基于知識建模的空間信息處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于空間信息知識領(lǐng)域，特別涉及一種基于知識建模的空間信息處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著地理空間信息科學的發(fā)展，對地理空間數(shù)據(jù)的分析已經(jīng)在許多研究領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用，空間信息的相關(guān)分析也面臨著越來越多樣化的挑戰(zhàn)。如何使用有限的空間信息分析處理資源，創(chuàng)造出新的增值應用，成為了很有意義的研究內(nèi)容。
[0003]在不同的研究領(lǐng)域，往往具有一些常用的工作流，這些工作流主要由有經(jīng)驗的專家使用指定的軟件平臺進行構(gòu)建。目前在空間信息領(lǐng)域應用也有一些軟件提供了復雜工作流的構(gòu)建方式，例如ArcGIS模型構(gòu)建器。然而這些工具都是從技術(shù)層面上進行工作流的構(gòu)建，沒有對知識的描述和不同領(lǐng)域的概念，所以當跨研究領(lǐng)域的時候，工作流的共享和重用性就會有很大的限制。目前為止，領(lǐng)域相關(guān)的空間信息工作流的構(gòu)建需要同時具有豐富的領(lǐng)域知識和熟練的專業(yè)技能，而這兩者往往不能兼?zhèn)?，研究人員很難在其他領(lǐng)域修改或重用現(xiàn)有的工作流。如何提取和管理工作流知識在地理空間相關(guān)研究領(lǐng)域已經(jīng)成為一個巨大的挑戰(zhàn)。
[0004]語義Web是對現(xiàn)有萬維網(wǎng)的擴充，它提供了數(shù)據(jù)和服務的語義，便于人們能夠正確理解和使用他們?，F(xiàn)有的對工作流的語義方面的研究主要集中在服務的執(zhí)行和服務的組合，這種方法取得了一定的效果，但是卻忽略了知識的共享，只有研究者本人能夠熟練使用。而且這些工作流的子進程不能夠被分離和重用。為了解決上述的問題，出現(xiàn)了一些對空間信息服務進行語義描述的方法。在ENVIS1N項目中，提出了一種語義標注框架來將服務的功能和輸入輸出與領(lǐng)域知識關(guān)聯(lián)起來。岳鵬等人提出了 geo-processing任務本體來促進用戶在面向服務的空間信息系統(tǒng)中對需求的表達，將對服務的構(gòu)建簡化到抽象層面上，隱藏了一些復雜的技術(shù)細節(jié)。然而這種任務本體同樣是不涉及領(lǐng)域知識的。用戶在構(gòu)建工作流的過程中，仍然需要對領(lǐng)域知識有一定程度的熟悉，了解每一個流程在工作流中的作用，然后手動地將他們組合在一起形成可執(zhí)行的工作流。如何組建某個領(lǐng)域相關(guān)的工作流并沒有作為一種可以被外行人掌握的知識，領(lǐng)域相關(guān)的空間信息工作流的管理和重用問題仍在沒有得到解決。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提出了一種關(guān)聯(lián)語義和任務本體的、基于知識建模的空間信息處理方法。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:
[0007]基于知識建模的空間信息處理方法，包括步驟:
[0008](I)建立任務模型本體，包含簡單任務本體、抽象任務本體、復雜任務本體、任務本體間關(guān)系以及簡單任務本體和復雜任務本體的執(zhí)行前提和執(zhí)行效果；
[0009](2)建立領(lǐng)域本體庫，領(lǐng)域本體包括應用領(lǐng)域相關(guān)的概念本體及方法本體，概念本體即應用領(lǐng)域概念及概念間的關(guān)系，方法本體即應用領(lǐng)域的特定方法；
[0010](3)建立任務本體庫，用來存儲簡單任務本體、抽象任務本體和復雜任務本體；
[0011](4)建立數(shù)據(jù)資源庫，用來存儲當前任務下的數(shù)據(jù)表示；
[0012](5)根據(jù)應用領(lǐng)域已有的空間信息處理流程在任務本體庫中建立抽象任務本體，將抽象任務本體與相關(guān)的領(lǐng)域本體關(guān)聯(lián)，對抽象任務本體的功能和實現(xiàn)方式的進行語義描述，并存入任務本體庫；
[0013](6)根據(jù)應用領(lǐng)域已有的空間信息處理流程在任務本體庫中建立簡單任務本體，將簡單任務本體與任務本體庫中相關(guān)的抽象任務本體關(guān)聯(lián)，對簡單任務本體的功能、執(zhí)行前提、執(zhí)行效果和執(zhí)行方式進行語義描述，并存入任務本體庫；
