基于本体的地理信息表示与检索

论文摘要

地理信息系统（GIS）经过40多年的发展历程,其理论研究已日趋成熟,现已进入一个新的发展时期。然而目前地理信息对于空间数据只进行了数据表面层次上的描述,数据之间的关联非常缺乏,不能被计算机准确的理解。本体作为共享概念模型建模的有力工具,在解决不同数据源之间语义异质性、互操作和集成方面的潜在优势已得到了学术界的广泛重视。本文以本体论和地理信息为背景,基于OGIS（ontology-based geographic information system）平台,围绕地理本体的建立、地理本体的形式化表达及其在地理信息查询中的应用,主要进行了以下几个方面的研究:首先,地理本体的构建:构建本体的过程包括建立文件,建立类及类层次、建立属性及属性域、添加实例。根据地理本体的特点,用层次性表达地理概念、概念的属性等;空间特性是地理本体区别于一般信息本体的主要特征;地理本体的自然属性和社会属性是人们关注的两个方面。其次,地理本体实例库的构建:通过合并构建的地理本体和任意从数据源获取的元数据,将异构的地理信息转换成具有相同数据结构的形式化地理本体描述。领域本体可以概括出类的基本特征,本体实例基于领域本体的类和属性进行创建。最后,查询优化和查询扩展:用查询优化和查询方法扩展处理检索关键词,以便检索式可以更好的满足用户的需要。增加隐含语义的检索词进行查询优化;利用类的基本层次结构关系,即是利用概念间的is-a关系或概念和属性间的其他关系进行查询式扩展。基于上述研究的实验结果表明:与OGIS系统的查询结果相比,经过查询式的优化和扩展后,检索的查准率和查全率都大幅提高。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 地理本体与地理信息系统GIS
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本体与信息检索（IR）
• 1.4 论文的特色及创新点
• 1.5 论文的组织结构
• 1.6 本章小结
• 第二章 本体的概念和描述语言
• 2.1 本体及相关理论
• 2.1.1 本体的定义
• 2.1.2 本体的分类
• 2.1 3 本体的逻辑结构
• 2.1.4 本体描述语言
• 2.2 本体在地理信息系统中的应用
• 2.3 本章小结
• 第三章 地理本体的形式化描述
• 3.1 本体的构建原则和方法
• 3.1.1 本体构建的原则
• 3.1.2 本体构建的方法
• 3.2 地理领域本体的构建
• 3.2.1 地理对象的概念分类及OWL 描述
• 3.2.2 地理对象的几何特征
• 3.2.3 地理对象的空间分类及OWL 描述
• 3.3 本章小结
• 第四章 基于本体的地理信息查询
• 4.1 传统的地理信息检索
• 4.1.1 地理信息系统的空间查询方式
• 4.2 本体解决语义异质性方法
• 4.2.1 地理信息查询中的语义异质性
• 4.2.2 本体解决方法
• 4.3 基于地理本体的查询方法研究
• 4.3.1 查询式优化
• 4.3.2 查询式的扩展
• 4.4 本章小结
• 第五章 基于本体的地理信息查询系统实现
• 5.1 基于本体的地理信息查询系统框架
• 5.2 本体的构建
• 5.3 本体实例库的生成
• 5.4 查询优化扩展模块
• 5.5 本体查询模块设计
• 5.5.1 本体解析工具Jena
• 5.5.2 Jena 对Mysql 的读取
• 5.5.3 SPARQL 查询语言
• 5.6 系统主要设计步骤
• 5.7 实验结果及分析
• 5.8 本章小结
• 总结与展望
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢
• 详细摘要