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基于本体的政务信息交换技术的研究

作　者: 平湖
导　师: 陈家训
学　校: 东华大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 电子政务本体数据元语义互操作语义相关性概念聚类
分类号: TP311.52
类　型: 博士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

异构数据库由一组互连的、自治的成员数据库组成。这些成员相互通信,以便交换信息和回答查询。一个成员数据库中的对象可能与其他成员数据库中的对象很不相同,使得很难将他们的语义吸收进一个整体的异种数据库中。因此我们需要考虑多种多样的语义,制定从一种表示到另一种表示的精确的转换规则,本文着重研究的是基于本体的电子政务公文异构数据源信息交换。即从已有系统中构建出了一个统一的、能够进行互操作的语义层,方便各政府机关实现跨平台的电子公文交换,指导和规范政府各部门内部办公网络系统的建设,逐步实现统一平台、统一网络、统一标准,加快政府各部门间的公文流转速度,提高办公效率和资源利用率。W3C制定的OWL DL是一种面向语义Web的知识表示标记语言,具有较强的知识表达能力并适合大规模应用的推理效率,是语义Web领域对适合语义Web应用的知识表示标记语言进行研究的最新综合,在知识表示领域,为了对知识表达能力和推理效率做合适的折衷,进行了大量关于描述逻辑的研究.本文详细分析了OWL DL和描述逻辑间的对应关系,从而可以将描述逻辑领域研究的大量成果应用到OWL DL上来,为进一步研究OWL DL的知识表示、推理等问题奠定了基础。本体是对一个特定领域中重要概念的共享的形式化的描述,是对某个领域中的概念的形式化的明确的表示,每个概念的特性描述了概念的各个方面及其约束的特征和属性,领域本体由属性、对象、关系和子领域本体组成.引入本体的思想,借助本体对领域知识进行详细描述,以抽象到概念化的语义层次,为进一步研究语义化的信息交互提供了基本的语义层次。政务数据元是政务信息交换的关键技术之一,它提供了电子政务互操作的一个基础,随着越来越多的数据元标准的出现,数据元的互操作问题已成为电子政务互操作的一个重要方面。分析数据元互操作产生的原因,本文从技术角度总结和研究了数据元互操作的主要解决途径,提出了一种新的实现这些数据元之间的互操作性解决方法,即基于政务本体解决政务数据元的语义互操作问题。概念聚类是领域数据挖掘和构建领域本体的关键,面向属性归纳是一种广泛使用的数据挖掘方法。结合面向属性归纳的特点,给出了一种改进的基于政务数据元的概念聚类方法。利用领域本体相互之间存在的语义相关性,从语义匹配的角度探讨了构造新领域本体的可能性.首先给出了领域本体的一种结构化定义,然后讨论了领域本体之间存在的语义相关性,并给出了领域本体语义相关度的概念.以此为基础,提出了一个利用OWL DL和描述逻辑间的对应关系、领域本体相互之间存在的语义相关性、通过杂交和合并不同领域的本体等构建政务领域本体的方法,在过去的几年中,本体技术在智能信息检索,电子商务,网上协作等信息技术领域的应用前景正越来越广。许多应用要求对相关信息源进行综合查询,因而解决这些异构数据源的语义互操作是必须的。本体映射是实现异构本体互操作的有效方法,提出了一种基于语义的本体映射方法,该方法考虑了本体中的概念属性,采用概念名称相似性、概念属性集合相似性等确定本体之间的语义映射关系.由于同一领域的不同信息源的本体创建者采用的语义不同,将它们集成涉及许多复杂因素。本文深入研讨了政务领域本体的互操作性,提出了一种创新的基于语义相似度、描述相似度、本体集成、本体推理相结合的局部本体和领域本体映射关系建立的方法,来取得政务领域本体语义的一致性。作为一种结果、从已有系统中构建出了一个统一的、能够进行互操作的语义层。最后作为一种应用,给出了基于本体的政务信息交换系统模型。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-15
第一章绪论  15-26
  1.1 概述  15-23
    1.1.1 电子政务概述  16
    1.1.2 电子政务的类型  16
    1.1.3 电子政务系统总体框架和目标  16-19
    1.1.4 国内外电子政务技术和应用发展现状分析  19-23
      1.1.4.1 国外发展简况  19-20
      1.1.4.2 国内发展简况  20-21
      1.1.4.3 基于web的电子政务模式的现状分析  21-22
      1.1.4.4 建设基于语义web的电子政务  22-23
  1.2 课题研究背景  23-24
  1.3 论文研究的目的和意义  24-26
第二章相关研究知识综述  26-51
  2.1 引言  26
  2.2 电子政务数据元  26-30
    2.2.1 电子政务数据元的基本概念和结构  26-30
      2.2.1.1 术语和定义  26-27
      2.2.1.2 数据元的概念和结构  27-29
      2.2.1.3 电子政务数据元的结构标准  29-30
    2.2.2 政务领域信息数据交换中数据元的作用  30
  2.3 本体与电子政务  30-37
    2.3.1 知识本体  30-32
    2.3.2 电子政务功能需求  32-33
    2.3.3 知识本体的作用  33-37
  2.4 XML可扩展的标识语言  37-38
  2.5 本体描述语言 OWL DL与描述逻辑  38-46
    2.5.1 OWL的种类  39-40
    2.5.2 OWL DL与描述逻辑  40-46
      2.5.2.1 使用 OWL DL刻画类  42-44
      2.5.2.2 使用 OWL DL刻画属性  44-45
      2.5.2.3 使用 OWL DL刻画个体  45-46
  2.6 本体映射  46-49
