一種基于領(lǐng)域本體的遙感對(duì)地觀測(cè)需求模型建立方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于領(lǐng)域本體的遙感對(duì)地觀測(cè)需求模型建立方法，致力于實(shí)現(xiàn)遙感對(duì)地觀測(cè)需求的規(guī)范化表達(dá)，包括步驟：收集原始行業(yè)部門(mén)描述性的需求信息，并對(duì)信息進(jìn)行語(yǔ)法形式上的初步整理；根據(jù)行業(yè)部門(mén)經(jīng)驗(yàn)支持對(duì)整理后的需求信息進(jìn)行語(yǔ)義上的初步檢查；取檢查合格的一部分信息用于建模；對(duì)用于建模的需求信息進(jìn)行語(yǔ)義分析，從中挖掘出需求描述要素；依賴(lài)遙感專(zhuān)業(yè)知識(shí)庫(kù)對(duì)需求描述要素進(jìn)行整合；判定需求描述要素的必要程度，剔除必要程度小于一定閾值的要素；對(duì)剔除后的要素進(jìn)行類(lèi)別整合，從中提煉出需求核心要素；定義需求核心要素的屬性和屬性約束；對(duì)模型進(jìn)行有效性檢查。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
-種基于領(lǐng)域本體的遙感對(duì)地觀測(cè)需求模型建立方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于遙感對(duì)地觀測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種基于領(lǐng)域本體的遙感對(duì)地觀測(cè) 需求模型建立方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星發(fā)展初期，衛(wèi)星數(shù)量少，需求簡(jiǎn)單，針對(duì)單一衛(wèi)星的發(fā)展和方案論 證，經(jīng)過(guò)管理決策層、衛(wèi)星用戶(hù)和戰(zhàn)略規(guī)劃設(shè)計(jì)人員=者之間的反復(fù)討論和協(xié)調(diào)，基本可W 滿(mǎn)足衛(wèi)星頂層設(shè)計(jì)和任務(wù)規(guī)劃的要求。然而，隨著近年我國(guó)對(duì)地觀測(cè)技術(shù)的迅猛發(fā)展，遙感 對(duì)地觀測(cè)呈現(xiàn)出"用戶(hù)激增"和"需求復(fù)雜化"的趨勢(shì)，我國(guó)遙感對(duì)地觀測(cè)需求也面臨如下重 要轉(zhuǎn)變：（1)由單一部口使用需求轉(zhuǎn)向W "主用戶(hù)"為主的多用戶(hù)共同使用的需求；（2)由對(duì) 單一衛(wèi)星的使用需求轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)多顆衛(wèi)星綜合利用的需求。與之對(duì)應(yīng)，衛(wèi)星的頂層設(shè)計(jì)和任 務(wù)規(guī)劃也不再僅僅設(shè)及單一部口中的管理決策層、衛(wèi)星用戶(hù)和戰(zhàn)略規(guī)劃設(shè)計(jì)人員，而是呈 現(xiàn)出跨部口、跨行業(yè)的趨勢(shì)。
[0003] 實(shí)際上，由于各部口的對(duì)地觀測(cè)需求具有鮮明的行業(yè)背景特點(diǎn)，行業(yè)人員也具有 相異的行業(yè)背景知識(shí)，使得現(xiàn)有的遙感對(duì)地觀測(cè)需求在表達(dá)方式與層次上存在著巨大差 異，運(yùn)將大大增加跨部口、跨行業(yè)交流的難度，直接影響衛(wèi)星的頂層設(shè)計(jì)和任務(wù)規(guī)劃。因而， 在當(dāng)前形勢(shì)下，如何實(shí)現(xiàn)遙感對(duì)地觀測(cè)需求的規(guī)范化表達(dá)、建立一個(gè)完整有效的遙感對(duì)地 觀測(cè)需求模型，已成為遙感對(duì)地觀測(cè)領(lǐng)域亟待解決的問(wèn)題。
[0004] 為實(shí)現(xiàn)需求的規(guī)范化表達(dá)，郭玉華[文獻(xiàn)1]等綜合考慮了衛(wèi)星載荷使用約束和觀 測(cè)需求特點(diǎn)，指出需求具有位置要求、時(shí)效性要求、譜段要求、模式組合要求、協(xié)同觀測(cè)要求 等。徐雪仁[文獻(xiàn)2]等則指出用戶(hù)需求因子包括對(duì)地觀測(cè)模式需求、所需圖像譜段需求、時(shí) 間需求、目標(biāo)位置需求等。但是，運(yùn)些研究都僅僅是對(duì)遙感對(duì)地觀測(cè)需求的特點(diǎn)進(jìn)行了歸 納，并沒(méi)有給出行之有效的建模方法和建模結(jié)果。
[0005] 事實(shí)上，對(duì)遙感對(duì)地觀測(cè)需求進(jìn)行建模同時(shí)也是進(jìn)行需求綜合/融合、多星任務(wù)規(guī) 劃中的衛(wèi)星調(diào)度模型優(yōu)化等工作的前提要求。為實(shí)現(xiàn)需求融合的目的，冷猛[文獻(xiàn)3]提出用 一個(gè)四元組來(lái)形式化描述對(duì)地觀測(cè)需求，具體為需求的目標(biāo)空域覆蓋要求、時(shí)域覆蓋要求、 頻域覆蓋要求、和分辨率要求。屛維[文獻(xiàn)4]等則提出了一種基于需求特征關(guān)聯(lián)的遙感影像 需求融合方法，將原始遙感影像需求表述為一張二維表，一條記錄代表一條需求。然而，現(xiàn) 實(shí)中的需求往往是復(fù)雜多樣的，四元組的描述方式過(guò)于強(qiáng)調(diào)通用性，缺乏需求描述的具體 細(xì)節(jié);二維表的描述方式層次較為單一，不能滿(mǎn)足現(xiàn)實(shí)中對(duì)于多層次需求描述的要求。
