基于本體和SWRL的空間關(guān)系推理的設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、形式化的空間關(guān)系推理是空間推理的一個核心部分，是實現(xiàn)任何空間數(shù)據(jù)處理方法的一個前提，是空間專家系統(tǒng)和地理信息系統(tǒng)的一個必要組成部分，是空間數(shù)據(jù)挖掘中的一個重要的輔助工具。其在設(shè)施選址、路徑查找、地圖標記和疾病分布等有關(guān)決策支持的活動中有著重要的應(yīng)用。 本體原本是西方分析哲學(xué)中研究實體存在和存在本質(zhì)的理論。后來，本體作為一種知識表示工具被引入到了計算機科學(xué)領(lǐng)域。目前，本體作為處理知識共享的工具，在人工智能領(lǐng)域，計算機語言學(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表示不僅有利于實現(xiàn)空間關(guān)系知識的共享和重用，而且有利于推理的實現(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還可以彌補現(xiàn)有知識表示的不足。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空間關(guān)系推理中的本體知識表示的研究，而對如何形式化本體知識，以及基于本體的空間關(guān)系的形式化自動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，本文對其進行了擴展與改進，以便能將該本體及基于該本體構(gòu)建的空間關(guān)系推理用于實際的地理信息系統(tǒng)中，實現(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部分的推理，一個是本體的推理，一個是基于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的推理主要用于實現(xiàn)本體知識同推理規(guī)則知識相結(jié)合產(chǎn)生的推理。 ③以改進和擴展后的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庫，使用基于描述邏輯的Racer推理系統(tǒng)對建立的本體知識庫進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準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描述的本體知識不僅能很好的實現(xiàn)知識的共享和重用，而且能很好的使用描述邏輯的推理機制，進行本體推理。 ④基于對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SWRL進行擴展，以便建立基于本體的空間關(guān)系推理規(guī)則的SWRL表達。 ⑤鑒于目前的推理系統(tǒng)都不能直接處理OWL表示的知識和SWRL定義的規(guī)則，本文通過SWRLJessTab~于本體知識和SWRL規(guī)則進行格式轉(zhuǎn)換，將OWL本體知識和SWRL規(guī)則分別轉(zhuǎn)化為Jess格式的知識和規(guī)則，以便利用Jess規(guī)則引擎來進行推理。 最后，基于