地理对象语义的几何代数表达与解析方法

发布时间：2020-08-21 12:47

【摘要】：近年来,地理信息系统技术历经从早期的功能单一、结构简单且面向于专业领域的地理信息系统,发展到如今集多功能、网络化、智能化于一体的遍布于各行各业的综合性信息系统。地理系统研究对象的丰富性决定了地理信息的多语义性。目前,地理语义的研究集中在基于语义概念描述的地理本体体系或者是语义属性特征计算的语义模型方面,但缺少概念与属性数据融合表达的地理对象语义解析与识别方法。语义解析的研究需要在原始概念的基础上,充分考虑到语义间内含的属性特征信息、语义属性值的计算以及语义之间相互关系的问题。据此本文提出几何代数理论与方法构建语义概念等级体系和属性特征值融合表达的语义解析机制。基于几何代数的多重向量结构可以实现混合维度几何对象与语义结构的统一组织与表达,几何代数的数学模式支持计算机层面的数值计算,同时几何算子可高效求解语义编码信息,实现语义的精准定位和高效识别。本文基于领域本体构建方法,研究构建领域通用语义库的方法,并定义基于该结构的语义库数字编码方法;基于几何代数的数学形式化结构和几何算子,研究语义编码与解码的表达方法;基于语义组成成分的权重,研究基于几何代数语义概念和属性关联的编码结构的语义相似性测量方法。本文的主要研究工作如下:1)领域语义库构建。借鉴领域本体构建的“七步法”,获取领域的本体知识,确定概念和描述概念的属性。构建准确描述地理实体结构,全面表达语义属性信息及其内部相互作用关系的语义数据库。语义库不限制存储对象的类型,同时支持属性维度空间和内涵的扩展,从而丰富语义的表达。通过对语义库的概念等级体系和语义属性特征的分类归纳,结合语义编码规则,实现语义关系的转换。2)基于几何代数的语义信息编码与解码。几何代数的空间基向量和几何算子可进行特定语义关系的表达。基于几何代数的多重向量结构可实现混合维度的概念对象与属性特征关联的语义结构的统一组织与融合表达。依据原始数据的语义关联关系,构建基于几何代数表达的语义概念描述、属性数据嵌入与对象关联方法,形成概念描述语义和属性约束语义关联的编码结构,实现地理对象概念和属性约束语义的完整性与一致性表达。基于几何代数的几何逆算子可以提取多重向量的维度信息,实现语义信息的解析。3)基于几何代数编码向量的语义相似度计算。基于建立的领域标准语义库和研究区语义库的语义编码向量矩阵结构,构建基于几何代数的概念层级关系和属性特征融合编码结构的语义相似性度量模型,实现语义间的相似性识别。
【学位授予单位】：南京师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P208
【图文】：

技术路线图,几何代数,语义编码,对象语

１．４小结及论文组织逡逑本章初步探讨了基于几何代数的语义相似性识别技术，给出了清晰的技术流逡逑程和基于几何代数的语义解析与识别的理论体系，为后面的研宄提供参考。本章逡逑的重点是建立“领域语义库构建－基于几何代数的语义信息编码与解码表达－基于逡逑几何代数语义编码向量矩阵相似性计算”的操作流程，提出兼顾概念和属性的地逡逑理对象语义解析思路。提出运用几何代数理论与方法实现地理对象概念语义和属逡逑性计算融合表达的研宄方向，阐述了基于几何代数方法进行语义编码与解码研宄逡逑方法的优势，为以后各章的理论做铺垫。逡逑本文的组织结构如下：逡逑８逡逑

语义,要素关系,养鱼塘,分析语

单位符号逦单位集合逡逑图２．１语义库结构图逡逑２．２．２语义库要素关系表达逡逑通过语义库的构建过程，可知语义库支持定义地理实体结构，全面表达语义逡逑属性信息，并且能解析复杂的语义内部要素间的相互作用关系。下面总结语义库逡逑的优势：①地理实体结构表达为概念等级体系和属性特征关联的结构；②全面表逡逑达语义属性信息，包括属性分类、属性类型和属性值约束；③语义内部要素作用逡逑关系表达为分类归纳属性，关联属性类型和比较属性值信息。基于构建的领域语逡逑义库，实现了基于本体结构的语义结构扩展、属性维度内涵扩展和属性维度空间逡逑１３逡逑

关系图,语义要素,语义,数字编码

关系逦＾人工逦灥１逦Ｓ逦１逡逑图２．２语义库要素关系表达图逡逑通过语义库，能分析语义层次，但存在同一概念有不同的事实描述的现象，逡逑如“湖泊”实体可以理解为如鄱阳湖之类的大湖，也可以理解为河流、养鱼塘等。逡逑在复杂的地理场景中，语义的内涵更为复杂。下面以土地利用领域“水域及水逡逑利设施用地”中“水库水面”和“坑塘水面”的语义为例，结合上述语义库构建逡逑框架，说明语义要素关系的表达。查阅２０１７版《土地利用现状分类》国家标准，逡逑水库水面的定义为“指人工拦截汇集而成的总设计库容＞１０万ｍ３的水库正常蓄逡逑水位岸线所围成的水面。”坑塘水面的定义为“指人工开挖或天然形成的蓄水量逡逑＜１０万ｍ３的坑塘常水位岸线所围成的水面。”它们的语义要素关系图如下：逡逑１４逡逑

【参考文献】