[0006] 綜上所述，在遙感對(duì)地觀測(cè)需求建模領(lǐng)域，至今尚未提出一種完整有效的遙感對(duì) 地觀測(cè)需求建模方法，現(xiàn)有研究或者沒(méi)有實(shí)現(xiàn)建模，僅僅對(duì)需求的特點(diǎn)進(jìn)行分析;或者建立 了概述性模型，但模型無(wú)法指導(dǎo)實(shí)際操作。為此，本發(fā)明提出一種基于領(lǐng)域本體的遙感對(duì)地 觀測(cè)需求模型建立方法。
[0007]關(guān)于本體(ontology)的定義，目前公認(rèn)的是Studer于1998年提出的"共享概念模 型的明確的形式化規(guī)范說(shuō)明"。通俗來(lái)講，本體是一種描述術(shù)語(yǔ)(包含哪些詞匯)及術(shù)語(yǔ)間關(guān) 系的概念模型。領(lǐng)域本體(Domain ontology)屬于本體的一種，是用于描述領(lǐng)域知識(shí)的一種 專(zhuān)口本體。其目標(biāo)[文獻(xiàn)5 ]是捕獲相關(guān)領(lǐng)域的知識(shí)，提供對(duì)該領(lǐng)域知識(shí)的共同理解，確定該 領(lǐng)域內(nèi)共同認(rèn)可的詞匯，并從不同層次的形式化模式上給出運(yùn)些詞匯(術(shù)語(yǔ))和詞匯之間相 互關(guān)系的明確定義。
[0008] 基于領(lǐng)域本體的遙感對(duì)地觀測(cè)需求模型建立方法具有W下優(yōu)勢(shì)：
[0009] (1)有足夠多的遙感對(duì)地觀測(cè)行業(yè)需求信息作為支撐，建立起的模型能夠適應(yīng)跨 部口、跨行業(yè)的應(yīng)用趨勢(shì)；
[0010] (2)建模時(shí)考慮足夠多的需求因子，避免了因需求因子不足而導(dǎo)致的需求間可區(qū) 分性較差、難W準(zhǔn)確定義不太常見(jiàn)的需求等問(wèn)題；
[0011] (3)建模過(guò)程中充分考慮模型的層次結(jié)構(gòu)，避免了需求數(shù)目過(guò)大時(shí)模型雜亂的問(wèn) 題，為W后模型應(yīng)用于需求綜合/融合、多星任務(wù)規(guī)劃中的衛(wèi)星調(diào)度模型優(yōu)化等工作打好了 基礎(chǔ)。
[0012] [文獻(xiàn)1].郭玉華.多類(lèi)型對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星聯(lián)合任務(wù)規(guī)劃關(guān)鍵技術(shù)研究[D].國(guó)防科學(xué) 技術(shù)大學(xué)，2009.
[0013] [文獻(xiàn)2].徐雪仁，李湘，斬峰.遙感衛(wèi)星綜合任務(wù)規(guī)劃模式探索[Z].2006.
[0014] [文獻(xiàn)3].冷猛.衛(wèi)星對(duì)地觀測(cè)需求分析方法及其應(yīng)用研究[D].國(guó)防科學(xué)技術(shù)大 學(xué)，2011.
[0015] [文獻(xiàn)4].武漢大學(xué).一種基于需求特征關(guān)聯(lián)的遙感影像需求融合方法：中國(guó)， CN103020252B[P].2015-09-02.
[0016] [文獻(xiàn)引.廖軍.基于領(lǐng)域本體的信息檢索研究[D].長(zhǎng)沙：中南大學(xué)，2007.

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017] 本發(fā)明旨在提供一種基于領(lǐng)域本體的遙感對(duì)地觀測(cè)需求模型建立方法，W建立完 整有效的層次化遙感對(duì)地觀測(cè)需求模型，從而實(shí)現(xiàn)規(guī)范化表達(dá)對(duì)地觀測(cè)需求、有效推動(dòng)衛(wèi) 星頂層設(shè)計(jì)和任務(wù)規(guī)劃的目的。
[0018] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種基于領(lǐng)域本體的遙感對(duì)地觀測(cè)需求模型建立方 法，其特征在于，包括W下步驟：
[0019] 步驟1:收集原始行業(yè)部口描述性的需求信息，對(duì)信息進(jìn)行語(yǔ)法形式上的初步整 理；
[0020] 步驟2:根據(jù)行業(yè)部口經(jīng)驗(yàn)支持對(duì)整理后的需求信息進(jìn)行語(yǔ)義上的初步檢查，對(duì)不 完整的信息予W補(bǔ)充，對(duì)不準(zhǔn)確的信息予W修改，對(duì)不規(guī)范的信息予W剔除，整理檢查后的 f目息；
[0021 ]步驟3:針對(duì)語(yǔ)義初步檢查后的需求信息，取其中的一部分用于后續(xù)建模操作，另 外一部分用于模型建立后的有效性檢查；
[0022] 步驟4:對(duì)用于建模的需求信息進(jìn)行語(yǔ)義分析，從中挖掘出需求描述要素，并對(duì)挖 掘出的要素進(jìn)行統(tǒng)計(jì)；
[0023] 步驟5:依賴(lài)遙感專(zhuān)業(yè)知識(shí)庫(kù)對(duì)統(tǒng)計(jì)后的需求描述要素進(jìn)行整合，合并表述不同但 實(shí)質(zhì)相同的要素，累加用于合并的兩個(gè)要素的使用次數(shù)作為合并后的要素的使用次數(shù)；
[0024] 步驟6:判定需求描述要素的必要程度，剔除必要程度小于一定闊值的要素；
[0025] 步驟7:對(duì)剔除后的要素進(jìn)行類(lèi)別整合，采用"自底向上"的策略完成整合過(guò)程，從 整合結(jié)果中提煉需求核屯、要素；
