本標準規定了基礎地理信息在概念層次上的本體模型,包括基礎地理信息本體模型的基本框架,構成元素?模型構建的準則,模型表達等。

本標準適用于基礎地理信息語(yǔ)義模型的構建,一般性地理信息語(yǔ)義模型框架的構建可參照使用。

2 規范性引用文件

下列文件對本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。

GB/T 4880.1—2005 語(yǔ)種名稱(chēng)代碼 第1部分:2字母代碼

GB/T13923 基礎地理信息要素分類(lèi)與代碼

GB/T 25529 地理信息分類(lèi)與編碼規則

3術(shù)語(yǔ)和定義

下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。

3.1

地理信息 geographic information

與地球上位置直接或間接相關(guān)現象的信息。

[GB/T 33188.1-2016,定義4.1.18]

3.2

基礎地理信息 fundamental geographic information

作為統一的空間定位框架和空間分析基礎的地理信息。

注1:基礎地理信息所描述的地理要素,包括水系、居民地及設施、交通、管線(xiàn)、境界與政區、地貌、植被與土質(zhì)?地名以及空間定位基礎等。

注2:改寫(xiě) GB/T13923-2006,定義 2.1。

3.3

概念模型 conceptual model

定義一個(gè)論域中概念的模型。

注1:“論域”指包括任何感興趣事物的現實(shí)或假想世界的視圖。

注2:改寫(xiě) GB/T33188.1-2016,定義4.1.5。

3.4

本體ontology

通過(guò)含有定義和公理的基本詞匯表對論域現象的形式化表達,這些定義和公理使隱含的意思更明確且可描述現象及其相互關(guān)系。

[GB/T 33188.1-2016,定義4.1.26]

3.5

形式本體 formal ontology

用形式化語(yǔ)言表達的,對于共享概念體系的明確而又詳細的說(shuō)明。

3.6

本體屬性 ontological property

概念屬性conceptual property

能夠反映概念所有可能實(shí)例并保持為常量且不隨實(shí)例的外延,狀態(tài)的變化而改變的屬性。

3.7

語(yǔ)義萬(wàn)維網(wǎng) semantic Web

語(yǔ)義 Web

帶有含義的數據 Web。

注:含義間的關(guān)聯(lián)數據和信息能由自動(dòng)化工具和人理解與處理。

[GB/T 33188.1—2016,定義4.1.35]

3.8

語(yǔ)義模型 semantic model

構建語(yǔ)義萬(wàn)維網(wǎng)(3.7)的形式化概念模型(3.3)。

3.9

本體模型 ontology model

用形式本體來(lái)表達(地理)概念(如“河流”“等高線(xiàn)”等)的方法,即通過(guò)對(地理)概念進(jìn)行完整?形

式化地說(shuō)明,向用戶(hù)呈現概念的內涵。模型內容主要包括:概念的描述,本體屬性以及概念間關(guān)系。

3.10

義素 seme

對義位進(jìn)行微觀(guān)分析得到的語(yǔ)義單位。

注1:“義位”是指具體語(yǔ)言中歸納出來(lái)的能夠獨立運用的具有獨立形式標志的最小意義單位。

注2:義素屬于語(yǔ)義的微觀(guān)層次,它沒(méi)有對應的語(yǔ)言形式,不能直接觀(guān)察到,只有組合起來(lái)才能形成現實(shí)的語(yǔ)義。

4 縮略語(yǔ)

下列縮略語(yǔ)適用于本文件。

OWL:網(wǎng)絡(luò )本體語(yǔ)言(Web Ontology Language)

RDF:資源描述框架(Resource Description Framework)

RDF-S:資源描述框架模式(RDF Schema)

SKOS:簡(jiǎn)單知識組織系統(Simple Knowledge Organization System)

URI:統一資源標識符(Uniform Resource Identifier)

W3C:萬(wàn)維網(wǎng)絡(luò )聯(lián)盟(World Wide Web Consortium)

XML:可擴展標記語(yǔ)言(Extensible Markup Language)

