一种面向道路地理实体的本体构建方法与流程

本发明涉及地球空间信息系统领域，更具体的，涉及一种面向道路地理实体的本体构建方法。

背景技术：

1、随着地理数据获取手段的进步，地理数据资源也在不断完善。为了解决异源异构数据的共享问题，国内外学者进行了相关的探索研究，已积累了很多成功案例。在陆地水系方面，通过定义本体的方法，规范了表达地理信息概念语义。郑亮曾提出了一种基于空间服务语义模式的服务发现方法，可以实现表达空间数据中的隐含信息，并通过实验验证了利用语义技术可以明显提高地理信息服务发现的查全率和查准率。地理信息语义技术还应用到了农业资源的信息管理中，为了解决农业资源地理信息的语义共享问题，提高互操作性，有学者提出了一种基于语义网技术的农业资源地理信息服务平台框架，并验证了其可行性。李德仁院士还提出了空间信息语义网格的概念，并用本体创造了空间语义网格体系结构。除此之外，国外学者美国乔治梅森大学的laits研究中心的diliping等人提出了“地理树”、“地理对象”的概念来表达特定的地理信息服务，构建领域本体，形成地理信息的服务语义描述。lutz还深入研究了基于本体论与规则的地理信息服务发现与组合研究等等。目前，基于语义技术的地理信息服务现已被应用到军事、交通、灾情、工地、旅游等行业当中。

2、地理信息是信息资源的重要环节且应用广泛，而地理信息语义化为地理信息数据服务的研究起着至关重要的作用。鉴于地理信息数据的多样性和复杂性，对地理信息描述非常困难，因此对地理信息语义化技术的研究也就更为迫切。

3、在测绘与地理信息领域，我们通过大量的空间信息、基础属性信息来对现实世界中存在的空间对象进行描述，这些空间对象即地理实体，而描述地理实体的信息构成了测绘行业成果数据。传统测绘成果以4d产品为主，重点面向制图应用，较为抽象，且测绘对象非结构化，仅停留在“看数据”的层面，无法进行分析。伴随互联网、5g、ai人工智能等科学技术不断成熟，各行业发展也从数字化到智慧化转型，传统测绘数据成果已难以应对行业应用需求，测绘行业核心技术面临变革挑战。如何促进基础测绘技术与其他高端技术融合，激发测绘成果数据更多应用潜力已成为新时代基础测绘的主要研究重点。

4、在大数据时代，各类信息的获取手段更多、数据融合技术更先进，为了解决新型基础测绘成果应用局限性问题，其数据内涵应更加丰富，所描述的空间对象信息可以与各类多源信息进行融合，形成领域知识，以实现对现实世界信息的逻辑、关联、背景的发掘。然而，不同行业领域对知识理解的侧重点不同，导致空间对象存在分类不一致、体系多样的情况。而随着领域知识的不断扩充，采用人机交互方式处理海量数据已不现实。与此同时，当前面向地理实体本体的构建流程尚不成熟，未有规范化的处理方法。

5、现有技术中亟需一种如何基于一定规则，通过计算机对领域知识进行解译、分析，解决领域分类差异性，实现对知识进行有效的处理及组织的地理实体的本体构建技术方案，尤其是面向道路地理实体的本体构建。

技术实现思路

1、鉴于现有技术中存在的技术问题，本发明旨在提供一种在测绘与地理信息领域引入语义化处理技术概念，用标准化范式对地理实体自身属性及实体间关系进行一致性描述，以实现计算机可识别、可理解、可操作的面向道路地理实体的本体构建方法。