[0026] 步驟8:定義需求核屯、要素的屬性和屬性約束，完成模型的初步構(gòu)建；
[0027] 步驟9:取步驟3中選取的需求信息進(jìn)行模型有效性檢查；
[0028] 若檢查不合格，將對(duì)應(yīng)需求加入建模需求中，重新執(zhí)行步驟4-步驟8;
[0029] 若檢查合格，模型構(gòu)建完畢。
[0030] 作為優(yōu)選，步驟1中所述對(duì)信息進(jìn)行語(yǔ)法形式上的初步整理，是采用統(tǒng)一的語(yǔ)法結(jié) 構(gòu)來(lái)表述需求;所述統(tǒng)一的語(yǔ)法結(jié)構(gòu)為:XXX部口于XXX時(shí)間在XXX區(qū)域觀測(cè)XXX，其具體要求 為 XXX。
[0031] 作為優(yōu)選，步驟2中所述信息完整性的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)是信息足夠描述對(duì)應(yīng)需求，所述信 息準(zhǔn)確性的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)是信息不存在語(yǔ)義上表述不明之處，所述信息規(guī)范性的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)是表 達(dá)方式和內(nèi)容上符合行業(yè)部口經(jīng)驗(yàn)。
[0032] 作為優(yōu)選，步驟3中，在每個(gè)類(lèi)別中隨機(jī)取90%的需求信息，合并取出需求信息用 于后續(xù)建模，剩余的需求信息用于模型建立后的有效性檢查。
[0033] 作為優(yōu)選，步驟4中所述需求描述要素是能完整描述一條需求的元素集合，并對(duì)挖 掘出的要素統(tǒng)計(jì)其使用次數(shù)。
[0034] 作為優(yōu)選，步驟6中所述需求描述要素的必要程度L為：
[0035]
[0036] 其中，n日為需求描述要素的使用次數(shù)，n為建模使用的需求信息的總數(shù)目，判定闊 值取值0.05。
[0037] 作為優(yōu)選，步驟7中所述采用"自底向上"的策略對(duì)剔除后的要素進(jìn)行類(lèi)別整合，其 具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程包括W下子步驟：
[0038] 步驟1:對(duì)剔除后的要素進(jìn)行聚類(lèi)，W在進(jìn)行需求描述時(shí)是否具有相似性作為聚類(lèi) 標(biāo)準(zhǔn);其中相似性判斷依據(jù)為:①是否描述同一事物，如均為描述觀測(cè)區(qū)域;②在遙感領(lǐng)域 是否具有相關(guān)性，如光學(xué)分辨率上/下限與光學(xué)譜段名稱(chēng)兩個(gè)要素在遙感領(lǐng)域常常伴隨出 現(xiàn)，具有很大的相關(guān)性；
[0039] 步驟2:判斷聚類(lèi)結(jié)果得到的類(lèi)別數(shù)目是否小于給定闊值5，如果類(lèi)別數(shù)目大于該 闊值則繼續(xù)進(jìn)行聚類(lèi)直至最終類(lèi)別數(shù)目小于給定闊值。
[0040] 作為優(yōu)選，步驟7中所述需求核屯、要素包括需求基本信息、需求應(yīng)用信息、需求觀 測(cè)手段信息、需求觀測(cè)區(qū)域信息。
[0041] 作為優(yōu)選，步驟8中所述需求核屯、要素的屬性即指標(biāo)的數(shù)據(jù)類(lèi)型，分為"文本型"、 "數(shù)字型"和"枚舉型"立類(lèi);所述需求核屯、要素的屬性約束即指標(biāo)取值的合理性檢驗(yàn)規(guī)則， 根據(jù)指標(biāo)類(lèi)型進(jìn)行區(qū)分;所述文本型指標(biāo)的合理性檢驗(yàn)規(guī)則為最大存儲(chǔ)長(zhǎng)度檢驗(yàn);所述數(shù) 字型指標(biāo)，在給定每個(gè)數(shù)字型指標(biāo)的含義、單位的前提下，合理性檢驗(yàn)規(guī)則包括數(shù)據(jù)類(lèi)型檢 驗(yàn)、合理取值范圍檢驗(yàn);所述枚舉型指標(biāo)，將根據(jù)枚舉型指標(biāo)的含義，建立起枚舉型指標(biāo)取 值結(jié)果與數(shù)字型指標(biāo)之間的約束關(guān)系，將其作為約束規(guī)則，判斷枚舉型指標(biāo)選擇結(jié)果與前 述時(shí)間、空間、光譜等數(shù)據(jù)指標(biāo)值之間是否存在矛盾。
[0042] 作為優(yōu)選，步驟9的具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程是，首先逐條輸入步驟3中選取的用于模型有效 性檢查的需求信息，針對(duì)每條需求信息，檢測(cè)模型是否可W實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確描述;記下不能實(shí)現(xiàn)準(zhǔn) 確描述的需求信息的數(shù)目m日;計(jì)算有效度P:
[0043]
[0044] 其中，m為參與模型有效性檢查的需求信息的數(shù)目，當(dāng)P〉0.95時(shí)認(rèn)為模型有效性檢 查合格;如果檢查結(jié)果不合格，將對(duì)應(yīng)需求加入建模需求中，重新執(zhí)行步驟4-步驟8。
[0045] 本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)地觀測(cè)需求的規(guī)范化表達(dá);促進(jìn)管理決策層、衛(wèi)星用戶(hù)和戰(zhàn)略 規(guī)劃設(shè)計(jì)人員之間的跨部口、跨行業(yè)交流與合作;有效推動(dòng)衛(wèi)星的頂層設(shè)計(jì)和任務(wù)規(guī)劃。
