基于地理本体语义的目录服务和服务发现技术研究

发布时间：2019-07-30 15:04

【摘要】：语义网技术给传统互联网技术带来生机的同时,传统地理空间信息服务技术正面临着挑战与机遇并存的关键时刻。一方面,人们对地理空间信息服务的日益多元化、专业化的需求驱使着地理信息数据供给模式以网络服务的形式从本地化向网络化发展,导致地理服务数量激增;另一方面,由于发现服务手段单一、针对性差、导致准确、高效的从海量服务中发现用户的兴趣服务渐渐变得更加困难,进而为服务集成、组合和使用带来不便。此外,服务的模糊描述属性、不统一的获取方式以及服务接口和功能描述产生的一系列语义冲突也提高了服务发现的难度。如何在海量服务群中高效、准确的发现目标服务,成为当今地理空间信息服务所面临的巨大挑战。本文通过引入语义目录服务技术、语义网和本体技术、以解决地理空间信息服务发现效率和准确度低下的问题;以地理本体的概念、构建方法以及地理空间模糊本体的延伸为基础、对地理信息语义服务环境的目录服务技术、面向服务特征权值分配的服务匹配技术、基于△-relations的服务发现重用技术和语义服务推理能力四个方面进行了深入的研究,并取得了一定的成果。本文主要工作和创新点如下:(1)在互联网、语义网和计算机技术背景下,分析了当前地理空间信息服务存在的问题,从地理空间信息服务共享和互操作角度出发,对基于语义的地理空间信息服务注册、管理和发现技术进行了思考和研究。在不背离当前OGC地理信息目录服务标准和规范的前提下,对传统模式的地理空间信息服务目录做出了功能扩展和接口优化,赋予对服务的语义表达能力,研究语义环境下目录服务功能机制和运作模式并指出利用语义标注实现地理信息语义服务模式的重要意义和广泛的应用前景。(2)在经典本体描述语言OWL中采用增加模糊数据类型和模糊隶属度的表示方法,构建了模糊本体语言f-OWL。在传统描述逻辑的基础上,增加描述逻辑算子,构建了新的模糊描述逻辑f-SHOINP(D);以此给出了f-OWL的语法和语义的形式化表示。最后,探讨了利用f-OWL在一个OWL-S地理信息语义服务描述中表述模糊信息的方法。(3)设计了混合模式的地理空间目录服务发现方法,利用OWL-S和WSMO语义描述框架构建了混合模式的地理空间信息服务环境。为有效整合WSMX和OWL虚拟机对服务语义推理和发现的环境,构建了基础数据——语义数据——基础环境——用户工具四层次环境模型。研究了混合模式下的地理空间信息服务发现环境,以及在该环境中进行服务发现的相关技术。(4)改进了面向服务特征权值分配方法,得到了不同分类下服务特征项的权值分配规则。抛开单纯从改进相似度匹配算法提高服务发现效率和精确度的思路,把侧重点放在研究影响两个服务相似程度的服务描述特征项的权重系数上。通过分析,比较两个服务的相似程度时,按照服务分类的不同,参与相似度匹配的服务特征项所赋予的权系数有所不同。为了准确掌握不同服务分类下服务特征项的权重系数配比规则,本文利用粗糙集算法对样本数据进行知识挖掘,最终得到了不同分类下服务特征项的权系数分配规则。实验表明,按照该规则对服务特征项进行权重系数分配可有效提高服务发现准确度。(5)论文给出了一种基于语言权值的服务模糊信息匹配方法。论文给出了语言变量四元组概念,并在此基础上研究了影响服务模糊信息相似度的两个关键因素:服务关键词语义相似度和语言变量权值相似度。为了量化相似度值,利用梯形模糊隶属度函数将一个连续区间的隶属度值离散化为9个有代表性的模糊数值,并建立与语言变量权值的映射关系,最终给出了待匹配服务之间模糊信息相似度的计算方法。(6)针对现有的语义服务发现方法对每次服务发现的成果利用不足的问题,论文提出了一种基于△-relations的服务发现重用技术,使得每次服务发现的结果可作为下一次服务发现的参考,随着服务发现的次数增加,服务发现的效率会随之提高。实验表明,本文提出的这种方法能有效提高服务匹配精度和重用性,在效率上也较其它算法为高。
【图文】：

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本文编号：2520967