柑橘害虫信息数据库与专家系统研究

论文摘要

我国柑橘害虫种类多,为害重。近年来,由于果农缺乏对虫害认识和有效指导,盲目滥用化学农药,造成环境污染和生态恶化。此外,部分柑橘产区生产力发展水平相对较低、农业管理水平落后、农技员不足且信息缺乏,以及危险性和潜在危险性害虫扩散蔓延。迫切需要建立快速有效地信息与知识的共享机制,为果农、农技人员、专家与相关职能部门之间搭建信息交流与知识共享的平台。而应用广泛的信息技术成为解决上述问题的首选。本研究应用SQL Server 2005数据库技术充分利用和挖掘已有的研究与实践成果的信息价值,结合本体技术在protege 4.0本体构建平台上组织和表示领域知识,在此基础上,利用Jena,初步开发适了用于本系统的推理机,模拟人类专家决策和解决问题,构建了防治柑橘害虫的专家系统。研究的主要结果如下：1、柑橘害虫信息数据库本研究构建的柑橘害虫信息数据库包括柑橘害虫名录库、图片库。并且利用Web网络技术,实现信息数据的网络共享。通过互联网,用户可以随时在线查询相关柑橘害虫的基本信息和浏览害虫图片。其中名录库涉及2门（软体动物门、节肢动物门）3纲（腹足纲、蛛形纲、昆虫纲）11目52科187种。其字段内容包括中文名、学名、异名、分类地位、卵特征、幼（若）虫特征、成虫特征、分布、发生规律和防治方法等。图片库包括生态图片和显微照相图片,涵盖124个种,共计381张图片。其包含的信息有拍摄者、拍摄时间、图片存储路径等。2、柑橘害虫形态与为害状动态检索采取二项式编排规则,编制形态检索表及为害状检索表,兼顾专业性与实用性。形态与为害状检索表涵盖名录库中所有害虫。形态检索表根据门、纲、目、科、种的分类地位分别编写相对应的检索表,为害状检索表根据害虫为害部位,分别编写叶、花和果、枝干和根和芽的四个检索表。在参考中国脊椎动物分类代码的编制原则与方法的基础上,对已建立的检索表中的每一条目编码,并将编码后的检索表存储于数据库。形态检索采用16位数字编码,其编码组成为：门代码+纲代码+亚纲代码+目代码+亚目代码+总科代码+科代码+属代码+条目数,1位代码从1开始,2位代码从01开始。其检索条目表的字段设计为：ID、cname、lname、description、imageurl、leftID、rightID。为害检索采用采用5位数字编码,其编码组成为：部位代码+条目数。其检索条目表的字段设计为：ID、diagnosis、symptom、leftID、rightID、image、imagetype。系统根据用户选择的条目包含的项,动态的显示该项对应的条数,依次类推,直至检索到满足用户要求的条目。形态检索中对于只有一个种的科,则直接检索到科,由科对应该种。而为害检索的目标害虫为单个种或是不同种的集合。最后,利用Web网络技术,实现检索功能网络化,实现了柑橘害虫和为害状信息的在线检索。3、柑橘害虫形态鉴定与为害诊断本体结合本研究实际,在“七步法”的基础上,增加本体完善与进化步骤构建本体。在该柑橘害虫形态鉴定本体中,根据形态检索表,共抽取术语664个,其中定义描述本体类621个,定义属性43个。5个顶级类分别是：节肢动物门、软体动物门、器官、躯干和鉴定特征。在柑橘害虫为害诊断本体中,共抽取术语350个,定义描述本体类231个,定义属性19个。5个顶级类为：害虫、为害部位、为害时期、为害虫态和为害状。完成的本体可以存储为多种格式,包括owl文件、rdf文件等。4、柑橘害虫诊断专家系统利用已经构建的柑橘害虫为害诊断本体,结合推理基于事实和规则的Jena推理机,完成本体推理。利用Web网络技术,实现了为害状的在线诊断。在线诊断页面提供典型的为害症状,用户通过选择特征或特征组合,提交后,经过推理,得出推理结果,包括为害症状小结和诊断结果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述
• 1 数据库系统（Data Base System,DBS）简介
• 1.1 数据库系统概论
• 1.2 数据库系统特点
• 1.3 数据库系统组成
• 1.4 数据库系统在昆虫信息管理领域的应用
• 2 专家系统简介
• 2.1 专家系统概念
• 2.2 专家系统组成
• 2.3 专家系统在病虫害防治中的应用
• 2.4 专家系统在病虫害防治中存在的问题和发展趋势
• 3 本体简介
• 3.1 本体概念
• 3.2 本体的描述语言
• 3.3 本体的构建方法
• 3.4 本体构建工具
• 4 目的与意义
• 5 研究内容与技术路线
• 第二章 基础信息库的构建
• 1 柑橘害虫名录库的构建
• 1.1 柑橘害虫资料收集和整理
• 1.2 柑橘害虫名录库设计
• 1.3 柑橘害虫名录编辑与浏览功能的实现
• 2 柑橘害虫图片库的构建
• 2.1 柑橘害虫图片素材采集
• 2.2 柑橘害虫图片室内处理
• 2.3 柑橘害虫图片库的设计
• 2.4 柑橘害虫图片库的编辑与浏览功能的实现
• 第三章 柑橘害虫形态与为害状动态检索表的构建
• 1 柑橘害虫形态检索表
• 1.1 柑橘害虫形态检索表的设计
• 1.2 柑橘害虫形态检索表的编制
• 2 柑橘害虫为害状检索表
• 2.1 柑橘害虫为害状检索表的设计
• 2.2 柑橘害虫为害状检索表的编制
• 3 柑橘害虫形态动态检索表的构建
• 3.1 柑橘害虫形态检索表的动态检索功能设计
• 3.2 柑橘害虫形态检索表动态检索的实现
• 4 柑橘害虫为害状检索表的动态检索表的构建
• 4.1 柑橘害虫为害状检索表的动态检索功能设计
• 4.2 柑橘害虫为害状检索表动态检索的实现
• 第四章 柑橘害虫形态鉴定与诊断本体的构建
• 1 柑橘害虫鉴定本体构建
• 1.1 本体设计
• 2 柑橘害虫诊断本体构建
• 2.1 本体设计
• 第五章 柑橘害虫诊断与鉴定专家系统的构建
• 1 柑橘害虫诊断与鉴定专家系统构建方法
• 1.1 知识的获取与表示
• 1.2 本体推理
• 2 虫害诊断的初步实现
• 第六章 结论与展望
• 1 主要结论
• 2 研究创新点
• 3 存在的问题与进一步研究方向
• 参考文献
• 致谢