【附圖說(shuō)明】
[0046] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例的流程圖；
[0047] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例中對(duì)需求信息進(jìn)行分類(lèi)時(shí)采用的分類(lèi)結(jié)構(gòu)圖；
[0048] 圖3是本發(fā)明實(shí)施例中W觀測(cè)要素類(lèi)別為例的需求描述要素整合過(guò)程示意圖；
[0049] 圖4是本發(fā)明實(shí)施例建立的遙感對(duì)地觀測(cè)需求模型；
[0050] 圖5是本發(fā)明實(shí)施例建立的遙感對(duì)地觀測(cè)需求模型中需求觀測(cè)手段信息模型。
【具體實(shí)施方式】
[0051] 為了便于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解和實(shí)施本發(fā)明，下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā) 明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的實(shí)施示例僅用于說(shuō)明和解釋本發(fā)明，并不 用于限定本發(fā)明。
[0052] 請(qǐng)見(jiàn)圖1，本發(fā)明提供的一種基于領(lǐng)域本體的遙感對(duì)地觀測(cè)需求模型建立方法，包 括W下步驟：
[0053] 步驟1，收集原始行業(yè)部口描述性的需求信息，對(duì)信息進(jìn)行語(yǔ)法形式上的初步整 理。
[0054] 需求是針對(duì)應(yīng)用目的而提出的，遙感對(duì)地觀測(cè)行業(yè)需求同樣如此，故而收集的原 始需求信息往往采用描述應(yīng)用目的的方式來(lái)表述。然而現(xiàn)實(shí)中由于各部口的行業(yè)背景不 同，采取的描述方式不同，使得收集的原始需求信息顯得非常雜亂，不便于后續(xù)工作的展 開(kāi)。為使雜亂的原始需求信息變得清晰，對(duì)信息進(jìn)行語(yǔ)法形式上的整理，采用統(tǒng)一的語(yǔ)法結(jié) 構(gòu)來(lái)表述需求。本發(fā)明中采取的語(yǔ)法結(jié)構(gòu)為:XXX部口于XXX時(shí)間在XXX區(qū)域觀測(cè)XXX，其具體 要求為XXX。
[0055] 例如，現(xiàn)有原始需求信息如下(篇幅限制，不展示所有需求信息）：
[0056] 需求一:河南省氣象局需要對(duì)全省主要作物(冬小麥和夏玉米)長(zhǎng)勢(shì)及±壤墻情進(jìn) 行衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)結(jié)果W旬報(bào)方式公開(kāi)，目前初步擬定使用MODIS衛(wèi)星250m分辨率數(shù) 據(jù)，W歸一化植被指數(shù)NDVI作為作物長(zhǎng)勢(shì)指標(biāo)；
[0057] 需求二:地震發(fā)生后，國(guó)±資源部要求應(yīng)急安排資源一號(hào)02C衛(wèi)星、資源S號(hào)衛(wèi)星、 實(shí)踐九號(hào)衛(wèi)星W及尖兵系列衛(wèi)星等國(guó)產(chǎn)高分辨率衛(wèi)星開(kāi)展震后遙感數(shù)據(jù)編程拍攝，獲取震 后震區(qū)72小時(shí)遙感影像；
[0058] 需求武漢市湖泊管理局需要獲取全市"占湖填湖"情況信息，擬定采用衛(wèi)星遙 感技術(shù)巡湖，通過(guò)獲取每年5月至8月內(nèi)途經(jīng)武漢市上空的WorIdView衛(wèi)星0.5米全色影像和 國(guó)內(nèi)資源S號(hào)2米全色影像，制成遙感衛(wèi)片圖，然后疊加湖泊"藍(lán)線"，通過(guò)人工比對(duì)方式獲 取湖泊藍(lán)線內(nèi)外50米范圍內(nèi)疑似占湖填湖的圖斑。
[0059] 需求四：國(guó)家測(cè)繪局希望利用遙感影像輔助完成某地區(qū)1:5萬(wàn)地形圖測(cè)制工作，擬 采用空間分辨率為0.5-10m的全色遙感影像，每10天或每月更新一次測(cè)制結(jié)果。
[0060] 需求五：國(guó)家海洋局需要對(duì)全球海洋風(fēng)場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，擬設(shè)計(jì)微波散射計(jì)搭載在衛(wèi) 星上，要求衛(wèi)星能夠每天覆蓋全球90% W上的海域，其中，微波散射計(jì)技術(shù)指標(biāo)如下：工作 頻率13.256GHz;極化方式為皿和W;風(fēng)速測(cè)量精度為2m/s;風(fēng)速測(cè)量范圍為2~24m/s;風(fēng)向 測(cè)量精度為20度。
[0061] ……
[0062] 上述需求信息經(jīng)過(guò)語(yǔ)法形式上的整理后結(jié)果請(qǐng)見(jiàn)下表1;
[0063] 表1語(yǔ)法形式整理后的需求信息
[0064]
[0065] 步驟2,根據(jù)行業(yè)部口經(jīng)驗(yàn)支持對(duì)整理后的需求信息進(jìn)行語(yǔ)義上的初步檢查，對(duì)不 完整的信息予W補(bǔ)充，對(duì)不符合規(guī)范的信息予W修改，對(duì)不合格的信息予W剔除，整理檢查 后的信息。
