基于地理本体的空间信息检索机制初探

首先介绍了传统的基于关键字的信息查询检索机制在信息的查准率和查全率方面存在着极大的局限性,并且分析了造成这种缺陷的根本原因在于网络信息缺乏语义的描述和表达;其次阐述了基于语义网和本体驱动的网络信息知识表达和智能检索是未来网络检索的趋势所在;最后,通过将一般网络信息延伸到空间网络信息,基于地理本体理论和语义网服务技术系统,论述了当前Web环境下本体驱动的空间信息检索机制的原理、方法和应用,并就本体驱动的空间信息检索机制的框架构建、信息本体模型和服务本体模型的设计进行了理论和实践探索.     

利用TBC构建与表达空间关系本体模型

本文引入本体论思想研究空间关系,设计了地理空间本体的总体框架,构建了空间关系本体模型,并用TBC实现了模型的表达。然后基于河南省行政区划数据构建了地理本体实例库,实现了空间关系本体的OWL表达。最后经过实例验证,研究结果有利于空间关系知识的共享和重用。     

基于矢量数据库的地理本体映射与扩展方法

本文基于矢量数据库模型与地理本体模型之间的形式化对应关系,定义了从矢量数据库到地理本体的映射规则,实现了地理本体的自动构建;在此基础上,通过本体推理规则对地理本体进行推理,使本体中隐性知识显式化,从而实现地理本体的扩展.实验结果表明该方法减少了人工构造本体中出现的错误,提高了本体构建和利用的效率.     

基于语义的地理信息空间关系检索

本文提出了一种解决地理信息检索的方法,在此方法中建立了地理信息的拓扑、方位和距离等空间关系:分析了空间数据和非空间数据的语义关系,提出用于描述空间关系的属性关系图ARG,基于应用本体实例生成算法AOGA和语义推理工具Jena,实现异构消解和语义扩展,极大地提高检索准确率;并以大连湾土地利用本体实例为例,说明此解决方案的可用性。     

地理数据服务语义表达与自动发现

地理数据的复杂性和不支持语义的服务发现机制常常导致数据用户很难准确地找到自己真正需要的地理数据服务。为了便于用户从语义上快速准确地找到自己需要的地理数据服务,本文首先构建了地理元数据本体,并采用元数据本体来描述地理数据服务的相关语义信息,接着提出了基于本体的概念间语义相似度计算的算法,最后在该算法的基础上,通过语义匹配来实现地理数据服务基于语义的自动发现。实验结果表明,文中的方法可以提高地理数据服务发现的准确率和智能化程度。     

顾及语义知识的地理空间数据快速检索

大数据时代地理空间资源不断增多,但现有通用知识库较少考虑地理空间数据蕴含的语义知识,难以实现数据的快速检索.因此亟需引入本体技术,以蕴含的语义知识为基础,提高地理空间数据访问速度,精确获取用户所需信息.以本体为基础,提出了顾及地理空间数据语义知识的快速检索方法.首先,基于通名编码规则、地理空间数据和开源百度百科数据构建...     

基于OWL-S的地理信息服务描述和发现

本文建立了地理数据类型本体和地理服务类型本体,提出了基于OWL-S地理理信息服务发现方法。其核心思想是用OWL-S进行服务描述和发布,通过对服务语义描述中的输入、输出、服务分类进行分级匹配实现服务的自动发现。     

领域本体网格化城市地理信息共享模型

城市空间基础信息平台中的空间信息服务存在语义不一致、服务集成困难等问题,使得平台的空间信息共享出现瓶颈。针对这一问题,本文提出一种基于领域本体的网格化城市信息共享模型,在平台技术架构之上,建立具有本体语义的空间信息网格,从面向具体应用的角度描述空间信息服务,消除平台空间信息服务之间语义的不一致,网格化管理平台的空间数据与软件服务资源。实验表明,该模型有助于更好地实现平台的地理信息服务与共享。     

一种新的地理本体构建方法研究

地理本体区别于其他领域本体的显著特征是具有空间拓扑特征。目前,还没有比较完善的地理本体实例描述方法及地理本体构建方法,本文在本体实例构建方法的基础上研究地理本体实例描述方法,通过物质成分、物理形态、空间分布、功能、等级等5方面属性信息及拓扑关系、方向关系、位置关系等3方面空间拓扑特征描述地理本体实例,并以黄河为例,利用OWL语言对其进行形式化描述;研究了基于实例描述方法的地理本体构建方法。     