5 模型基本框架

5.1 概述

本體模型的基本框架包括概念的文字描述、概念的本體屬性和概念間關(guān)系描述,以及實(shí)例等幾個(gè)部

分。其中實(shí)例是模型的可選項。

5.2 文字描述

概念應采用文字語(yǔ)言進(jìn)行描述。文字描述應科學(xué)、準確、規范。概念文字描述的示例參見(jiàn)附錄A 的 A.1。

5.3 本體屬性

概念的本體屬性應準確、穩定。根據概念不同,應采用相應的屬性進(jìn)行描述。本體屬性包括以下

幾類(lèi):

a) 物理屬性。表示地理概念組成物質(zhì)、幾何形狀、動(dòng)態(tài)等物理特征的屬性。

b) 因果屬性。表示地理概念的形成方式?？煞譃樘烊恍?、成因。

c) 空間屬性。表示地理概念的空間特征?？煞譃榭臻g形態(tài)和空間關(guān)系。

d) 時(shí)間屬性。用于描述本體對象保持穩定狀態(tài)的時(shí)間連續性,包括穩定性出現是“連續”或者“非連續”?？煞譃闀r(shí)間性和生命狀態(tài)。

f) 度量。表示地理概念可以用某種度量方式描述的性質(zhì)。

5.4 概念間關(guān)系

概念間關(guān)系應作為地理信息語(yǔ)義的重要組成部分,用以描述不同概念之間在組成、依賴(lài)、順序等方

面的關(guān)聯(lián)特征?；A地理信息本體模型中的概念間關(guān)系可分為:

a) 分類(lèi)關(guān)系。具有共同屬性的不同概念之間的層次關(guān)系?？煞譃閮煞N關(guān)系:

1) 子概念,如:河流的子概念是常年河、時(shí)令河、干涸河。

2) 父概念,如:國道的父概念是城際公路。

b) 部分-整體關(guān)系。部分在物理構造上屬于整體,或部分是整體中的一小塊?？煞譃閮煞N關(guān)系:

1) 包含,如:“地下”包含“地下渠出水口”;

2) 是…的一部分,如:“攔水壩”是“水庫”的一部分。

c) 依賴(lài)?附屬關(guān)系。某一概念依賴(lài)或附屬另一概念而存在,如:“火車(chē)站”附屬于“鐵路”。

d) 等級順序關(guān)系。描述概念間在等級序列上存在的順序關(guān)系?？煞譃槿N關(guān)系:

1) 等級高于,如:“干渠”等級高于“支渠”,“主干道”等級高于“次干道”;

2) 等級低于,如:“縣道”管理等級低于“國道”,“一般”等級低于“干堤”,

3) 等同,如:“直轄市”等同“省”。

本體模型中的概念,本體屬性及概念間關(guān)系的示例參見(jiàn) A.2。

5.5實(shí)例

指概念所表示的具體對象,如:“西湖”是概念“湖泊”的一個(gè)實(shí)例。典型實(shí)例,可作為概念認知的核

心和范疇的基準。

6 模型構成元素

6.1 語(yǔ)義結構

本體模型的語(yǔ)義結構應采用三元組(或三元素)“概念+謂詞+義索”(表示概念的本體屬性)或

“概念+謂詞+另一個(gè)概念”(表示概念間的關(guān)系)。

6.2 概念

模型的一個(gè)概念應對應GB/T13923的一個(gè)分類(lèi),概念間關(guān)系應包含其分類(lèi)體系的上下位關(guān)系。

6.3 謂詞

6.3.1 屬性謂詞

屬性謂詞應能準確表示某一概念具有的某種性質(zhì)。屬性謂詞應為概念本體屬性的屬性項(見(jiàn)5.3)。屬性謂詞應與義素一同使用,構成用于描述地理概念的本體屬性。即屬性謂詞為本體屬性項,義素為本體屬性值。義素為屬性謂詞對應的賓語(yǔ)。例如:“河流的物質(zhì)性為水———“物質(zhì)性為水”即為概念“河流”的一個(gè)本體屬性,“物質(zhì)性”是屬性謂詞(即本體屬性項),“水”是義素(即本體屬性值);“烽火臺的時(shí)間性為古代”——“時(shí)間性為古代”即為概念“烽火臺”的一個(gè)本體屬性,“時(shí)間性”是屬性謂詞(即本體屬性項),“古代”是義素(即本體屬性值)。屬性謂詞應與本體屬性的屬性對應(見(jiàn) 5.3)。

6.3.2 關(guān)聯(lián)謂詞

關(guān)聯(lián)謂詞應表示概念與其他概念的概念間關(guān)系。關(guān)聯(lián)謂詞對應的賓語(yǔ)應為另一個(gè)概念。例如:“國道的父概念是城際公路”——“國道”是作為主語(yǔ)的基本概念,“父概念”為關(guān)聯(lián)詞,“城際公路”為另一個(gè)基本概念,作為關(guān)聯(lián)謂詞“父概念”的賓語(yǔ);“地下渠包含地下渠出水口”——“地下渠”是作為主語(yǔ)的基本概念,“包含”為關(guān)聯(lián)謂詞,“地下渠出水口”為另一個(gè)基本概念,作為關(guān)聯(lián)謂詞“包含”的賓語(yǔ)。關(guān)聯(lián)謂詞的種類(lèi)與概念間關(guān)系的類(lèi)型相對應(見(jiàn)5.4)。