[0066] 在收集原始需求信息的過(guò)程中信息的提供者可能并非專(zhuān)業(yè)人員，因而收集到的需 求信息可能不完整或是表述不準(zhǔn)確，需要對(duì)經(jīng)過(guò)語(yǔ)法形式整理的需求信息進(jìn)行語(yǔ)義上的初 步檢查，語(yǔ)義檢查主要依靠行業(yè)部口經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行，分為W下幾種：
[0067] (1)信息完整性檢查
[0068] 基于行業(yè)部口經(jīng)驗(yàn)檢查現(xiàn)有信息是否足夠描述對(duì)應(yīng)需求，如需求1，在需求的細(xì)節(jié) 信息中指出使用NDVI作為長(zhǎng)勢(shì)監(jiān)測(cè)的指標(biāo)，卻沒(méi)有指出±壤墻情監(jiān)測(cè)的指標(biāo)，不符合信息 完整性檢查，需要對(duì)信息進(jìn)行補(bǔ)充；
[0069] (2)信息準(zhǔn)確性檢查
[0070] 基于行業(yè)部口經(jīng)驗(yàn)檢查現(xiàn)有信息是否存在語(yǔ)義上表述不明之處，如需求3,需求的 時(shí)間要求為每年5月至8月，沒(méi)有指出具體年份，屬于表述不明，不符合信息準(zhǔn)確性檢查，對(duì) 其進(jìn)行修改；
[0071] (3)信息規(guī)范性檢查
[0072] 檢查現(xiàn)有信息在表達(dá)方式和內(nèi)容上是否符合行業(yè)部口經(jīng)驗(yàn)，如需求4,在需求的細(xì) 節(jié)信息中指出使用空間分辨率為0.5-lOm的全色遙感影像，然而根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，分辨率為3-5m的 全色遙感影像即可滿(mǎn)足需求，進(jìn)一步可W表述為:全色影像空間分辨率下限：5m空間分辨率 上限：3m。
[0073] 表1中的需求信息經(jīng)過(guò)語(yǔ)義上的初步檢查，整理之后的結(jié)果請(qǐng)見(jiàn)下表2;
[0074] 表2語(yǔ)義初步檢查后整理的需求信息
[0075]
[0076]
[0077] 步驟3,針對(duì)語(yǔ)義初步檢查后的需求信息，取其中的一部分用于后續(xù)建模操作，另 外一部分用于模型建立后的有效性檢查。
[0078] 為保證建立的模型能夠覆蓋足夠的對(duì)地觀測(cè)行業(yè)，將進(jìn)行語(yǔ)義初步檢查后的需求 信息首先按照行業(yè)進(jìn)行分類(lèi)，然后按照應(yīng)用目的再次細(xì)分，分類(lèi)結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。在每個(gè) 類(lèi)別中隨機(jī)取90%的需求信息，合并取出的需求信息用于后續(xù)建模，剩余的需求信息用于 模型建立后的有效性檢查。分類(lèi)過(guò)程中設(shè)及的行業(yè)類(lèi)別包括：國(guó)±資源、測(cè)繪、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、 減災(zāi)、水利、環(huán)境保護(hù)、海洋、氣象、城市。
[0079] 步驟4,對(duì)用于建模的需求信息進(jìn)行語(yǔ)義分析，從中挖掘出需求描述要素，并對(duì)挖 掘出的要素進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。
[0080] 將可W完整描述一條需求的元素的集合稱(chēng)為該條需求的需求描述要素。針對(duì)用于 建模的每條需求，提取需求描述要素;提取工作結(jié)束后針對(duì)每個(gè)需求描述要素，統(tǒng)計(jì)其使用 次數(shù)。假定表2中的6條需求全部被選中用于建模，由此挖掘出的需求描述要素為：
[0081 ]需求1:需求的提交人需求的時(shí)期限制時(shí)間分辨率目標(biāo)區(qū)域(最大經(jīng)度最大締度最 小經(jīng)度最小締度)農(nóng)作物長(zhǎng)勢(shì)監(jiān)測(cè)MODIS衛(wèi)星第1、2波段空間分辨率NDVI普查；
[0082] 需求2:需求的提交人需求的時(shí)期限制時(shí)間分辨率目標(biāo)區(qū)域(最大經(jīng)度最大締度最 小經(jīng)度最小締度)±地墻情監(jiān)測(cè)MODIS衛(wèi)星第1、2、31、32波段空間分辨率VSWI普查；
[0083] 需求3:需求的提交人需求的時(shí)期限制目標(biāo)區(qū)域(最大經(jīng)度最大締度最小經(jīng)度最小 締度)獲取全色及多光譜影像空間分辨率下限空間分辨率上限應(yīng)急調(diào)查；
[0084] 需求4:需求的提交人需求的時(shí)期限制時(shí)間分辨率目標(biāo)區(qū)域(最大經(jīng)度最大締度最 小經(jīng)度最小締度）"占湖填湖"圖斑提取全色影像空間分辨率下限空間分辨率上限詳查；
[0085] 需求5:需求的提交人需求的時(shí)期限制時(shí)間分辨率下限時(shí)間分辨率上限目標(biāo)區(qū)域 (最大經(jīng)度最大締度最小經(jīng)度最小締度)無(wú)圖區(qū)1:5萬(wàn)地形圖測(cè)制全色影像空間分辨率下限 空間分辨率上限；
[0086] 需求6:需求的提交人需求的時(shí)期限制時(shí)間分辨率目標(biāo)區(qū)域(最大經(jīng)度最大締度最 小經(jīng)度最小締度)海洋風(fēng)場(chǎng)監(jiān)測(cè)微波散射計(jì)工作頻率極化方式為風(fēng)速測(cè)量精度風(fēng)速測(cè)量范 圍風(fēng)向測(cè)量精度；
