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地名本体及其在地理空间数据组织中的应用研究

作　者: 李淑霞
导　师: 高俊
学　校: 解放军信息工程大学
专　业: 地图学与地理信息系统
关键词: 地名本体本体方法论地理空间语义网地理空间信息检索(GIR) 地理空间信息组织数据模型地名
分类号: P208
类　型: 博士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

相对于地理坐标而言,通过地名查找地理位置信息是一种更符合人类地理认知需求的方法。但是,目前基于关键词的WEB信息检索机制不利于人们查找与某个地名相关的具体地理位置,主要原因是无法解决地名的语义问题。地名本体通过对命名地理实体的建模,可以有效地解决地名的语义问题。语义网是一种可以克服目前基于关键词的WEB检索机制不足的新型信息检索环境,它提供了一种能够实现语义检索的信息组织框架。相应地,地理空间语义网的目标是提供基于语义的地理空间信息检索服务。因此,地名本体与地理空间语义网的结合为实现基于地名的语义检索提供了有效的解决方案。论文以实现基于地名的WEB地理信息语义检索为目标,围绕地名本体相关的理论和技术及其应用问题进行了系统的研究。重点是地名本体的概念设计、地名本体的形式化表达以及地名本体在基于语义网的地理空间信息检索(Geospatial Information Retieval, GIR)信息组织中的应用研究。论文的主要研究内容和贡献包括：1.针对目前基于关键词的WEB地理信息检索机制的不足,提出了基于地名本体的WEB地理信息组织的理论和方法,并对相关的理论和技术研究现状进行了系统的总结,提出了论文研究内容和解决思路。2.在系统介绍本体论和本体概念和理论的基础上,创新性地提出了广义本体和狭义本体的概念。这种提法有利于对本体理论和技术方法的认识和理解,是对本体理论的丰富和拓展。3.介绍了语义网的概念及其与本体和信息检索的关系,通过对语义网体系结构的剖析,提出了基于语义网的GIR信息组织框架,即由GIs数据源,元数据和地名本体三层构成的信息组织框架,为解决基于语义的地理信息共享提供了理论和技术基础。4.针对普通用户基于语义网的GIR的认知需求,提出了地名本体的概念及其解决地名语义问题的理论方法。创造性地提出了复用地名词典和地理主题词表的地名本体概念设计框架,并对地名本体的构成及其构建方法进行了系统研究。5.对地名本体的形式化表达的理论和技术方法进行了系统研究。在对WEB本体表示语言进行系统介绍和比较之后,分析了OWL在表达空间本体及空间推理规则能力方面的不足,提出了OWL与语义网规则语言(SWRL)结合表达空间本体的方法,为解决地理领域本体研究中目前面临的空间本体表达的普遍性问题提供了解决思路。6.对地名本体在GIR信息组织中的应用进行了系统研究。针对目前GIs数据源和地理空间元数据机制中存在的数据组织问题,按着基于地名本体的GIR信息组织框架,对现有GIS数据进行重新组织,以解决基于WEB的GIR中存在的语法异构、结构异构和语义异构问题,从而实现基于地名本体的GIR。论文最后进行了实验,通过对基于关键词和基于地名本体的语义检索两种检索方式的对比,验证了后者的优越性。

全文目录

摘要  7-9
Abstract  9-11
第一章绪论  11-25
  1.1 引言  11-12
  1.2 相关研究进展  12-22
    1.2.1 地理本体的研究  12-14
    1.2.2 地理空间语义网的研究  14-17
    1.2.3 地名本体的学位论文">地名本体的研究  17-22
  1.3 主要研究内容  22-23
  1.4 论文组织  23-25
第二章本体的基本理论  25-43
  2.1 本体论  25-26
  2.2 本体(ontology)的定义  26-29
  2.3 本体的分类  29-32
    2.3.1 按详细程度和领域依赖度分类  29-30
    2.3.2 按形式化程度分类  30
    2.3.3 按严格程度分类  30-31
    2.3.4 按推理能力分类  31
    2.3.5 广义本体和狭义本体  31-32
  2.4 几种典型的本体  32-36
    2.4.1 主题词表  32-33
    2.4.2 分类法  33-34
    2.4.3 地名词典  34
    2.4.4 Cyc  34-36
  2.5 地理本体  36-41
    2.5.1 地理本体的概念  36-37
    2.5.2 地理本体是地理信息科学的方法论  37-41
  2.6 本章小结  41-43
第三章语义网与地理空间语义网  43-50
  3.1 语义网的概念  43-44
  3.2 语义网的体系结构  44-45
  3.3 语义网、本体与检索的关系  45-46
  3.4 地理空间语义网  46-47
  3.5 基于语义网的信息组织框架  47-49
  3.6 本章小结  49-50
第四章地名本体的概念设计  50-70
  4.1 本体构建的主要方法  50-54
    4.1.1 七步法  51-52
    4.1.2 骨架法  52-53
    4.1.3 企业建模法  53-54
  4.2 地理领域本体的构建步骤  54-56
  4.3 地名本体的构建  56-69
    4.3.1 地名本体的概念设计框架  56-64
    4.3.2 地名本体的建模方法  64-69
  4.4 本章小结  69-70
第五章地名本体的形式化表达  70-88
  5.1 本体表示语言  70-72
    5.1.1 基于DL的本体表示语言  71
    5.1.2 基于XML的本体语言  71
    5.1.3 基于DL+XML的本体语言  71-72
  5.2 OWL—WEB本体语言  72-75
    5.2.1 OWL的三个子语言—OWL Lite、OWL DL和OWL Full  72-73
    5.2.2 OWL子语言及其与RDF的关系  73
    5.2.3 OWL的表达能力  73-75
  5.3 用OWL表达地名本体  75-81
    5.3.1 地名本体的OWL表达  76-79
    5.3.2 OWL表达地名本体的不足  79-81
  5.4 用SWRL表示地名本体  81-87
    5.4.1 SWRL  82-83
    5.4.2 地名本体的混合表达方法  83-87
  5.5 本章小结  87-88
第六章基于地名本体的地理空间数据组织  88-115
  6.1 基于地名本体的GIR数据组织问题  88-91
    6.1.1 目前GIS数据组织的问题  89-90
    6.1.2 地理空间元数据的问题  90-91
  6.2 地名本体的数据组织  91-100
    6.2.1 地名本体的常识地理认知理论基础  92-95
    6.2.2 建立地名本体的最基本要求  95-96
    6.2.3 地名本体的作用  96-98
    6.2.4 地名本体的数据模型及其建模  98-100
  6.3 元数据层的数据组织  100-103
    6.3.1 元数据与地理空间元数据  100-102
    6.3.2 基于地名本体的元数据组织  102-103
  6.4 GIS数据源的数据组织  103-105
    6.4.1 基于特征的数据组织  103-104
    6.4.2 GIS数据源的数据组织方法  104-105
  6.5 基于地名本体的语义检索实验系统  105-114
    6.5.1 系统概述  106
    6.5.2 系统功能结构  106-107
    6.5.3 功能验证  107-113
    6.5.4 地名本体在GIR中的技术优势  113-114
  6.6 本章小结  114-115
第七章研究总结及进一步的工作  115-118
  7.1 主要研究内容  115
  7.2 创新点  115-116
  7.3 进一步的工作  116-118
参考文献  118-127
附录  127-134
作者简历攻读博士学位期间完成的主要工作  134-136
致谢  136

地名本体及其在地理空间数据组织中的应用研究

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