基于領(lǐng)域本體的基礎(chǔ)地質(zhì)異構(gòu)數(shù)據(jù)語(yǔ)義共享研究的開(kāi)題報(bào)告

基于領(lǐng)域本體的基礎(chǔ)地質(zhì)異構(gòu)數(shù)據(jù)語(yǔ)義共享研究的開(kāi)題報(bào)告一、前言地質(zhì)信息是地質(zhì)科學(xué)研究和地質(zhì)勘探開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)，對(duì)于加快我國(guó)資源勘探開(kāi)發(fā)、環(huán)境保護(hù)和自然災(zāi)害預(yù)警等具有重要的意義。然而，不同地質(zhì)單位之間的地質(zhì)信息交換和共享面臨諸多困難。其中最主要的難點(diǎn)是地質(zhì)數(shù)據(jù)的異構(gòu)性，不同的地質(zhì)單位很可能采用不同的數(shù)據(jù)格式、結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)。因此，如何實(shí)現(xiàn)地質(zhì)數(shù)據(jù)的語(yǔ)義共享成為一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。目前，基于領(lǐng)域本體的語(yǔ)義技術(shù)被認(rèn)為是解決地質(zhì)數(shù)據(jù)異構(gòu)性問(wèn)題的重要手段。領(lǐng)域本體可以形成一個(gè)統(tǒng)一的語(yǔ)義模型，將不同地質(zhì)單位內(nèi)的地質(zhì)對(duì)象進(jìn)行規(guī)范化描述，從而消除地質(zhì)數(shù)據(jù)間的異構(gòu)性，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的語(yǔ)義共享和交互。因此，本研究旨在通過(guò)構(gòu)建領(lǐng)域本體實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)地質(zhì)異構(gòu)數(shù)據(jù)的語(yǔ)義共享，以期為地質(zhì)信息領(lǐng)域的數(shù)據(jù)交換和共享提供一種可行的技術(shù)方案。二、研究目標(biāo)和內(nèi)容1、研究目標(biāo)本研究的目標(biāo)是基于領(lǐng)域本體，構(gòu)建地質(zhì)信息領(lǐng)域的統(tǒng)一語(yǔ)義模型，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)地質(zhì)異構(gòu)數(shù)據(jù)的語(yǔ)義共享，提高數(shù)據(jù)的互通性和可復(fù)用性。具體包括以下幾點(diǎn)內(nèi)容：（1）構(gòu)建地質(zhì)信息領(lǐng)域本體模型，規(guī)范地質(zhì)數(shù)據(jù)和元數(shù)據(jù)的描述。（2）利用本體推理技術(shù)，推導(dǎo)出地質(zhì)數(shù)據(jù)的語(yǔ)義關(guān)系，提高數(shù)據(jù)的語(yǔ)義表示能力和表達(dá)能力。（3）基于SPARQL等語(yǔ)義查詢語(yǔ)言，實(shí)現(xiàn)地質(zhì)數(shù)據(jù)的語(yǔ)義查詢和檢索，支持多種地質(zhì)數(shù)據(jù)查詢和交互方式。（4）基于Web服務(wù)技術(shù)，將本體技術(shù)應(yīng)用于地質(zhì)信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)地質(zhì)數(shù)據(jù)的在線共享和交互。2、研究?jī)?nèi)容本研究的主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面：（1）地質(zhì)信息領(lǐng)域本體的構(gòu)建針對(duì)地質(zhì)信息領(lǐng)域中常見(jiàn)的地質(zhì)對(duì)象和屬性進(jìn)行識(shí)別和建模，構(gòu)建本體類(lèi)和本體屬性，并定義類(lèi)和屬性之間的語(yǔ)義關(guān)系。采用OWL語(yǔ)言作為本體描述語(yǔ)言，利用Protégé等本體編輯軟件進(jìn)行本體建模和擴(kuò)展。（2）基于本體推理技術(shù)的地質(zhì)數(shù)據(jù)語(yǔ)義關(guān)系推導(dǎo)利用本體推理技術(shù)，推導(dǎo)出地質(zhì)數(shù)據(jù)的語(yǔ)義關(guān)系，如地質(zhì)對(duì)象之間的包含關(guān)系、相交關(guān)系、隸屬關(guān)系等。采用Jena等本體推理引擎進(jìn)行推理和擴(kuò)展，提高地質(zhì)數(shù)據(jù)的語(yǔ)義表示能力和表達(dá)能力。（3）基于SPARQL的地質(zhì)數(shù)據(jù)語(yǔ)義查詢利用SPARQL等語(yǔ)義查詢語(yǔ)言，實(shí)現(xiàn)地質(zhì)數(shù)據(jù)的語(yǔ)義查詢和檢索。