[0087] ……
[0088] 需求描述要素使用次數(shù)的統(tǒng)計(jì)過(guò)程在此不再展示。
[0089] 步驟5,依賴(lài)遙感專(zhuān)業(yè)知識(shí)庫(kù)對(duì)統(tǒng)計(jì)后的需求描述要素進(jìn)行整合，合并表述不同但 實(shí)質(zhì)相同的要素，累加用于合并的兩個(gè)要素的使用次數(shù)作為合并后的要素的使用次數(shù)。
[0090] 由于行業(yè)背景差異，提取出的需求描述要素難免出現(xiàn)同一概念表述不同的現(xiàn)象， 故而需要對(duì)現(xiàn)有的需求描述要素進(jìn)行判別，依據(jù)遙感專(zhuān)業(yè)知識(shí)庫(kù)合并僅僅在表述上不同的 需求描述要素，并將使用次數(shù)累加作為合并后的要素的使用次數(shù)。例如步驟4中提煉出的 "農(nóng)作物長(zhǎng)勢(shì)監(jiān)測(cè)"、"上地墻情監(jiān)測(cè)"、"獲取全色及多光譜影像"、"'占湖填湖'圖斑提取"… 在本質(zhì)上都是在描述需求的應(yīng)用，統(tǒng)一為"業(yè)務(wù)名稱(chēng)"；"時(shí)間分辨率"運(yùn)一需求描述要素本 質(zhì)上與"時(shí)間分辨率下限和時(shí)間分辨率上限"相同，可W用后者代替前者；"M0DIS衛(wèi)星第1、2 波段"與"M0DIS衛(wèi)星紅波段和近紅外波段"屬于同一要素的不同表述，可W合并。
[0091] 步驟6,判定需求描述要素的必要程度，剔除必要程度小于一定闊值的要素。
[0092] 在收集原始需求信息時(shí)可能收錄一些過(guò)于冷僻的需求信息，由此提煉出的需求描 述要素的使用次數(shù)也將非常少，如果在建模時(shí)將運(yùn)部分需求描述要素考慮在內(nèi)，則在一定 程度上過(guò)于顧及模型的"個(gè)性"而忽視了模型的"通用性"，即從模型建立的角度來(lái)看，運(yùn)些 需求描述要素并非是十分"必要"的，是可W剔除的。故而使用"需求描述要素的必要程度" 運(yùn)一指標(biāo)來(lái)衡量某一需求描述要素是否可W被剔除。需求描述要素的必要程度L具體為：
[0093]
[0094] 其中，n日為需求描述要素的使用次數(shù)，n為建模使用的需求信息的總數(shù)目。判定闊 值取值0.05，剔除所有小于該闊值的需求描述要素。
[0095] 步驟7,采用"自底向上"的策略對(duì)剔除后的要素進(jìn)行類(lèi)別整合，采用"自底向上"的 策略完成整合過(guò)程，從整合的結(jié)果中提煉需求核屯、要素。
[0096] 將可W描述任一需求的元素的集合稱(chēng)為需求核屯、要素，將步驟6中剔除后的需求 描述要素按照"自底向上"的策略進(jìn)行合并，合并的結(jié)果元素即為提煉出的需求核屯、要素。 本發(fā)明提煉的需求核屯、要素為：需求基本信息、需求應(yīng)用信息、需求觀測(cè)手段信息、需求觀 測(cè)區(qū)域信息。圖3展示了 W觀測(cè)要素類(lèi)別為例的需求描述要素的整合過(guò)程，其具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程 包括W下子步驟：
[0097] 步驟1:對(duì)剔除后的要素進(jìn)行聚類(lèi)，W在進(jìn)行需求描述時(shí)是否具有相似性作為聚類(lèi) 標(biāo)準(zhǔn);其中相似性判斷依據(jù)為:①是否描述同一事物，如均為描述觀測(cè)區(qū)域;②在遙感領(lǐng)域 是否具有相關(guān)性，如光學(xué)分辨率上/下限與光學(xué)譜段名稱(chēng)兩個(gè)要素在遙感領(lǐng)域常常伴隨出 現(xiàn)，具有很大的相關(guān)性；
[0098] 步驟2:判斷聚類(lèi)結(jié)果得到的類(lèi)別數(shù)目是否小于給定闊值5，如果類(lèi)別數(shù)目大于該 闊值則繼續(xù)進(jìn)行聚類(lèi)直至最終類(lèi)別數(shù)目小于給定闊值。
[0099] 步驟8,定義需求核屯、要素的屬性和屬性約束，完成模型的初步構(gòu)建。
[0100] 步驟7提煉的需求核屯、要素為:需求基本信息、需求應(yīng)用信息、需求觀測(cè)手段信息、 需求觀測(cè)區(qū)域信息。需求核屯、要素的屬性即指標(biāo)的數(shù)據(jù)類(lèi)型，分為"文本型"、"數(shù)字型"和 "枚舉型"S類(lèi)，具體為：
[0101] 表3需求核屯、要素指標(biāo)的數(shù)據(jù)類(lèi)型
[0102]
[01
[0104] 需求核屯、要素的屬性約束即指標(biāo)取值的合理性檢驗(yàn)規(guī)則，根據(jù)指標(biāo)類(lèi)型進(jìn)行區(qū) 分。
[0105] 對(duì)于文本型指標(biāo)，只設(shè)定一個(gè)合理性檢驗(yàn)規(guī)則----最大存儲(chǔ)長(zhǎng)度檢驗(yàn)。
[0106] 對(duì)于數(shù)字型指標(biāo)，在給定每個(gè)數(shù)字型指標(biāo)的含義、單位的前提下，設(shè)定兩個(gè)合理性 檢驗(yàn)規(guī)則----數(shù)據(jù)類(lèi)型檢驗(yàn)、合理取值范圍檢驗(yàn)。
[0107] 對(duì)于枚舉型指標(biāo)，將根據(jù)枚舉型指標(biāo)的含義，建立起枚舉型指標(biāo)取值結(jié)果與數(shù)字 型指標(biāo)(如時(shí)間、空間、光譜等數(shù)據(jù)指標(biāo)要求)之間的約束關(guān)系，將其作為約束規(guī)則，判斷枚 舉型指標(biāo)選擇結(jié)果與前述時(shí)間、空間、光譜等數(shù)據(jù)指標(biāo)值之間是否存在矛盾。