    2.6.1 类和属性之间的等价关系  47-49
    2.6.2 个体间的同一性  49
    2.6.3 不同的个体  49
  2.7 属性的转换  49-50
  本章小结  50-51
第三章电子政务领域互操作机制的研究  51-64
  3.1 引言  51-52
  3.2 数据元的标准  52-53
  3.3 数据元的体系结构  53-54
  3.4 数据元映射  54-57
    3.4.1 数据元映射转换的原则  55-56
    3.4.2 单元/多元映射  56-57
  3.5 中间件方式转换(结构映射)  57-62
    3.5.1 政务数据元的 XML Schema定义  57-59
    3.5.2 数据元的语义化提升过程  59-62
      3.5.2.1 语义模型转化  60-61
      3.5.2.2 语义加深表达  61
      3.5.2.3 关联推理、构建本体  61-62
  3.6 基于本体的数据元间的映射(语义映射)  62-63
  本章小结  63-64
第四章电子政务领域的概念聚类  64-83
  4.1 引言  64
  4.2 聚类的基本概念  64-67
    4.2.1 概念聚类的基料  65
    4.2.2 领域概念聚类系统结构及其相关概念  65-67
      4.2.2.1 数据源预处理  65
      4.2.2.2 概念抽取  65-66
      4.2.2.3 概念关系抽取  66-67
      4.2.2.4 交式  67
      4.2.2.5 语义距离  67
  4.3 基于电子政务数据元的概念聚类  67-76
    4.3.1 政务数据元的结构  68-69
    4.3.2 政务数据元的分类  69-76
      4.3.2.1 数据元的分类原则和方法  69-71
      4.3.2.2 分类方案1  71-74
      4.3.2.3 分类方案2  74-76
  4.4 数据元属性的抽取  76-78
  4.5 基于政务数据元的政务领域概念聚类  78-82
    4.5.1 面向属性归纳的概念聚类  78-80
    4.5.2 概念聚类的定义  80
    4.5.3 概念聚类的层次聚类方法  80-82
  本章小结  82-83
第五章政务领域本体的构建方法研究  83-96
  5.1 引言  83
  5.2 本体论与电子政务本体  83
  5.3 语义网的层次结构  83-85
  5.4 领域本体的概念  85-86
  5.5 基于 OWL的电子政务领域本体构建  86-94
    5.5.1 确定本体的领域与范围  86
    5.5.2 领域知识框架  86-87
    5.5.3 领域本体构建方法(一)  87-90
    5.5.4 基于语义相关性电子政务领域本体构造(二)  90-94
      5.5.4.1 领域本体的杂交  92-93
      5.5.4.2 剔除抽取算法  93-94
  5.6 领域本体的进化  94-95
  本章小结  95-96
第六章基于政务领域本体的互操作机制研究  96-111
  6.1 引言  96-97
  6.2 本体映射的概念  97
  6.3 领域本体及其构造的形式化表示  97-98
  6.4 相关定义  98-102
    6.4.1 领域本体概念相似度  98-99
    6.4.2 概念间语义相似度  99-100
    6.4.3 概念的子节点、父节点、兄弟节点定义  100
    6.4.4 概念的属性相似性  100-102
    6.4.5 基于语义的领域本体映射  102
  6.5 本体集成  102-105
    6.5.1 领域本体的语义相关度  102-103
    6.5.2 领域本体的合并  103-104
    6.5.3 领域本体基因合成  104-105
  6.6 本体推理  105-107
  6.7 局部本体与领域本体映射关系的建立  107-109
  6.8 政务领域本体、数据元、数据的分层结构关系  109-110
  本章小结  110-111
第七章基于本体的电子政务信息交换系统模型  111-123
  7.1 引言  111-112
  7.2 语义 WEB与本体  112-114
  7.3 基于本体的语义 WEB信息转换  114-116
    7.3.1 本体标注  114-115
    7.3.2 本体建立  115
    7.3.3 本体集成  115-116
  7.4 基于本体的电子政务信息交换系统模型  116-119
    7.4.1 总体结构  116-119
      7.4.1.1 公共门户网站与查询处理器部分  117
      7.4.1.2 查询组件设计  117-118
      7.4.1.3 查询接口的设计  118-119
      7.4.1.4 推理机/推理引擎  119
  7.5 资源库描述与管理  119-121
    7.5.1 本体库及管理  119
    7.5.2 资源数据库及管理子系统  119-121
  7.6 政务信息交换技术比较  121-122
  本章小结  122-123
第八章结论与展望  123-127
  8.1 引言  123
  8.2 结论  123-125
  8.3 展望  125-127
参考文献  127-135
致谢  135-136
附录  136-158
  附录A 攻读博士学位期间发表的论文  136-137
  附录B 攻读博士学位期间参与的主要科研项目及课题  137-138
  附录C 基于 XML的可交换电子公文格式标准规范  138-146
  附录D eDocXML—基于XML的公文交换格式  146-158

基于本体的政务信息交换技术的研究

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