海洋生態(tài)本體的建模方法研究及應(yīng)用.pdf

1、21世紀(jì)是海洋的世紀(jì)。人類生活離不開海洋,海洋為人類提供豐富的食物資源和礦產(chǎn)資源,是人類生存和發(fā)展的基礎(chǔ)。海洋是容納熱量的大熱庫,海洋碳循環(huán)效率對全球氣候的變化有著深遠(yuǎn)的影響。人類很早就開始了對海洋的探索,并在海洋探索中積累知識,收集數(shù)據(jù)和資料。自1872-1876年英國“挑戰(zhàn)者”號環(huán)球海洋考察開創(chuàng)真正意義上的海洋學(xué)研究以來,海洋科學(xué)研究機(jī)構(gòu)越來越多,觀測設(shè)備越來越先進(jìn),觀測手段越來越豐富。至今,各種海洋研究機(jī)構(gòu)存儲了大量的海洋數(shù)據(jù)和資

2、料,這些數(shù)據(jù)和資料對進(jìn)一步的海洋探索有著重要的參考價值和理論指導(dǎo)意義。
　　 然而,各種研究機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)存儲格式并不一致,對數(shù)據(jù)的共享起到了阻礙作用。海洋元數(shù)據(jù)可以較好地解決這個問題,能夠?qū)崿F(xiàn)海洋數(shù)據(jù)的互操作。
　　 但是,各研究機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)和資料還存在一詞多義、同義詞、術(shù)語分類不明確等問題,元數(shù)據(jù)并不能很好地理解和處理這些語義。因此,必須尋找一種新的途徑來實(shí)現(xiàn)語義的理解。
　　 本體作為共享概念模型的明確的形式化規(guī)

3、范說明,可以捕獲相關(guān)領(lǐng)域的知識,提供對該領(lǐng)域知識的共同理解,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給出這些詞匯或術(shù)語以及詞匯間相互關(guān)系的明確定義。因此,本體可以擔(dān)此重任。
　　 本體以其語義優(yōu)勢在很多領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用,尤其是在信息檢索方面,可以提高檢索的查全率和查準(zhǔn)率,因此,本文建立了一個海洋生態(tài)本體,并在此本體的基礎(chǔ)上開發(fā)了一個優(yōu)化的信息檢索系統(tǒng),實(shí)驗證明,此系統(tǒng)可以有效提高涉海信息檢索的效率。
　　

4、 海洋生態(tài)是一個復(fù)雜的系統(tǒng),海洋中的各生物因子和非生物因子以及生物因子之間相互依賴、相互作用、相互影響。同時,海洋中充滿了角色,如捕食者與被捕食者、生產(chǎn)者與消費(fèi)者等等,甚至,一個實(shí)體可以扮演多個角色,如浮游植物在光合作用中充當(dāng)化學(xué)反應(yīng)的主體,在細(xì)菌分解作用中又扮演著分解對象的角色;氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)可以加速浮游植物的生長繁殖,起著積極的促進(jìn)作用,但是,過量的營養(yǎng)物質(zhì)則會引起赤潮或藻華等海洋災(zāi)害,此時的氮、磷等元素又扮演了不利因素的角色。<

5、br>　　 Hozo的role理論恰好可以描述這些復(fù)雜的關(guān)系。日本大阪大學(xué)溝口實(shí)驗室在前人的研究基礎(chǔ)上提出了自己的role理論,并在這個理論的基礎(chǔ)上,開發(fā)了一個功能強(qiáng)大的可視化本體編輯工具Hozo。本文的研究工作正是在role理論的基礎(chǔ)上開展的,并選擇Hozo作為本體開發(fā)工具。
　　 本文的研究工作有兩大部分:第一,充分利用role理論,建立海洋生態(tài)系統(tǒng)的本體模型,并對其中的核心概念進(jìn)行了形式化建模;第二,基于海洋生態(tài)本體開發(fā)

6、了一個優(yōu)化的信息檢索系統(tǒng),該系統(tǒng)能夠較好地改進(jìn)傳統(tǒng)搜索引擎在海洋生態(tài)領(lǐng)域的檢索結(jié)果,提高檢索效率。
　　 本文的主要內(nèi)容和組織結(jié)構(gòu)如下:
　　 第一章主要敘述了本課題的研究背景、研究意義和應(yīng)用價值,并綜述了國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀。
　　 第二章介紹了本體的定義、分類、描述語言、構(gòu)建方法和開發(fā)工具等方面的理論知識,并對本體的發(fā)展動態(tài)進(jìn)行了敘述。
　　 第三章詳細(xì)介紹了Hozo的本體建模理論,包括Hozo的體系結(jié)構(gòu)

7、、role理論及相關(guān)的重要概念,并用豐富的實(shí)例闡述了role理論的表達(dá)及應(yīng)用方式。
　　 第四章介紹了海洋生態(tài)系統(tǒng)的基本知識,然后借助Hozo開發(fā)工具及role理論描述了海洋中各生態(tài)因子對海洋生態(tài)環(huán)境的作用和影響,并對海洋生態(tài)環(huán)境中的主要現(xiàn)象及作用進(jìn)行概念建模。
　　 第五章基于本體工程的知識提出了海洋生態(tài)本體的構(gòu)建模型,并利用Hozo完成海洋生態(tài)本體的構(gòu)建。
　　 第六章介紹了OASIS系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)及采用的優(yōu)