领域知识表示问题,并在OWIL-S本体描述语言基础上结合WSDL,实现了对Web服务的检索、匹配和学习,有效地解决了UDDI土地信息资源的语义描述。最后,给出了基于本体的土地信息服务总体设计框架以及服务请求实现过程。     

服务于空天协同对地观测的语义信息模型构建

空天协同对地观测技术快速发展,通过空天协同对地观测的语义信息建模获取信息和知识是服务于对地观测任务执行和规划制定的重要手段之一。为有效获取空天协同对地观测平台运行状态信息并服务于对地观测任务,提出构建服务于空天协同对地观测的语义信息模型。首先,设计空天协同对地观测平台领域本体,围绕时空关系和传感器对象建模,针对典型应用需求制定空天协同对地观测规则;然后,构建空天协同对地观测领域内时间和空间关系的语义描述,结合静态和动态场景语义表达,实现对空天协同对地观测场景的语义描述;最后,构建语义信息服务实验系统,验证模型与方法的效果。结果表明,所提模型与方法能够有效描述与展示空天协同对地观测平台的运行状态和执行任务情况,有助于对地观测任务规划和决策制定。     

面向协同式森林灭火决策的领域本体构建及其解析

森林灭火决策的参与人员可能来自不同的组织、不同领域,他们有不同知识结构、专业背景、学识和各自的经验、偏好,这往往不利于决策过程中的交流、协同进行。本文把本体引入协同式森林灭火决策中,解决决策成员在协作中对他人所述的内容理解一致问题。分析了现有建立领域本体的主要方法,并借鉴软件开发的生命周期理论,提出建立面向森林火灾的领域本体的具体实现方法。以森林灭火决策为应用导向,通过对森林灭火决策的内容分析及与领域专家相互交流,根据领域中概念分类体系和概念的组合结构,从相关领域(林业、气象学、消防工程、地理学)抽象出概念术语集、关系集、函数集、规则集等,建立可共享、理解、重用、互操作的概念模型;利用本体建模工具,建立森林灭火本体库;设计与实现了本体的解析与可视化工具,用户可以交互式的查询术语的概念内涵,利用可视化工具,显示概念之间的关系。研究成果将为学科或领域间的高效协作打下通信与交流的基础,为林业、消防的信息化研究、林火本体服务提供可借鉴的框架和成果,为林火管理和应急指挥决策提供一个语义层级次上的重要途径。     

扩展SPARQL的室内空间语义查询研究

针对室内空间特点以及人类对室内位置服务的迫切需求,探讨了适合室内空间语义查询的方法。基于全息位置地图室内空间本体模型,描述室内空间对象及与之相关的人、事的属性信息及其关系,以室内空间本体概念及其属性作为查询原语,增加查询函数实现室内特有的空间关系（如“对面”、“楼上”和“楼下”等）的计算与查询,扩展了SPARQL查询语言基本语法。设计了室内本体查询语言IndoorSPARQL,开发自定义查询语言解析器,初步实现了顾及空间计算的室内空间语义查询。最后,利用Protégé本体建模工具对试验区进行本体实例建模,采用自定义查询语言IndoorSPARQL进行室内语义查询,并将结果可视化。实验结果表明,基于自定义语言IndoorSPARQL的查询方法可有效地支持顾及室内空间计算的复杂语义查询。     

Adsorption mechanism of water molecule on goethite (010) surface

Goethite widely exists among ocean sediments; it plays an important role in fixing heavy metals and adsorbing organic contaminants. So the understanding of the adsorbing process of water molecule on its surface will be very helpful to further reveal such environmental friendly processes. The configuration, electronic properties and interaction energy of water molecules adsorbed on pnma goethite (010) surface were investigated in detail by using density functional theory on 6-31G (d,p) basis set and projector- augment wave (PAW) method. The mechanism of the interaction between goethite surface and H₂O was proposed. Despite the differences in total energy, there are four possible types of water molecule adsorption configurations on goethite (010) surface (Aa, Ab, Ba, Bb), forming coordination bond with surface Fe atom. Results of theoretical modeling indicate that the dissociation process of adsorbed water is an endothermic reaction with high activation energy. The dissociation of adsorbed water molecule is a proton transportation process between water’s O atoms and surface. PDOS results indicate that the bonding between H₂O and (010) surface is due to the overlapping of water’s 2p orbitals and Fe’s 3d orbitals. These results clarify the mechanism on how adsorbed water is dissociated on the surface of goethite and potentially provide useful information of the surface chemistry of goethite.     

A new carbon and oxygen balance model based on ecological service of urban vegetation

The application of human induced oxygen consumption and carbon emission theory in urban region was summed up and on this base a new model of urban carbon and oxygen balance (UCOB) was constructed by calculating the carbon and oxygen fluxes. The purpose was to highlight the role of vegetation in urban ecosystems and evaluate the effects of various human activities on urban annual oxygen consumption and carbon emission. Hopefully,the model would be helpful in theory to keep the regional balance of carbon and oxygen,and provide guidance and support for urban vegetation planning in the future. To test the UCOB model,the Jimei District of Xiamen City,Fujian Province,China,a very typical urban region,was selected as a case study. The results turn out that Jimei′s vegetation service in oxygen emission and carbon sequestration could not meet the demand of the urban population,and more than 31.49 times of vegetation area should be added to meet the whole oxygen consumption in Jimei while 9.60 times of vegetation area are needed to meet the carbon sequestration targets. The results show that the new UCOB model is of a great potential to be applied to quantitative planning of urban vegetation and regional eco-compensation mechanisms.     

