自然语言描述的空间规则结构化解析及模型研究——以城市规划领域规则为例

摘要

随着城市规划领域信息化的发展，GIS技术的应用已经渗透到整个规划和管理过程中，与GIS技术的结合使城市规划行业面临新的机遇与挑战。在确定城市空间结构和总体布局方面,城市规划领域规则起着框架及引导作用，如果能将自然语言表达的具有空间特性的领域规则结构化解析成计算机能够理解和处理的语言，并发挥GIS在空间表达上的优势，将拓展领域规则在地理信息系统中的应用，推动GIS的智能化发展。
　　 本文将自然语言理解与知识表达技术引入领域规则解析研究中，构建基于知识单元和空间关系函数、由元组表达的规则解析模型，在规则句法模式基础上结构化知识单元，实现领域规则由自然语言到计算机结构化语言的转换。知识表达基于RuleML，并初步尝试将结构化规则应用于规则动态校验进行模型验证。本文的主要研究内容如下：
　　 （1）自然语言分词及算法研究。在分析目前已有分词算法和领域规则特点的基础上，设计领域规则词典，提出基于字符串的正向最大匹配分词算法，针对领域中出现的大量数值信息，改进数值识别方案。
　　 （2）规则解析模型研究。比较各种知识表示方法的粒度差异，提出基于知识单元的规则划分方法并建立各知识单元的描述模型，将对象单元表示为带有属性约束和空间约束的三元模型；空间关系的描述方案，通过着重比较各种空间关系描述模型在空间拓扑、度量及方位上描述和识别的准确性，提出最符合领域规则空间关系描述的方案。
　　 （3）规则句法模式分析及解析定理制定。对由自然语言描述的规则组成的语料库进行句法模式分析，归纳总结形成句法模式库，进一步提炼形成用于知识单元识别的规则解析定理。在实际处理规则的实验中，又衍生出一系列由特例形成的规则特例解析定理，规范规则处理的方法和步骤。
　　 （4）规则结构化表达研究。基于RuleML 将知识单元进行结构化表达，形成能被计算机识别和处理的规则知识，为下一步规则的应用与基于规则的推理研究奠定基础。
　　 自然语言理解技术架起了自然语言与结构化语言之间的桥梁，本文提出的解析模型和解析定理尝试让计算机能“读懂”规则，并将这些空间规则应用于城市规划设计与管理，促进城市规划信息化和GIS智能化。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：图表目录

声明

1 绪论

2 领域规则空间关系描述模型

3 规则解析模型的建立

4 基于解析模型的规则解析研究

5 规则结构化表达

6 结论与展望

参考文献

在读期间发表的学术论文及研究成果

致谢