基于MongoDB的地理信息共享数据存储模型研究

异构、海量地理信息共享数据的存储和管理一直是地理信息研究和应用领域的热点和难题。本文通过研究BSON数据存储格式、文档模型,以及分布式文件系统数据库MongoDB等技术,利用BSON作为地理信息共享数据的描述方式,定义了基于文档模型的地理信息共享数据存储模型,并使用MongoDB作为存储地理信息共享数据的存储载体,最终实现了基于MongoDB的地理信息共享数据统一存储模型,并通过实验验证了这一方法的可行性。     

检索应用中地理信息资源相似度计算方法研究

在地理信息资源检索应用中,资源属性间相似关系的计算还不够深入,地理信息资源的精准推荐及检索可视化应用尚难以实现。针对该问题,统一采用"相似度"对资源属性间的相似关系进行表达。资源的属性类型大部分为文本,其中具有语义差异,文中提出复合文本的相似度算法对文本类型属性进行匹配,并给出数值类型属性的"相似度"映射方案。在此基础上,实现资源时间、空间属性的相似度计算。基于所提出的相似度算法进行地理信息资源检索实验,实现地理信息资源属性间相似关系的量化,促进信息可视化在地理信息资源检索中的应用。     

A capability matching and ontology reasoning method for high precision OGC web service discovery

Finding the right spatially aware web service in a heterogeneous distributed environment using criteria such as service type, version, time, space, and scale has become a challenge in the integration of geospatial information services. A new method for retrieving Open Geospatial Consortium (OGC) Web Service (OWS) that deals with this challenge using page crawling, link detection, service capability matching, and ontology reasoning, is described in this paper. Its major components are distributed OWS, the OWS search engine, the OWS ontology generator, the ontology-based OWS catalog service, and the ontology-based multi-protocol OWS client. Experimental results show that the execution time of this proposed method equals only 0.26 of that of Nutch's method. In addition, the precision is much higher. Moreover, this proposed method can carry out complex OWS reasoning-based queries. It is being used successfully for the Antarctica multi-protocol OWS portal of the Geo-Information Web Service Portal of the Polar.     

利用地名语义实现Web地震事件空间信息提取

针对Web新闻中地震事件地点要素提取的需求,提出了利用地名语义技术实现的地震事件空间信息提取的解决方案。通过构建地名本体库来支持标准化地名构建,通过句法分析、中文分词和词性标注识别地名,通过地名的标准化从地名本体库获得地名语义信息提取地震事件地点信息。同时,利用语义库及其推理机制完成地名标定范围内的地震事件搜索,成功地获取了中国境内近年的各省地市县的地震事件的空间分布情况。原型系统验证了论文方法的可行性和有效性。     

一种WMS领域主题文本提取及元数据扩展方法

由于网络地图服务（Web map service,WMS）元数据缺乏显式的领域主题描述机制,用户很难准确、全面地发现目标领域的地图数据资源。提出了一种面向地理信息资源检索的WMS领域主题文本提取及元数据扩展方法。首先,设计了一种非监督文本分类算法,利用地球与环境术语集语义网（semantic Web of Earth and environmental terminology,SWEET）和大型英语词汇语义网WordNet,综合计算WMS元数据能力文档中地学术语、通识型词汇与领域主题的语义相关度,为WMS及其图层提取多标签主题。然后,基于ISO19115 2003地理信息元数据标准,为WMS元数据组织模型扩展领域主题。实验结果表明,所提出的WMS元数据主题分类算法取得了较高的查准率和查全率,且相较于朴素贝叶斯、线性支持向量机（support vector machine,SVM）和逻辑回归等方法,整体上有较大的优势。该方法有望应用于当前的地理信息门户和目录服务,辅助用户快速、准确地定位目标领域的地图服务资源。     

Automatic search of geospatial features for disaster and emergency management

Although the fast development of OGC (Open Geospatial Consortium) WFS (Web Feature Service) technologies has undoubtedly improved the sharing and synchronization of feature-level geospatial information across diverse resources, literature shows that there are still apparent limitations in the current implementation of OGC WFSs. Currently, the implementation of OGC WFSs only emphasizes syntactic data interoperability via standard interfaces and cannot resolve semantic heterogeneity problems in geospatial data sharing. To help emergency responders and disaster managers find new ways of efficiently searching for needed geospatial information at the feature level, this paper aims to propose a framework for automatic search of geospatial features using Geospatial Semantic Web technologies and natural language interfaces. We focus on two major tasks: (1) intelligent geospatial feature retrieval using Geospatial Semantic Web technologies; (2) a natural language interface to a geospatial knowledge base and web feature services over the Semantic Web. Based on the proposed framework we implemented a prototype. Results show that it is practical to directly discover desirable geospatial features from multiple semantically heterogeneous sources using Geospatial Semantic Web technologies and natural language interfaces.     