[0108] 最終建立的模型如圖4所示，模型中需求觀測(cè)手段信息模型如圖5所示。
[0109] 步驟9,取步驟3中選取的需求信息進(jìn)行模型有效性檢查，如若檢查不合格，將對(duì)應(yīng) 需求加入建模需求中，重新執(zhí)行步驟4-8;如若檢查合格，模型構(gòu)建完畢。
[0110] 首先逐條輸入步驟3中選取的用于模型有效性檢查的需求信息，針對(duì)每條需求信 息，檢測(cè)模型是否可W實(shí)現(xiàn)規(guī)范化準(zhǔn)確描述;記下不能實(shí)現(xiàn)規(guī)范化準(zhǔn)確描述的需求信息的 數(shù)目m。? 1+傳右動(dòng)' 麼O:
[0111]
[0112] 其中，m為參與模型有效性檢查的需求信息的數(shù)目，當(dāng)P>0.95時(shí)認(rèn)為模型有效性 檢查合格。如果檢查結(jié)果不合格，將對(duì)應(yīng)需求加入建模需求中，重新執(zhí)行步驟4-8。
[0113] 上述步驟中，步驟1-3為建模的準(zhǔn)備工作;步驟4-5對(duì)應(yīng)領(lǐng)域本體中"列舉領(lǐng)域本體 中的重要術(shù)語(yǔ)"步驟;步驟6-7對(duì)應(yīng)領(lǐng)域本體中"定義類(lèi)和類(lèi)的等級(jí)體系"步驟;步驟8對(duì)應(yīng)領(lǐng) 域本體中"定義類(lèi)的屬性和屬性分面"步驟;步驟9為模型初步構(gòu)建后的有效性檢查，是建模 的必備步驟，只有通過(guò)有效性檢查的模型才能稱(chēng)得上是構(gòu)建成功。從W上表述可W看出，整 個(gè)建模過(guò)程參考了領(lǐng)域本體的相關(guān)理論知識(shí)，故而本發(fā)明為基于領(lǐng)域本體的遙感對(duì)地觀測(cè) 需求模型建立方法。
[0114] 應(yīng)當(dāng)理解的是，本說(shuō)明書(shū)未詳細(xì)闡述的部分均屬于現(xiàn)有技術(shù)。
[0115] 應(yīng)當(dāng)理解的是，上述針對(duì)較佳實(shí)施例的描述較為詳細(xì)，并不能因此而認(rèn)為是對(duì)本 發(fā)明專(zhuān)利保護(hù)范圍的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明權(quán) 利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可W做出替換或變形，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)，本發(fā) 明的請(qǐng)求保護(hù)范圍應(yīng)W所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于領(lǐng)域本體的遙感對(duì)地觀測(cè)需求模型建立方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟1:收集原始行業(yè)部門(mén)描述性的需求信息，對(duì)信息進(jìn)行語(yǔ)法形式上的初步整理； 步驟2:根據(jù)行業(yè)部門(mén)經(jīng)驗(yàn)支持對(duì)整理后的需求信息進(jìn)行語(yǔ)義上的初步檢查，對(duì)不完整 的信息予以補(bǔ)充，對(duì)不準(zhǔn)確的信息予以修改，對(duì)不規(guī)范的信息予以剔除，整理檢查后的信 息； 步驟3:針對(duì)語(yǔ)義初步檢查后的需求信息，取其中的一部分用于后續(xù)建模操作，另外一 部分用于模型建立后的有效性檢查； 步驟4:對(duì)用于建模的需求信息進(jìn)行語(yǔ)義分析，從中挖掘出需求描述要素，并對(duì)挖掘出 的要素進(jìn)行統(tǒng)計(jì)； 步驟5:依賴(lài)遙感專(zhuān)業(yè)知識(shí)庫(kù)對(duì)統(tǒng)計(jì)后的需求描述要素進(jìn)行整合，合并表述不同但實(shí)質(zhì) 相同的要素，累加用于合并的兩個(gè)要素的使用次數(shù)作為合并后的要素的使用次數(shù)； 步驟6:判定需求描述要素的必要程度，剔除必要程度小于一定閾值的要素； 步驟7:對(duì)剔除后的要素進(jìn)行類(lèi)別整合，采用"自底向上"的策略完成整合過(guò)程，從整合 結(jié)果中提煉需求核心要素； 步驟8:定義需求核心要素的屬性和屬性約束，完成模型的初步構(gòu)建； 步驟9:取步驟3中選取的需求信息進(jìn)行模型有效性檢查； 若檢查不合格，將對(duì)應(yīng)需求加入建模需求中，重新執(zhí)行步驟4-步驟8; 若檢查合格，模型構(gòu)建完畢。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于領(lǐng)域本體的遙感對(duì)地觀測(cè)需求模型建立方法，其特征在 于:步驟1中所述對(duì)信息進(jìn)行語(yǔ)法形式上的初步整理，是采用統(tǒng)一的語(yǔ)法結(jié)構(gòu)來(lái)表述需求； 所述統(tǒng)一的語(yǔ)法結(jié)構(gòu)為:XXX部門(mén)于XXX時(shí)間在XXX區(qū)域觀測(cè)XXX，其具體要求為XXX。