论文部分内容阅读
遥感信息与知识共享是推动遥感应用普及发展的必要条件,是牵引遥感技术水平不断提高的动力平台,是天地一体化遥感技术系统链中的重要环节。以网络技术和数据库技术为基础,以元数据辅之以地理信息系统技术的查询检索为基本手段的共享机制,提高了遥感数据分发的广泛性和快捷性,从而实现了遥感数据在一定条件下的共享。这种当前广为应用的共享体制最大的特点是:共享是单一的和数据层面的共享,缺乏信息与知识共享的理论模型和主动机制。
为了解决遥感信息与知识共享这一遥感技术和应用发展中的重要需求问题,本文研究了信息和人工智能领域中的研究热点--本体理论,开展了本体在遥感信息与知识共享领域的共享机理和应用模型的深入研究。本文首先在国家空间信息基础设施基础上增加了语义描述层,建立了基于本体的语义遥感信息与知识共享的系统模型,在语义层次上统一了遥感信息与知识的共享。然后研究了多策略的本体匹配技术,以解决遥感信息与知识共享过程中本体异构性问题。随后,提出了从遥感信息到遥感知识两个层面的共享模型--分布式异构遥感信息语义集成模型与遥感知识网的智能化服务模型。最后,根据上述关键理论技术基础,设计开发了遥感信息与知识共享的语义信息系统原型,验证了本文提出的模型方法的可行性和研究成果的正确性。所开发的原理系统说明了基于本体理论的遥感信息与知识共享技术是可行的,不仅实现了面向用户和面向系统的分布式异构遥感信息语义集成,提高了遥感信息检索的质量,同时也增强了遥感产品处理的智能化水平,满足了遥感用户的个性化遥感产品需求,实现了本论文的研究目标。
本文的主要成果和创新点如下:
1)在国家空间信息基础设施之上增加了语义描述层,提出了“语义遥感信息与知识共享系统”的概念,设计出语义遥感信息与知识共享系统的框架,建立了语义遥感信息与知识共享系统模型,统一了遥感信息与遥感知识共享的基础。这为形成一个用户与系统双向服务、多源多层次的遥感信息与知识共享的一体化基础支持平台和协同工作环境奠定了基础,也为遥感信息与知识共享提供了一条比较新的研究思路和实现途径。
2)针对遥感信息与知识共享过程中存在本体异构问题,设计了多策略本体匹配系统框架,分别利用本体的模式信息与实例信息实现本体的匹配。在基于模式的本体匹配中,利用本体元素的语法信息、结构信息和语义信息,通过计算元素之间的相似度实现了匹配;在基于实例的本体匹配中,引入了朴素贝叶斯理论,将文本属性和数值属性的实例匹配统一转化为朴素贝叶斯分类,为基于实例的本体匹配找到了一种快速而又行之有效的实现方法。
3)在遥感信息共享方面,本文设计出分布式异构遥感信息语义集成模型,通过对关系型数据库模式和本体的语义分析,建立了关系型数据库模式与本体之间的语义转换规则,给出了语义转换规则的形式化表达方法和算法实现,搭建了当今最基础、最广泛的可用信息源与语义信息系统之间的桥梁。研究了从本体匹配关系到映射关系的转换方法,给出了基于一阶逻辑的异构信息语义转换方法及算法,实现了面向用户和而向系统的异构信息语义集成。同时也研究了本体在遥感信息智能查询的应用,提高了信息查询的准确率,降低了漏选率。
4)在遥感知识共享方面,研究了遥感产品处理知识的共享模式,提出了遥感产品处理知识组织模型--遥感知识网,给出了组成遥感知识网的语义WEB服务节点的定义、功能实现方法,分析了遥感知识网在遥感产品生成的作用。遥感知识网使得遥感知识在自动积累的基础上,实现自动聚合、动态更新和自我演化,为智能遥感产品的生成奠定了基础,使遥感数据的智能化处理成为可能。
5)在对语义遥感信息与知识共享的本体模型与关键方法研究的基础上,开发了语义遥感信息与知识共享原理系统,实现了基于本体的遥感卫星数据集成检索和个性化遥感产品生成服务,验证了本文提出的理论模型与实现方法的可行性和研究成果的正确性。