6.4 義素

義素應是基礎地理信息本體模型中,表示地理現象性質(zhì)名詞性的最小單位。義素是一種元概念,即描述概念的概念,主要來(lái)自對概念的文字定義和說(shuō)明,用于描述概念的地理現象、狀態(tài)、時(shí)空特征,如季節性?運輸?坡度等。義素與概念?屬性謂詞的關(guān)系見(jiàn)圖1。其中“水”“型”“洼地”“巖溶作用”和“積水”這些屬性值即為義索;這些義素分別對應“物質(zhì)性”“形態(tài)”“成因”等屬性謂詞。“地理概念-謂詞-義”的形式化語(yǔ)義模型表達了地理概念的本體屬性特征。

在本體模型的構建過(guò)程中,應依據以下四個(gè)基本準則來(lái)確定義素;概念可以用多種義素表示,但形式本體應定義一組數量最少的性質(zhì)作為公理來(lái)表達其語(yǔ)義,即在保證語(yǔ)義完整性的前提下剔除多余的屬性;

b) 確定概念語(yǔ)義的義素應反映整個(gè)概念所指所有可能對象的屬性,其屬性值應總保持為常量,不以外延的變化而變化,不隨對象的狀態(tài)變化而變化;

c) 每個(gè)概念可不涵蓋所有的本體屬性集,即某一義素是一地理概念的本體屬性不需保證它是另一地理概念的本體屬性;

(d) 不同概念的本體屬性的值的組合,應能反映出某個(gè)相應的概念,并能區別不同的概念,不產(chǎn)生二義性。本體模型中的叉素示例參見(jiàn)附錄 B。

6.5實(shí)例

作為概念所表示的具體對象,某類(lèi)地理要素的所有實(shí)例給出了此要素所指概念的外延,如:“湖泊”要素類(lèi)的數據庫組成了“湖泊”概念的外延。實(shí)例是本體模型的可選項,通過(guò)URI來(lái)指向某個(gè)或某些實(shí)例。

7.1 構建本體模型的基本準則

構建基礎地理信息本體模型應依據以下基本準則:

a) 無(wú)歧義性?；A地理信息本體應明確無(wú)歧義的表達所定義術(shù)語(yǔ)的內涵。

b) 客觀(guān)性。所定義的要素類(lèi)型應來(lái)自地理信息領(lǐng)域或實(shí)際的表達需求,且該要素類(lèi)型的定義應獨立于這個(gè)需求。

c) 一致性?；A地理信息本體的表達與實(shí)現應保證前后一致,由其推斷出的要素類(lèi)型定義應與其自定義的要素類(lèi)型定義相一致。

(d) 可擴展性。在不改變已構建好的本體中的原有定義的前提下,應以其中存在的詞匯為基礎定義新的術(shù)語(yǔ)。

e) 最小編碼偏差?；A地理信息本體應處于知識的層次,其表示形式的選擇不應只考慮表示上或實(shí)現上的方便,地理信息本體的編碼偏差應控制在盡可能小的范圍內。

f) 最小本體承諾?；A地理信息本體在提供必需的共享知識的條件下,宜有最小的本體承諾。即其應對所表達的對象產(chǎn)生盡可能少的推斷,而讓共享者按照他們的自身需求去進(jìn)行專(zhuān)門(mén)化和實(shí)例化。

g) 概念名稱(chēng)命名標準化。在構建概念時(shí)宜使用標準術(shù)語(yǔ)。

7.2 概念的層次劃分

本體模型中概念間的層次除按照GB/T13923中的分類(lèi)層次外,還可按一定的原則進(jìn)行上下位層次劃分。劃分的原則如下:

(a) 由某一個(gè)上位類(lèi)劃分出的下位類(lèi)的總范圍應該上位類(lèi)的范圍相同;

b) 當某一個(gè)上位類(lèi)劃分成若干個(gè)下位類(lèi)時(shí),應選擇同一種劃分視角;

c) 分類(lèi)應從高位向低位依次進(jìn)行,不應有跳躍;

(d) 各概念賦予唯一標識時(shí),該唯一標識宜作為該概念的一項體屬性存在,概念代碼編碼方式宜符合 GB/T 13923和GB/T25529;

(e) 概念名稱(chēng)應符合GB/T13923 和GB/T25529的要求,所定義的概念與以上標準中有相對應的,應使用以上標準中的概念名稱(chēng)。

原文鏈接：

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