全球地表覆盖信息语义目录服务共享

针对元数据缺乏语义描述和隐含关系推理能力,用户无法获得匹配度较高的地表覆盖信息并且检索到的相关资源数量较少的问题,本文在传统OGC目录服务中加入本体推理机制提出了地表覆盖语义目录服务,并以国家地理信息元数据标准为原型设计了地表覆盖元数据模型。随后以此为基础构建了地表覆盖元数据本体模型,并使用网络本体语言OWL对其进行形式化表达。最终通过构建地表覆盖语义目录服务,有效提高了地表覆盖资源的查全率和查准率,实现了地表覆盖信息的精准共享。     

A Rule-Based Strategy for the Semantic Annotation of Geodata

The ability to represent geospatial semantics is of great importance when building geospatial applications for the Web. This ability will enhance discovery, retrieval and translation of geographic information as well as the reuse of geographic information in different contexts. The problem of generating semantic annotations has been recognized as one of the most serious obstacles for realizing the Geospatial Semantic Web vision. We present a rule‐based strategy for the semantic annotation of geodata that combines Semantic Web and Geospatial Web Services technology. In our approach, rules are employed to partially automate the annotation process. Rules define conditions for identifying geospatial concepts. Based on these rules, spatial analysis procedures are implemented that allow for inferring whether or not a feature in a dataset represents an instance of a geospatial concept. This automated evaluation of features in the dataset generates valuable information for the creation and refinement of semantic annotations on the concept level. The approach is illustrated by a case study on annotating data sources containing representations of lowlands. The presented strategy lays the foundations for the specification of a semantic annotation tool for geospatial web services that supports data providers in annotating their sources according to multiple domain views.     

基于上下文感知的地理信息服务发现与匹配技术研究

如何在网络上寻找到最适合的地理信息服务,即服务的发现与匹配技术的需求变得越来越迫切。本文结合普适思想提出了基于上下文感知的地理信息服务多级发现与匹配框架．包括基本描述、服务功能、约束条件、空间上下文4级匹配过程,并详细分析了空间上下文的建模与推理、地理信息相似性等关键技术,最终通过一个原型系统验证了该框架及关键技术的可行性。     

Semantic Enablement for Spatial Data Infrastructures

Building on abstract reference models, the Open Geospatial Consortium (OGC) has established standards for storing, discovering, and processing geographical information. These standards act as a basis for the implementation of specific services and Spatial Data Infrastructures (SDI). Research on geo‐semantics plays an increasing role to support complex queries and retrieval across heterogeneous information sources, as well as for service orchestration, semantic translation, and on‐the‐fly integration. So far, this research targets individual solutions or focuses on the Semantic Web, leaving the integration into SDI aside. What is missing is a shared and transparent Semantic Enablement Layer for SDI which also integrates reasoning services known from the Semantic Web. Instead of developing new semantically enabled services from scratch, we propose to create profiles of existing services that implement a transparent mapping between the OGC and the Semantic Web world. Finally, we point out how to combine SDI with linked data.     

基于语义Web的地理服务发现框架

在传统Web服务发现架构中,仅凭接口参数的结构化相似度计算匹配方法远远不能满足复杂地理服务的发现需求。本文结合语义Web知识,设计了地理服务发现框架,框架支持地理服务语义化描述、带有语义信息的服务注册、基于语义推理的服务发现。其中,服务匹配算法是服务发现的关键,本文基于传统的四级匹配算法,提出采用分级匹配思想,并在I/O匹配中利用本体分类树,将本体相似度求解转换为分类树中节点距离求解的方法的地理服务发现匹配算法。实例证明,改进的算法不但能区分匹配等级,而且能区分同一匹配等级之间的相似度大小,能较好地满足地理服务的发现的需求。