基于地理本體和SWRL規(guī)則的農(nóng)業(yè)地理信息時空查詢研究

內(nèi)容概要

　　《基于地理本體和SWRL規(guī)則的農(nóng)業(yè)地理信息時空查詢研究》試驗案例的重點(diǎn)部分是以煙草種植適宜區(qū)查詢?yōu)榛A(chǔ)的煙草輪作規(guī)劃查詢模塊，并對試驗結(jié)果進(jìn)行了對比分析，指出了基于地理本體和SWRL時空推理規(guī)則的時空查詢是未來農(nóng)業(yè)地理信息時空查詢的發(fā)展方向。該試驗案例能為煙草種植的決策和管理提供有力的支持。在該案例中，還研究了地理本體在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的存儲技術(shù)、地理本體與關(guān)系時空數(shù)據(jù)庫之間的映射、基于Jess
API的時空推理和基于SPARQL的時空查詢等關(guān)鍵技術(shù)。

作者簡介

　　黃勇奇，男，1976年12月出生，黃岡師范學(xué)院講師。2003年獲武漢大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位，2008年獲中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所理學(xué)博士學(xué)位，現(xiàn)為中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所博士后。主要研究方向為“3S”技術(shù)與應(yīng)用、農(nóng)業(yè)資源、生態(tài)環(huán)境。主持過湖北省教育廳科研項目、湖北省教育廳人文社科項目、湖北省教育科學(xué)“十一五”規(guī)劃項目、黃岡師范學(xué)院博士基金項目、黃岡師范學(xué)院重點(diǎn)教研項目、黃岡師范學(xué)院科學(xué)研究重點(diǎn)項目。先后參與了973項目、云南省紅河煙草公司數(shù)字煙草“3S”項目等多項重點(diǎn)項目。已在核心期刊以及國際會議發(fā)表論文近二十篇。