岩溶碳循环及碳汇效应研究与展望

碳酸盐岩风化是全球碳循环的重要组成部分, 具有大气与土壤CO₂汇效应, 受生态系统因子驱动与全球变化影响, 岩溶地区碳汇具有地表和地下双碳汇特征。简要介绍岩溶碳循环与全球变化关系, 论述岩溶碳汇的相关科学问题和主要进展, 分析岩溶增汇潜力与土地利用变化, 进一步提出基于岩溶关键带理念的碳酸盐岩风化过程概念模型。碳酸盐岩风化产生的碳汇可能是全球碳循环"遗漏碳汇"的贡献者, 同时具有缓解土壤CO₂向大气释放的作用, 进而成为全球碳循环模型中"土地利用变化项"(E_LUC)的重要调节者(减源效应)。碳酸盐岩风化过程能快速响应短时间尺度变化环境因子, 是岩溶关键带中连接生物、水文与地球化学过程的核心驱动机制。岩溶碳循环可理解为是土壤-生态系统碳循环的延伸或横向组成部分, 共同组成岩溶地区完整的陆地浅表层碳循环系统。碳酸盐岩风化对大气CO₂浓度上升的负反馈效应, 石漠化治理与生态修复工程的持续推进, 蕴藏着巨大的岩溶固碳增汇潜力。应加强土壤CO₂季节及其区域变化监测与研究, 构建基于土壤CO₂与流域水化学指标相关性的反向模型, 为估算区域碳汇本底、评估年际碳汇增量与潜力提供更加清晰且有效的岩溶增汇方案与途径。      

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基于OGC WPS的碳循环模型服务平台的设计与实现

 碳循环模型是模拟陆地生态系统,估计和预测不同尺度碳收支格局和变率的重要手段。但传统碳循环模型应用中存在数据处理量大、运算复杂、互操作性差、难以推广等问题。由开放地理信息联盟(OGC)制定的网络处理服务(WPS)标准为实现碳循环模型的发布、共享、重用与组合,促进碳循环模型的发展和应用提供了一种新的途径。本文遵循OGC WPS标准,以SOA设计了碳循环模型服务平台的整体架构,详细描述了平台模型接口设计、模型算法开发、WPS服务的封装与发布、平台浏览器客户端界面开发等关键环节的实现方法,为用户提供了碳循环相关数据和模型服务的发布、管理、调用、组合、异步交互、状态监控和结果可视化等功能。并以VPM模型服务链为应用实例,演示碳循环模型WPS服务开发、封装、调用和组合的方法,展示了该服务平台的功能。该平台的建立为我国碳循环模型研究的发展提供了技术支撑。     

基于Web Service的地球系统碳循环建模框架研究

在分析了现有地球系统碳循环模型后,提出了基于Web Services的建模框架方案。定义了地球系统碳循环建模框架的体系结构,设计了地球系统碳循环模型服务的元数据。最后,构建了地球系统碳循环模型服务耦合与兼容性校验方式。实验表明,基于Web Services的地球系统碳循环建模框架可以实现网络环境下异构碳循环模型服务的集成建模。     

基于特征的海洋锋线过程时空数据模型分析与应用

客观世界存在时空场,大部分地理实体或现象在时空域具有动态变化特性,其空间、时间和属性是过程的统一体,传统的GIS时空数据模型在描述、表达、组织与分析这类数据时面临许多挑战。然而,基于特征的数据模型和以过程为对象的时空数据组织在动态数据的描述与表达的方面具有独特的优势。本文探讨了基于特征的线过程时空数据模型组织的六元组框架体系,实现空间、时间和属性的一体化存储和地理实体的动态分析。在分析线时空过程特性的基础上,归纳总结出3大类12个类别的线过程,进一步提出了基于特征的线过程时空数据模型(Feature-based Line Process Spatio-temporal Data Model)的概念;利用文件层次分块结构对时空线过程数据进行了组织与存储。最后以海洋锋为实例,探讨了该模型在时空数据组织、时空查询、时空过程提取和时空过程可视化等方面的应用。结果表明,该模型能够很好地应用于具有时空过程特性的线数据中,也为时空数据模型的总体设计提供借鉴。     

我国海洋法律体系的重构——以海权为中心

在反思我国现有海洋法律体系的基础上,指出海洋法律体系的构建必须着眼未来,运用评价法学的法伦理原则和理性主义的建构思路加以阐发,建立以维护和发展海权为核心的,以海洋基本法主要内容的,国家和地方海洋法律法规相结合的,国际法和国内法相衔接的多层次、立体化的现代法律体系。     

基于图像理解的土地利用分类信息提取

基于图像理解理论原理,采用面向对象分类软件作为基础软件平台,模拟人类大脑对图像的认知过程,概括出不同地类的知识表达,并构建函数作为类别的特征描述,更大限度地挖掘中低分辨率卫星数据的信息。研究结果表明,基于图像理解的土地利用分类信息提取方法有效地提高了地类的检出效率和分类精度,为中巴卫星应用于国土资源宏观监测的可行性提供了依据。     

试论板缘仰冲作用及其对板内构造的影响

板块学说发展史上存在着造山作用的仰冲和俯冲两种成因观点。俯冲说难以解释中脊俯冲、板缘构造、板内变形及海沟构造。仰冲说认为板块会聚边缘处在两个相向运动着的对流系交会带。根据板缘构造平、剖面特点,结合威尔逊旋回、板块运动史、地壳结构等分析,大陆仰冲板块是在克服属弱对流系一方的洋板块的抵抗,迫使贝尼奥夫带不断向洋退却过程中向前推进.而造成各种板缘和板内构造的变形机制的。据此,提出一个断续仰冲模式以代替传统的连续俯冲模式。用仰冲观点分析了形成板内变形的内、外条件和常见的变形型式。还试用板内仰冲作用来解释华南加里东期构造特点与钦州地槽之谜。