开放政府数据背景下航运关联数据的构建与应用研究

摘要

随着大数据时代的到来，各国政府相继提出本国的大数据发展战略，“开放政府数据”就是其中一项重要的举措。2013年G8共同签署的《开放数据宪章》中，“交通”被列为14个高价值开放领域之一，而航运作为交通领域最大的货运承载方式与空运和陆运相比更具优势，成为各国政府数据开放的重点。
　　当前，我国的航运开放数据存在着开放程度低、多源异构和数据碎片化等问题。为进一步提升航运数据的开放程度、发掘航运数据的潜在价值、促进航运数据的有效利用，本文通过语义网技术构建航运关联开放数据并建立其基础上的数据语义聚合应用，具体内容如下:
　　(1)对国外政府及交通领域数据开放的实践现状进行调研，在此基础上，立足于我国航运数据开放实践过程中的问题分析，确定采用由万维网创始者蒂姆·伯纳斯-李提出的“关联数据”作为提升我国航运数据开放水平的解决方案，即构建航运关联数据，明确了本文的工作内容和工作重点。
　　(2)航运关联数据的构建离不开生命周期模型的支持，为此，在现有生命周期模型的基础上，提出本体驱动的生命周期模型，并对模型的设计思路、主要内容及整体优势进行介绍与分析。该模型不仅充分融合了本体对关联数据构建过程的语义导向性，更全面覆盖数据关联化和开放化所需的核心阶段和关键步骤，为航运关联数据的有序和有效构建提供了方法论指导。
　　(3)为了配合航运关联数据的构建过程并解决航运原始数据的多源异构问题，引入了本体机制并构建了航运本体。在此过程中，遵循本体的可复用原则，通过借鉴本体设计模式的最佳实践实现了航运本体的规范性设计与构建，并给出其形式化编码、知识化组织及元数据描述的结果，充分发挥了本体特有的领域性、规范化、形式化、富语义和互操作等优势特性。
　　(4)依据本体驱动的生命周期模型完成航运关联开放数据的构建与发布。除了实现关联数据5星评级模型推荐的步骤外，还通过“附加元数据”操作为数据集添加了自描述与溯源两类元数据信息，并参照DCAT标准开发了航运开放数据平台;提出并实现两种语义链接的构建方法，促进了链接构建向自动化和批量化的方向转变。从本质上讲，该过程是原始数据不断向关联数据转换进而向关联开放数据进阶的过程，较好地解决了航运数据的碎片化问题，为构建航运数据的高级语义应用奠定了坚实的基础;
　　(5)以航运数据的语义聚合为应用场景，分别执行基于语义扩展、语义浏览和语义可视化的三种聚合操作，实现了航运数据在纵向深度、横向广度和规律显性化方面的聚合应用，体现了本体语义和关联链接在实现航运数据一站式获取与使用方面的优势，从实践的角度验证了航运关联数据构建结果的有效性其实际的应用价值。
　　本文的研究工作为我国政府进一步推进航运数据开放的行动提供了一套切实可行的作法，也为其它领域的数据开放实践提供了一定的借鉴与参考。

目录

声明

摘要

1．1研究背景及意义

1．1．1研究背景

1．1．2研究意义

1．2国内外研究现状

1．2．1开放数据研究现状

1．2．2关联数据研究现状

1．3问题调研与分析

1．3．1国外政府及交通数据开放

1．3．2我国航运数据开放及问题

1．4研究思路与组织结构

1．4．1研究思路

1．4．2组织结构

第2章本体驱动的关联数据生命周期模型

2．1相关概念介绍

2．2典型的生命周期模型

2．2．1数据的生命周期模型

2．2．2开放数据的生命周期模型

2．2．3关联数据生命周期模型

2．3本体驱动的生命周期模型

2．3．1模型的设计思路

2．3．2模型内容

2．3．3模型的优势分析

2．4本章小结

第3章基于设计模式的航运本体构建

3．1本体构建方法

3．1．1本体设计模式概述

3．1．2典型的本体设计模式

3．1．3基于设计模式的本体构建方法

3．2航运本体的构建

3．2．1类的构建

3．2．2关系的构建

3．2．3属性的构建

3．2．4航运本体的总体结构

3．3航运本体的形式化表示

3．4基于SKOS的航运知识组织系统

3．5航运本体的元数据描述

3．6本章小结

第4章航运关联开放数据的构建与发布

4．1关联数据的构建准备

4．1．1原始数据采集

4．1．2资源URI设计

4．1．3数据RDF化

4．2关联数据的正式发布

4．2．1执行发布过程

4．2．2附加元数据

4．2．3开放数据集

4．3语义链接的构建

4．3．1语义链接的构建概述

4．3．2基于本体推理的链接构建

4．3．3基于属性相似度计算的链接构建

4．4本章小结

第5章航运数据的语义聚合应用

5．1语义聚合研究综述

5．1．1研究综述及评述

5．1．2航运数据的聚合现状分析

5．1．3基于关联数据的聚合优势

5．2语义聚合框架及方案

5．2．1语义聚合框架

5．2．2语义聚合方案

5．3航运关联开放数据的语义聚合实现

5．3．1基于语义扩展的聚合

5．3．2基于语义浏览的聚合

5．3．3基于语义可视化的聚合

5．4本章小结

第6章结论与展望

6．1研究结论

6．2研究展望

参考文献

攻读学位期间公开发表论文

致谢

作者简介