書籍目錄

第1章 緒論
1.1 研究背景和現(xiàn)狀
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究現(xiàn)狀
1.2 問題的提出、解決思路及研究意義
1.2.1 存在的問題
1.2.2 解決問題的思路
1.2.3 研究意義
1.3 研究內(nèi)容和組織框架
1.3.1 研究內(nèi)容
1.3.2 研究框架
第2章 地理本體的相關(guān)理論與技術(shù)研究
2.1 地理本體的定義
2.1.1 一般本體的定義
2.1.2 地理本體的定義
2.2 地理本體的分類
2.3 本體描述語言——OWL
2.4 OWL描述地理本體的能力分析
2.5 地理本體的形式化表達(dá)的三個理論工具
2.5.1 部分—整體學(xué)（Mereology）
2.5.2 位置理論（Location）
2.5.3 拓?fù)鋵W(xué)（Topology）
2.6 地理本體的構(gòu)建原則與構(gòu)建方法
2.6.1 本體的構(gòu)建原則
2.6.2 一般本體的構(gòu)建方法
2.6.3 地理本體的構(gòu)建方法
2.7 地理本體的構(gòu)建工具
2.8 本體推理機(jī)
2.8.1 本體推理機(jī)的體系結(jié)構(gòu)
2.8.2 幾種典型的本體推理機(jī)
2.9 基于JessAPI的本體推理
2.9.1 Jess開發(fā)環(huán)境
2.9.2 JessAPI的類庫
2.10 本體查詢語言——SPARQL
2.10.1 SPARQL的查詢語言規(guī)范
2.10.2 下載和配置命令行SPARQL工具
2.11 基于Jena的地理本體應(yīng)用程序開發(fā)
2.11.1 Jena框架的主要構(gòu)成及工作機(jī)理
2.11.2 Jena推理子系統(tǒng)
2.11.3 JenaAPI框架
2.12 小結(jié)
第3章 基于地理本體的時空信息表達(dá)
3.1 地理本體的構(gòu)成
3.1.1 地理概念或類型
3.1.2 地理關(guān)系
3.1.3 地理公理
3.1.4 地理實例
3.2 地理時空信息的地理本體表達(dá)
3.2.1 地理時空信息的分類
3.2.2 時空概念及其層次關(guān)系的表達(dá)
3.2.3 時空語義關(guān)系的表達(dá)
3.2.4 地理公理（規(guī)則）的表達(dá)
3.2.5 實例的創(chuàng)建
3.3 時間信息的本體表示
3.3.1 時間幾何對象
3.3.2 時間拓?fù)鋵ο?br />3.4 空間信息的本體表示
3.5 時空一體化的本體表示
3.6 小結(jié)
第4章 基于SWRL的時空推理規(guī)則的表達(dá)
4.1 SWRL表達(dá)時空推理規(guī)則能力的分析
4.1.1 SWRL語言框架
4.1.2 SWRL抽象語法
4.1，3 SWRL的表示方式
4.1.4 SWRL與OWL的關(guān)系
4.1.5 SWRL與其他規(guī)則語言比較
4.2 SWRL規(guī)則編輯器
4.3 時空推理規(guī)則的表達(dá)
4.4 小結(jié)
第5章 基于地理本體和SWRL時空推理規(guī)則的時空查詢研究
5.1 基于地理本體的推理
5.2 地理本體到Jess事實庫的轉(zhuǎn)換
5.2.1 地理本體格式轉(zhuǎn)換的概述
5.2.2 DLReasoner對地理本體的推理
5.2.3 地理本體向Jess事實庫的轉(zhuǎn)換
5.3 SWRL時空推理規(guī)則到Jess格式的規(guī)則庫的轉(zhuǎn)換
5.3.1 XSLT格式轉(zhuǎn)換原理
5.3.2 應(yīng)用XSLT對SWRL進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換
5.4 基于地理本體和SWRL時空推理規(guī)則的時空查詢框架體系
5.4.1 基于地理本體和SWRL規(guī)則時空推理框架體系
5.4.2 基于地理本體和SWRL規(guī)則的時空查詢框架體系
5.5 小結(jié)
第6章 農(nóng)業(yè)地理信息的本體與時空推理規(guī)則的表示
6.1 農(nóng)業(yè)地理信息的分類
6.2 構(gòu)建農(nóng)業(yè)地理信息本體
6.3 農(nóng)業(yè)地理信息的時空推理規(guī)則表示
6.4 小結(jié)
第7章 試驗案例研究
7.1 試驗案例的目標(biāo)、功能、體系結(jié)構(gòu)
7.2 以煙草種植適宜區(qū)為基礎(chǔ)的煙草輪作規(guī)劃
7.2.1 煙草種植適宜區(qū)
7.2.2 煙草輪作規(guī)劃
7.3 實現(xiàn)案例的關(guān)鍵技術(shù)與開發(fā)環(huán)境
7.3.1 煙草時空本體的構(gòu)建
7.3.2 煙草時空推理規(guī)則的SWRL表示
7.3.3 煙草時空本體在Oracle數(shù)據(jù)庫中的存儲
7.3.4 地理本體與關(guān)系時空數(shù)據(jù)庫之間的映射
7.3.5 基于地理本體與SWRL的時空推理與查詢
7.4 試驗案例的實現(xiàn)與分析
7.5 小結(jié)
第8章 結(jié)論和未來的工作
8.1 本研究的主要創(chuàng)新點(diǎn)
8.2 未來的工作
參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：   插圖：   由于對問題域和具體工程考慮的不同，構(gòu)造本體的過程也各不相同，目前尚沒有一套標(biāo)準(zhǔn)的本體構(gòu)建方法，也沒有構(gòu)造本體的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，一般采用Gruber在1995年提出的5條原則。 （1）明確性和客觀性：Ontology應(yīng)該用自然語言對所定義的術(shù)語給出明確、客觀、與背景獨(dú)立的語義定義。 （2）完全性：所給出的定義是完整的，完全能表達(dá)所描述的術(shù)語的含義。 （3）一致性：由術(shù)語得出的推論與術(shù)語本身的含義是相容的，不會產(chǎn)生矛盾。定義的公理以及用自然語言進(jìn)行說明的文檔都應(yīng)該具有一致性。 （4）最大單調(diào)可擴(kuò)展性：本體應(yīng)該為可預(yù)料到的任務(wù)提供概念基礎(chǔ)，支持在已有概念的基礎(chǔ)上，當(dāng)向本體中添加通用或?qū)Ｓ玫男g(shù)語時，不需要修改其已有的概念定義。 （5）最小承諾：對待建模對象給出盡可能少的約束，只要能夠滿足特定的知識共享需求即可。 當(dāng)前對構(gòu)造本體的方法和對方法的性能評估還沒有一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，但有一點(diǎn)是得到大家公認(rèn)的，那就是在構(gòu)造特定領(lǐng)域的Ontology的過程中需要領(lǐng)域?qū)＜业膮⑴c。 2.6.2 一般本體的構(gòu)建方法 本體的構(gòu)建多是面向特定領(lǐng)域的，若沒有好的構(gòu)建方法指導(dǎo)，則在不同領(lǐng)域構(gòu)建的本體難以保持一致，不利于本體的規(guī)模化和規(guī)范化。目前，產(chǎn)生本體的方法可總結(jié)為自下而上（從詳細(xì)到一般）、自上而下（從一般到詳細(xì)）、自中間開始（從最重要的概念到一般和詳細(xì)）。更多時候，是采用提升算法從基礎(chǔ)本體中提升和獲取不同層次的本體。目前常見的本體構(gòu)建方法有Mike Ushold & Micheal Gruninger的Skeletal Methodology（骨架法）（1996）、Micheal Gruninger & Mark S Fox的企業(yè)建模法（TOVE，或稱評估法）（1995）、Mariano Fernandez和GOMEZ—PEREZ等人的“METHONTOLOGY”方法（1997）、循環(huán)獲取法（Jorg—Uwe Kietz，Raphael Volz，Alexander Maedche，2000）、IDEF—5方法（陳禹，1999）、七步法（Natalya F.，2001；李景，2004）、SENSUS方法和KACTUS與Bernaras工程法。下面主要介紹七步法。

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《基于地理本體和SWRL規(guī)則的農(nóng)業(yè)地理信息時空查詢研究》研究了基于地理本體的農(nóng)業(yè)地理信息的表達(dá)、時空推理規(guī)則的SWRL表達(dá)，構(gòu)建了基于地理本體和SWRL時空推理規(guī)則的時空查詢框架體系，并以數(shù)字煙草3S系統(tǒng)為試驗背景，研制開發(fā)了以煙草種植適宜區(qū)查詢?yōu)榛A(chǔ)的煙草輪作查詢模塊，驗證了《基于地理本體和SWRL規(guī)則的農(nóng)業(yè)地理信息時空查詢研究》提出的理論技術(shù)的可行性和有效性。

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