2、根据本发明的一个方面，本发明提供一种面向道路地理实体的本体构建方法，其特征在于，包括如下步骤：

3、1)确定本体领域范围并兼容现有本体复用；

4、2)依托行业领域相关标准技术文件，确定地理实体概念体系，包含地理实体概念与分类、以及属性、关系、空间语义的描述规则，搭建地理实体概念体系；其中，

5、(a)地理实体概念及分类

6、在构建地理实体本体时，确定本体领域和范围，明确构建哪些地理实体本体，如何对这些本体进行分类。

7、(b)地理实体属性及关系描述规则，其为本体复用抽取出来的内容，确定属性、关系、空间语义的描述规则。其中，

8、①实体属性描述规则：地理实体的通用属性包括实体类别、实体名称、空间身份编码等信息，不同分类下的实体属性、描述规则不同。

9、②实体关系描述规则：地理实体关系类型包括：空间关系、类属关系、时间关联关系以及几何构成关系。

10、(c)地理实体空间语义概念模型

11、地理实体的空间语义模型需要记录各类实体的细节层级及几何图元信息，不同类型的实体具备不同的空间结构，图元组成方式也不同。

12、3)对道路地理实体进行语义规范化处理，实现道路地理实体本体构建。

13、根据上述本发明的一个方面，其特征在于，所述确定本体领域范围包括确定本体所属的行业领域、应用范围，在本发明中，确定本体领域范围为新型基础测绘地理实体领域。

14、根据上述本发明的一个方面，其特征在于，现有本体复用包括：在设计及建立领域本体前，判断该领域以及相关领域已有本体的知识信息能够复用，以及，每套邻域本体创建完成后均能够复用，以及，结合业内已有地理本体进行参考、复用。

15、根据上述本发明的一个方面，其特征在于，所述地理实体的本体蕴含空间语义信息，在所述地理实体概念体系中确定出实体的空间语义概念模型。

16、根据上述本发明的一个方面，其特征在于，所述实体的空间语义概念模型为道路实体空间语义概念模型，其结构信息包括道路主体、功用区域、标记、路基、路面层。

17、根据上述本发明的一个方面，其特征在于，所述道路实体空间语义概念模型的空间对象细节层级分为lod0、lod1、lod2、lod3、lod4五个层级，

18、lod0层级：以线状图元表达道路主体，二维形态下采用线段进行表示，三维形态下采用空间线段表示；

19、lod1层级：在上一层级的基础上，道路主体区分各个路段；

20、lod2层级：在上一层级的基础上，增加道路功用区域，划分车道线；

21、lod3层级：在上一层级的基础上，增加路面斑马线、行车线交通标记；

22、lod4层级：在上一层级的基础上，细化道路纵向结构层级，包括路基、路面信息。

23、根据上述本发明的一个方面，其特征在于，所述lod4层级为三维形态，其他层级为二维或三维形态。

24、根据上述本发明的一个方面，其特征在于，对道路地理实体进行语义规范化处理包括，定义实体类和类层次结构、定义属性及约束条件、创建地理实体实例。

25、根据上述本发明的一个方面，其特征在于，根据所述地理实体概念与分类，对道路实体的类和类层次结构进行定义、根据所述属性及关系描述规则，对道路实体的属性及约束条件进行定义。

26、根据上述本发明的一个方面，其特征在于，所述属性及约束条件的必须约束项为：

27、a.分类编码：道路统一分类码，用于区分道路实体与其他实体类别；

28、b.实体名称：道路的名称，一条道路在定义名称时应注明不同路段信息；

29、c.时间信息：用于记录实体的时态信息，描述地理实体产生、消亡、更新的时间属性。

30、根据上述本发明的一个方面，其特征在于，所述道路实体必须构建的关系为：

31、a.路口、路段与道路的整部关系；

32、b.路口与路段实体的连接关系。

33、根据本发明，通过地理实体概念体系的确定，为地理实体领域提供参考；通过语义化手段，将概念体系进行规范化处理，将本体“概念”落实到“实例”。

34、根据本发明的一种道路地理实体本体构建方法，为地理实体本体构建方向提供技术支持与参考。

35、根据本发明，通过标准化范式对地理实体自身属性及实体间关系进行一致性描述，以实现计算机可识别、可理解、可操作，基于一定规则，通过计算机对领域知识进行解译、分析，解决领域分类差异性，实现对知识进行有效的处理及组织的地理实体的本体构建。

36、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

37、根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。