地理本体的研究进展与分析
- 作者:admin 来源:网络 日期:2008-5-18 4:51:55
- 摘要:地理本体是地理信息科学中的一个新兴的和正在发展的研究领域,从提出至今仅有10 年的历史。代写论文 因此,有重点系统分析地理本体研究的发展历程与进展,对中国在此方面的研究定位具有重要意义。文章在深入分析科学领域本体的定义基础上,进行了地理本体定义,探讨了地理本体的研究意义,列举了国际上与地理本体相关的主要计划与学术会议,详细剖析了当前国内外的地理本体理论研究与应用方面取得的进展。地理本体研究已成为国际GIS 领域一个重要的新兴研究方向并得到了蓬勃发展,而国内在这方面的研究才刚刚开始,只有少数学者开展了一些探索性的思考和研究。因此,中国应紧跟国际地理本体的研究动态,积极开展
我国自己的地理本体理论、方法和应用研究。
关键词:本体论;地理本体;语义;语义互操作;信息共享
人类世界几千年的文明历程,创造了一个十分庞大、丰富的客观知识世界,波普尔称之为第三世界(World 3) [ 1 ] 。随着科学技术的发展,知识共享、重用的需求,迫使人们对人类所共同拥有的知识、信息与数据进行本体重建和网络共享,及计算机协助整合。地理知识、信息与数据是客观知识世界的重要组成部分,因此地理本体研究是本体重建重要的基础之一。本体论研究不仅是方法与工具,也是一种科学思想与理论。
地理本体是地理信息科学的一个新兴的研究方向,对其的发展进行综合分析,为其进一步向前发展打下良好基础。本文从本体论出发,着重分析地理本体重建的发展及研究现状,提出今后的研究重点与建议。
1 本体论研究概况
Ontology 原本是一个哲学基本问题,指关于存在及其本质和规律的学说,后被用于研究实体存在性和实体存在的本质等方面的通用理论。计算机界借用这个理论,把现实世界中某个领域抽象或概括成一组概念及概念间的关系,构造出这个领域的本体。在近年来,Ontology 不但在哲学领域[2 ] ,而且在自然科学与工程技术领域中备受关注,正逐步成为这些研究领域共同关注的一个核心问题[3-5 ] 。
Ontology 在科学技术领域兴起的最主要原因是,语义互联网、语义建模和语义集成需要Ontolo-gy 作为支持发展的基础理论。
虽然Ontology 的出现频率较高,其中文相对应的词却很不统一,国内许多学者就Ontology 的一词的译法和意义进行了深入的探讨,比较公认的译法是ontology 为“本体”和Ontology 为“本体论”[ 6-10 ] 。本文中采用本体论与本体的译法。
哲学中的本体论与现代科学技术中的本体论之间有着非常紧密的联系。哲学本体论是科学本体论的基础,哲学本体论对科学本体论具有重要的指导意义。笔者认为:本体论可分为哲学本体论与领域本体论。本文在此不对哲学本体论做深入分析,重点是地理信息的领域本体,即地理本体论。
一个最基本的概念达成共识,对于相互交流和深入研究非常重要。由于本体论在科学技术领域中是一个新事物,研究人员在其定义与涵义的理解方面还存在差异。代写毕业论文 据有关学者分析,Ontology 在科学与技术领域最早出现于1984 年,明确提出且进行定义是在1991 年[7 ,11 ] ,从此对Ontology 的定义日渐丰富[12-23 ] (见表1) ,但基本上是大同小异,不存在本质方面的区别和争议。笔者根据研究人员的不同定义进行分析后,认为作为一个思想、理论和方法,它的概念包括四个主要方面: ①概念化,客观世界的现象的抽象模型,把领域的知识抽象为一个个确定的对象; ②明确的定义,对每一个对象的概念及它们之间联系都进行合理地定义; ③形式化,需对概念及它们之间关系进行精确的数学描述且要达到计算机可读的水平; ④共享,本体中反映的知识是其使用者(包括该领域的专家和一般用户) 共同认可的。
上述定义表明,由客观世界某一领域的事物或现象的本质(即本体) 到人们对这些事物或现象的本质通过认识活动所形成的认识结果(即概念体系) ,再从概念体系到人们用特定的符号系统或语言将某一概念体系做出明确的、形式化的表示或表达,总共涉及了三个层面的东西。因为这三者之间具有联系,应该具有一致性或统一性, 可以统称为“本体”[ 6 ] 。
本体论思想被应用到科学技术领域时,就是要把现有的知识、信息与数据采用面向对象的形式还原成一个合理的语义体系,使计算机能够处理,使人们能够共享。地理本体是一个特殊领域本体,它具有一般领域本体的基本共性,也有其独特之处。
表1 本体的各种定义[ 12-23]
Table 1 Definitions of ontology
作者(时间) 本体的定义
Neches 等(1991) 本体是组成主题领域的词汇表的基本术语及其关系,以及结合这些术语和关系来定义词汇表外延的规则
Gruber (1993) 本体是概念化的明确规范说明
Guarino 等(1995) 本体是概念化的、明确的、部分的说明/ 一种逻辑语言的模型
Uschold (1996) 本体是概念化的、明确说明和显式表达
Borst (1997) 本体是共享的、概念模型的与形式化的规范说明
Swartout (1997) 本体是一个为描述某个领域,而按继承关系组织起来作为一个知识库的骨架的一系列术语
Studer (1998) 本体是共享的、概念化的、显式的与形式化的规范说明
Fensel (2000) 本体是对一个特定领域中的重要概念共享的形式化描述
Noy F. N. (2001) 本体是对某个领域中的概念的形式化的明确表示,每个概念的特性描述
Fonseca (2001) 本体是以某一观点用详细明确的词汇表描述实体、概念、特性和相关功能了概念的各个方面及其约束的特征和属性的理论
Starla (2003) 本体必须包括所使用术语的规范说明、决定这些术语含义的协议、以及术语之间的联系,来表达概念
2 地理本体论的定义与研究意义
2.1 地理本体的定义
地理本体就是把有关地理科学领域的知识、信息和数据抽象成由一个个具有共识的对象(或实体) ,代写硕士论文 并按照一定的关系而组成的体系,同时进行概念化处理和明确的定义,最后以形式化表达的理论与方法。
2.2 地理本体的研究意义
地理本体在地理信息科学领域受到广泛关注,其重要性已在许多方面得于表现,如知识工程、数据库设计和集成、信息检索与获取、软件工程等,实现世界范围的知识级信息集成。地理信息系统技术的发展,推动各种系统与数据库的建设,进行了大量的数字生产,随着高性能网络普及,信息共享与互操作变得越来越重要。因此,必须由原来的数据建设转变为数据与地理本体建设并重。
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