海洋生態(tài)本體的建模方法研究及應用.pdf

1、21世紀是海洋的世紀。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資源,是人類生存和發(fā)展的基礎。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,收集數據和資料。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研究以來,海洋科學研究機構越來越多,觀測設備越來越先進,觀測手段越來越豐富。至今,各種海洋研究機構存儲了大量的海洋數據和資

2、料,這些數據和資料對進一步的海洋探索有著重要的參考價值和理論指導意義。
　　 然而,各種研究機構的數據存儲格式并不一致,對數據的共享起到了阻礙作用。海洋元數據可以較好地解決這個問題,能夠實現海洋數據的互操作。
　　 但是,各研究機構的數據和資料還存在一詞多義、同義詞、術語分類不明確等問題,元數據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現語義的理解。
　　 本體作為共享概念模型的明確的形式化規(guī)

3、范說明,可以捕獲相關領域的知識,提供對該領域知識的共同理解,確定該領域內共同認可的詞匯,并從不同層次的形式化模式給出這些詞匯或術語以及詞匯間相互關系的明確定義。因此,本體可以擔此重任。
　　 本體以其語義優(yōu)勢在很多領域都有著廣泛的應用,尤其是在信息檢索方面,可以提高檢索的查全率和查準率,因此,本文建立了一個海洋生態(tài)本體,并在此本體的基礎上開發(fā)了一個優(yōu)化的信息檢索系統(tǒng),實驗證明,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、生產者與消費者等等,甚至,一個實體可以扮演多個角色,如浮游植物在光合作用中充當化學反應的主體,在細菌分解作用中又扮演著分解對象的角色;氮、磷等營養(yǎng)物質可以加速浮游植物的生長繁殖,起著積極的促進作用,但是,過量的營養(yǎng)物質則會引起赤潮或藻華等海洋災害,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雜的關系。日本大阪大學溝口實驗室在前人的研究基礎上提出了自己的role理論,并在這個理論的基礎上,開發(fā)了一個功能強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)能夠較好地改進傳統(tǒng)搜索引擎在海洋生態(tài)領域的檢索結果,提高檢索效率。
　　 本文的主要內容和組織結構如下:
　　 第一章主要敘述了本課題的研究背景、研究意義和應用價值,并綜述了國內外的研究現狀。
　　 第二章介紹了本體的定義、分類、描述語言、構建方法和開發(fā)工具等方面的理論知識,并對本體的發(fā)展動態(tài)進行了敘述。
　　 第三章詳細介紹了Hozo的本體建模理論,包括Hozo的體系結構

7、、role理論及相關的重要概念,并用豐富的實例闡述了role理論的表達及應用方式。
　　 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)境中的主要現象及作用進行概念建模。
　　 第五章基于本體工程的知識提出了海洋生態(tài)本體的構建模型,并利用Hozo完成海洋生態(tài)本體的構建。
　　 第六章介紹了OASIS系統(tǒng)的體系結構及采用的優(yōu)