通過(guò)對(duì)本體類(lèi)和屬性的描述和查詢，實(shí)現(xiàn)對(duì)地質(zhì)數(shù)據(jù)的查詢和交互。采用SPARQL編輯工具進(jìn)行查詢語(yǔ)句的編寫(xiě)和調(diào)試。（4）基于Web服務(wù)的地質(zhì)數(shù)據(jù)在線共享將本體技術(shù)應(yīng)用于地質(zhì)信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)地質(zhì)數(shù)據(jù)的在線共享和交互。通過(guò)Web服務(wù)的模式，實(shí)現(xiàn)地質(zhì)數(shù)據(jù)的API接口，支持多種地質(zhì)數(shù)據(jù)查詢和交互方式。采用SOAP、REST等Web服務(wù)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的在線共享和交互。三、預(yù)期成果本研究的預(yù)期成果主要包括以下幾個(gè)方面：（1）地質(zhì)信息領(lǐng)域本體模型，包括領(lǐng)域概念、屬性、關(guān)系等相關(guān)內(nèi)容。（2）基于本體推理技術(shù)的地質(zhì)數(shù)據(jù)語(yǔ)義關(guān)系推導(dǎo)，包括本體推理算法和技術(shù)實(shí)現(xiàn)等方面。（3）基于SPARQL等語(yǔ)義查詢語(yǔ)言的地質(zhì)數(shù)據(jù)查詢技術(shù)，包括查詢語(yǔ)句的編寫(xiě)和調(diào)試等方面。（4）基于Web服務(wù)的地質(zhì)數(shù)據(jù)在線共享技術(shù)，包括API接口的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)等方面。四、研究計(jì)劃1、階段一：調(diào)研和需求分析（2個(gè)月）對(duì)地質(zhì)信息領(lǐng)域本體技術(shù)和數(shù)據(jù)共享技術(shù)進(jìn)行深入調(diào)研，了解相關(guān)技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)和應(yīng)用現(xiàn)狀。同時(shí)，對(duì)地質(zhì)信息領(lǐng)域中的數(shù)據(jù)共享需求進(jìn)行分析和研究，明確本研究的技術(shù)目標(biāo)和需求。2、階段二：本體模型構(gòu)建和推理技術(shù)研究（5個(gè)月）根據(jù)前期調(diào)研結(jié)果，基于OWL語(yǔ)言構(gòu)建地質(zhì)信息領(lǐng)域本體模型，包括領(lǐng)域概念、屬性、關(guān)系等相關(guān)內(nèi)容。同時(shí)，研究本體推理算法和技術(shù)實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)地質(zhì)數(shù)據(jù)的語(yǔ)義關(guān)系推導(dǎo)和擴(kuò)展。3、階段三：語(yǔ)義查詢技術(shù)研究（3個(gè)月）研究SPARQL等語(yǔ)義查詢語(yǔ)言，實(shí)現(xiàn)地質(zhì)數(shù)據(jù)的語(yǔ)義查詢和檢索。通過(guò)對(duì)本體類(lèi)和屬性的描述和查詢，實(shí)現(xiàn)對(duì)地質(zhì)數(shù)據(jù)的查詢和交互。4、階段四：Web服務(wù)技術(shù)研究和實(shí)現(xiàn)（2個(gè)月）采用SOAP、REST等Web服務(wù)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的在線共享和交互。設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)API接口，支持多種地質(zhì)數(shù)據(jù)查詢和交互方式。5、階段五：實(shí)驗(yàn)和總結(jié)（2個(gè)月）通過(guò)真實(shí)地質(zhì)數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)，對(duì)本體模型構(gòu)建、地質(zhì)數(shù)據(jù)推理、語(yǔ)義查詢和Web服務(wù)等技術(shù)進(jìn)行測(cè)試和驗(yàn)證。總結(jié)研究成果，并探討未來(lái)工作的發(fā)展方向。五、參考文獻(xiàn)1.NedeljkoCvejic，Bla?Rodi?.SemanticWebTechnologiesUsedinGeosciences.Geosciences2013，3，1-11.2.謝勇乾,田剛,王日初.基于本體的地質(zhì)數(shù)據(jù)集成與共享研究[J].科學(xué)通報(bào),2006,51(16):2006-2013.3.王書(shū)良.基于RDF/OWL的地質(zhì)信息資源語(yǔ)義共享機(jī)制研究[D].長(zhǎng)春:吉林大學(xué),201