[0014]簡單任務本體和抽象任務本體關(guān)聯(lián)的條件是:簡單任務本體可實現(xiàn)抽象任務本體的功能且滿足抽象任務本體的參數(shù)約束；
[0015](7)根據(jù)應用領(lǐng)域已有的空間信息處理流程在任務本體庫中建立復雜任務本體，將復雜任務本體與任務本體庫中抽象任務本體關(guān)聯(lián)，對復雜任務本體的功能、分解方向、執(zhí)行前提和執(zhí)行效果進行語義描述，并存入任務本體庫；
[0016]復雜任務本體與任務本體庫中抽象任務本體的關(guān)聯(lián)情況有:
[0017](a)復雜任務本體實現(xiàn)了抽象任務本體描述的功能，且滿足該抽象任務本體的參數(shù)約束，關(guān)聯(lián)兩者；
[0018](b)將復雜任務本體按執(zhí)行時間順序分解為一系列的抽象任務本體序列，將復雜任務本體與其分解的抽象任務本體序列關(guān)聯(lián)；
[0019](8)用戶提供需求描述和數(shù)據(jù)描述，數(shù)據(jù)描述加入數(shù)據(jù)資源庫；根據(jù)需求描述判定需求所屬應用領(lǐng)域，篩選與該應用領(lǐng)域相關(guān)的抽象任務本體；
[0020](9)根據(jù)需求描述判定具體功能需求，從步驟(8)篩選的抽象任務本體中進一步篩選與該具體功能需求相關(guān)的抽象任務本體；
[0021](10)若步驟(9)篩選的抽象任務本體僅由簡單任務本體實現(xiàn)，執(zhí)行步驟(11);若步驟(9)篩選的抽象任務本體由復雜任務本體實現(xiàn)，執(zhí)行步驟(12);若步驟(9)篩選的抽象任務本體由簡單任務本體和復雜任務本體共同實現(xiàn)，執(zhí)行步驟(13);
[0022](11)判定數(shù)據(jù)資源庫中數(shù)據(jù)是否滿足簡單任務本體的執(zhí)行前提，若滿足，則執(zhí)行，并將執(zhí)行效果記錄于數(shù)據(jù)資源庫中；否則，刪除該簡單任務本體；
[0023](12)判定復雜任務本體的功能和分解方向是否滿足需求描述和參數(shù)約束，若滿足，依次對復雜任務本體分解的抽象任務本體執(zhí)行步驟(10);否則，刪除該復雜任務本體；
[0024](13)首先對簡單任務本體執(zhí)行步驟(11);然后，對復雜任務本體執(zhí)行步驟(12)。
[0025]步驟(5)中，抽象任務本體的語義描述包括關(guān)聯(lián)的領(lǐng)域本體、參數(shù)約束和實現(xiàn)方式，其中，領(lǐng)域本體為抽象任務本體的功能描述，參數(shù)約束根據(jù)抽象任務本體的功能進行確定，包括時間約束、空間參考或地域范圍；實現(xiàn)方式為具體的復雜任務本體和/或簡單任務本體。
[0026]步驟￠)中，簡單任務本體的語義描述包括關(guān)聯(lián)的領(lǐng)域本體、執(zhí)行前提和執(zhí)行效果，其中，領(lǐng)域本體用來提供簡單任務本體的功能描述和執(zhí)行方式，執(zhí)行前提是數(shù)據(jù)資源庫中當前數(shù)據(jù)滿足該簡單任務本體對數(shù)據(jù)的要求，執(zhí)行效果包括向數(shù)據(jù)資源庫添加新數(shù)據(jù)、刪除舊數(shù)據(jù)和更新數(shù)據(jù)。
[0027]步驟(7)中，復雜任務本體的語義描述包括關(guān)聯(lián)的領(lǐng)域本體、執(zhí)行前提、執(zhí)行效果和分解方向，其中，領(lǐng)域本體為復雜任務本體的功能描述，執(zhí)行前提為分解方向滿足用戶提供的需求描述，執(zhí)行效果包括向數(shù)據(jù)資源庫添加新數(shù)據(jù)、刪除舊數(shù)據(jù)和更新數(shù)據(jù)，分解方向為復雜任務本體按照執(zhí)行時間順序分解的抽象任務本體序列。
[0028]和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點和有益效果:
[0029]結(jié)合了空間信息處理工作流與語義本體技術(shù)，將空間信息處理服務與其應用領(lǐng)域知識進行關(guān)聯(lián)，充分考慮不同領(lǐng)域背景下的空間信息處理工作流的動態(tài)構(gòu)建、共享和重用性，提出了基于語義信息的層次網(wǎng)絡任務模型框架，通過模型引導任務的分解和分析處理服務的執(zhí)行，實現(xiàn)不同應用領(lǐng)域環(huán)境下的復雜空間信息處理流程的自適應動態(tài)構(gòu)建。
【附圖說明】
[0030]圖1是本發(fā)明知識模型結(jié)構(gòu)圖；
[0031]圖2是知識模型、領(lǐng)域本體和數(shù)據(jù)資源庫之間的關(guān)系示意圖；
[0032]圖3是任務分解流程圖。
【具體實施方式】
[0033]下面將結(jié)合【具體實施方式】進一步闡明本發(fā)明，