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于領(lǐng)域本體的遙感對(duì)地觀測(cè)需求模型建立方法，其特征在 于:步驟2中所述信息完整性的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)是信息足夠描述對(duì)應(yīng)需求，所述信息準(zhǔn)確性的評(píng)判 標(biāo)準(zhǔn)是信息不存在語(yǔ)義上表述不明之處，所述信息規(guī)范性的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)是表達(dá)方式和內(nèi)容上 符合行業(yè)部門(mén)經(jīng)驗(yàn)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于領(lǐng)域本體的遙感對(duì)地觀測(cè)需求模型建立方法，其特征在 于:步驟3中，在每個(gè)類(lèi)別中隨機(jī)取90%的需求信息，合并取出需求信息用于后續(xù)建模，剩余 的需求信息用于模型建立后的有效性檢查。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于領(lǐng)域本體的遙感對(duì)地觀測(cè)需求模型建立方法，其特征在 于:步驟4中所述需求描述要素是能完整描述一條需求的元素集合，并對(duì)挖掘出的要素統(tǒng)計(jì) 其使用次數(shù)。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于領(lǐng)域本體的遙感對(duì)地觀測(cè)需求模型建立方法，其特征在 于，步驟6中所述需求描述要素的必要程度L為：其中，no為需求描述要素的使用次數(shù)，η為建模使用的需求信息的總數(shù)目，判定閾值取值 0.05〇7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于領(lǐng)域本體的遙感對(duì)地觀測(cè)需求模型建立方法，其特征在 于，步驟7中所述采用"自底向上"的策略對(duì)剔除后的要素進(jìn)行類(lèi)別整合，其具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程包 括以下子步驟： 步驟1:對(duì)剔除后的要素進(jìn)行聚類(lèi)，以在進(jìn)行需求描述時(shí)是否具有相似性作為聚類(lèi)標(biāo) 準(zhǔn)，其中相似性判斷依據(jù)為:是否描述同一事物，在遙感領(lǐng)域是否具有相關(guān)性； 步驟2:判斷聚類(lèi)結(jié)果得到的類(lèi)別數(shù)目是否小于給定閾值5,如果類(lèi)別數(shù)目大于該閾值 則繼續(xù)進(jìn)行聚類(lèi)直至最終類(lèi)別數(shù)目小于給定閾值。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于領(lǐng)域本體的遙感對(duì)地觀測(cè)需求模型建立方法，其特征在 于，步驟7中所述需求核心要素包括需求基本信息、需求應(yīng)用信息、需求觀測(cè)手段信息、需求 觀測(cè)區(qū)域信息。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于領(lǐng)域本體的遙感對(duì)地觀測(cè)需求模型建立方法，其特征在 于，步驟8中所述需求核心要素的屬性即指標(biāo)的數(shù)據(jù)類(lèi)型，分為"文本型"、"數(shù)字型"和"枚舉 型"三類(lèi);所述需求核心要素的屬性約束即指標(biāo)取值的合理性檢驗(yàn)規(guī)則，根據(jù)指標(biāo)類(lèi)型進(jìn)行 區(qū)分;所述文本型指標(biāo)的合理性檢驗(yàn)規(guī)則為最大存儲(chǔ)長(zhǎng)度檢驗(yàn);所述數(shù)字型指標(biāo)，在給定每 個(gè)數(shù)字型指標(biāo)的含義、單位的前提下，合理性檢驗(yàn)規(guī)則包括數(shù)據(jù)類(lèi)型檢驗(yàn)、合理取值范圍檢 驗(yàn);所述枚舉型指標(biāo)，將根據(jù)枚舉型指標(biāo)的含義，建立起枚舉型指標(biāo)取值結(jié)果與數(shù)字型指標(biāo) 之間的約束關(guān)系，將其作為約束規(guī)則，判斷枚舉型指標(biāo)選擇結(jié)果與前述時(shí)間、空間、光譜等 數(shù)據(jù)指標(biāo)值之間是否存在矛盾。10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于領(lǐng)域本體的遙感對(duì)地觀測(cè)需求模型建立方法，其特征在 于:步驟9的具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程是，首先逐條輸入步驟3中選取的用于模型有效性檢查的需求信 息，針對(duì)每條需求信息，檢測(cè)模型是否可以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確描述;記下不能實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確描述的需求信 息的數(shù)目計(jì)算有效度P:其中，m為參與模型有效性檢查的需求信息的數(shù)目，當(dāng)P>0.95時(shí)認(rèn)為模型有效性檢查 合格;如果檢查結(jié)果不合格，將對(duì)應(yīng)需求加入建模需求中，重新執(zhí)行步驟4-步驟8。
【文檔編號(hào)】G06F19/00GK105956375SQ201610259367
【公開(kāi)日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年4月25日
【發(fā)明人】巫兆聰, 張熠, 巫遠(yuǎn), 林志勇, 龔龑, 郭霏霏
【申請(qǐng)人】武漢大學(xué)