異構地理信息共享中的實體建模與模式匹配研究

《異構地理信息共享中的實體建模與模式匹配研究》是依託華中科技大學，由易善楨擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：異構地理信息共享中的實體建模與模式匹配研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：易善楨
• 依託單位：華中科技大學

項目摘要

分布異構地理信息共享中的語義異構和不確定性是構成共享的主要技術障礙。本項目首先研究異構數據源信息共享中的領域實體語義建模和形式化表達方法；分析異構地理數據源實體數據語義異構和不確定的特徵和機理，研究異構地理信息中實體表達的語義差異和不確定性的度量機制；針對分布異構計算環境，研究基於圖模型和半結構化數據的異構地理信息共享的模式構成方法，建立面向地理信息共享的一體化的模式表達方法；在實體模式表達的基礎上，研究異構地理信息實體語義差異的度量方法，研究基於相似性、機率、自組織人工神經網路與免疫算法的實體及其模式的自動匹配方法。通過本研究，擬解決異構數據源地理實體的語義特徵、不確定以及形式化表示；有望形成基於圖模型的一體化地理信息模式表達方法；形成基於自組織映射人工神經網路的實體信息語義要素關聯方法，以及基於相似性、機率鬆弛標記、關係兼容性以及人工免疫最佳化方法的實體和模式的匹配方法。

結題摘要

本項目以數字流域及其洪水風險評估為背景，研究了異構地理信息共享和集成中的本體構成方法、基於一體化元模型的實體建模方法、模式匹配方法、不確定性信息表達和度量方法以及信息融合方法。初步形成了數字流域及洪水風險評估本體構成框架、基於一體化圖模型的實體建模和匹配方法、基於隨機集的不確定信息表達方法、以及基於證據組合的信息融合方法。 以流域規劃管理為例，研究地理信息共享中的基於本體分析的實體建模方法。通過分析流域環境模型和管理決策模型的相互關係和耦合特徵，著重對數字流域領域本體構成和形式化方法進行了探討。以流域洪水風險管理為例，進行了形式化本體分析方法的實驗。初步建立了以數字流域為背景的地理空間信息共享實體構成和形式化方法，為流域信息共享和集成評估服務提供了形式化概念基礎。 從地理信息元模型著手研究實體的模式表達。元模型和元數據提供了系統和數據的語義描述和背景信息，是地理信息共享中重要的查詢和檢索對象。但是對於不同的元數據和元模型標準描述的信息，共享仍然存在很大困難，主要是元建模的要素和語義不一致。在分析不同的元建模方法的基礎上，本項目提出了一個基於圖的一體化元模型(GUM, Graph based Unified Metamodel )方法，其他元模型方法通過對應的建模元素實現到一體化元建模(GUM)的映射和轉換，從而實現在一體化元建模方法下的異構數據源的模式匹配。具體方法包括實體語義的相似性度量和基於免疫算法的實體匹配。 基於圖的一體化元模型(GUM)套用了圖論和集合論的數學方法，提供了實體建模中一種語義結構形式化表達方法。它為地理信息實體語義的度量、上下文分析、不確定性分析以及實體匹配提供了代數基礎。本方法對於語義異構元數據模型的地理信息的共享和檢索具有參考價值。 異構地理信息共享中，地理信息的不確定性影響地理信息的共享質量以及套用效果。本項目研究了多數據源信息不確定性、度量方法以及融合方法。針對流域洪水災害風險評估中多源地理信息的不確定性，研究了基於隨機集以及證據理論的不確定性表達、量化和集成方法，設計了基於證據組合（Dempster-Shafer）的不確定性信息融合方法。該方法首先用隨機集對要素的不確定性進行量化並映射到度量空間，然後利用證據組合方法進行多判據的信息融合估計，對於不確定性環境風險評估具有理論意義和實用價值。