基于本體和SWRL的空間關(guān)系推理的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、形式化的空間關(guān)系推理是空間推理的一個(gè)核心部分，是實(shí)現(xiàn)任何空間數(shù)據(jù)處理方法的一個(gè)前提，是空間專家系統(tǒng)和地理信息系統(tǒng)的一個(gè)必要組成部分，是空間數(shù)據(jù)挖掘中的一個(gè)重要的輔助工具。其在設(shè)施選址、路徑查找、地圖標(biāo)記和疾病分布等有關(guān)決策支持的活動(dòng)中有著重要的應(yīng)用。 本體原本是西方分析哲學(xué)中研究實(shí)體存在和存在本質(zhì)的理論。后來，本體作為一種知識(shí)表示工具被引入到了計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域。目前，本體作為處理知識(shí)共享的工具，在人工智能領(lǐng)域，計(jì)算機(jī)語言學(xué)，地理信

2、息科學(xué)，數(shù)據(jù)庫理論以及語義Web等領(lǐng)域中獲得了廣泛的研究和應(yīng)用。 在空間關(guān)系推理方面，構(gòu)建空間關(guān)系推理中的本體知識(shí)表示不僅有利于實(shí)現(xiàn)空間關(guān)系知識(shí)的共享和重用，而且有利于推理的實(shí)現(xiàn)。尤其是利用基于描述邏輯的本體形式化模型來表示本體知識(shí)還可以彌補(bǔ)現(xiàn)有知識(shí)表示的不足。但由于目前關(guān)于基于本體的空間關(guān)系推理大都集中于對(duì)空間關(guān)系推理中的本體知識(shí)表示的研究，而對(duì)如何形式化本體知識(shí)，以及基于本體的空間關(guān)系的形式化自動(dòng)推理方法卻研究較少，基于本體

3、的空間關(guān)系推理方法比較缺乏。因此，本文在分析現(xiàn)有空間關(guān)系推理理論和本體及其相關(guān)技術(shù)的基礎(chǔ)上，針對(duì)空間關(guān)系的本體表示，主要研究基于本體的空間關(guān)系推理方法。研究內(nèi)容如下： ①地理信息系統(tǒng)是空間關(guān)系推理的一個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域，為使空間關(guān)系推理中的通用核心本體SRC-Ontology(空間關(guān)系表示核心本體)也能在地理信息系統(tǒng)中使用，本文對(duì)其進(jìn)行了擴(kuò)展與改進(jìn)，以便能將該本體及基于該本體構(gòu)建的空間關(guān)系推理用于實(shí)際的地理信息系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)從已有的地

4、理空間信息中獲取空間關(guān)系信息。 ②設(shè)計(jì)基于本體和ISWRL的空間關(guān)系推理的總體方案，該推理方案主要包括兩個(gè)部分的推理，一個(gè)是本體的推理，一個(gè)是基于SWRI。的推理。其中本體推理的主要目的是使我們建立的本體有更好的層次結(jié)構(gòu)，同時(shí)確保由本體產(chǎn)生的定義和概念相互間沒有沖突；而基于SWRL的推理主要用于實(shí)現(xiàn)本體知識(shí)同推理規(guī)則知識(shí)相結(jié)合產(chǎn)生的推理。 ③以改進(jìn)和擴(kuò)展后的SRC-Ontology為基礎(chǔ)，利用OWL DL本體語言建立空間

5、關(guān)系推理中的本體知識(shí)庫，使用基于描述邏輯的Racer推理系統(tǒng)對(duì)建立的本體知識(shí)庫進(jìn)行一致性檢測和沖突檢測，確保所建立的本體庫的一致性和正確性。OWL DL是W3C推薦的本體描述語言標(biāo)準(zhǔn)OWL語言的子語言，是一種基于描述邏輯的本體描述語言。利用OWL DLi描述的本體知識(shí)不僅能很好的實(shí)現(xiàn)知識(shí)的共享和重用，而且能很好的使用描述邏輯的推理機(jī)制，進(jìn)行本體推理。 ④基于對(duì)SWRL語言在規(guī)則表示方面的研究，本文提出利用protégé提供的Ja

6、vaAPIs將空間關(guān)系推理中使用的基本算法以用戶自定義的Builtln方式添加到SWRL語言中，對(duì)SWRL進(jìn)行擴(kuò)展，以便建立基于本體的空間關(guān)系推理規(guī)則的SWRL表達(dá)。 ⑤鑒于目前的推理系統(tǒng)都不能直接處理OWL表示的知識(shí)和SWRL定義的規(guī)則，本文通過SWRLJessTab~于本體知識(shí)和SWRL規(guī)則進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換，將OWL本體知識(shí)和SWRL規(guī)則分別轉(zhuǎn)化為Jess格式的知識(shí)和規(guī)則，以便利用Jess規(guī)則引擎來進(jìn)行推理。 最后，基于