城市快速路网ITS本体数据集成研究

摘要

随着城市化进程加快和汽车普及，我国城市交通问题日趋严重。为了有效缓解城市交通问题，许多大中城市均大力度、高标准地建设城市快速路。目前，城市快速路已成为我国城市道路网络的主骨架，在提高城市交通运输服务水平、有机连通和高效协调城市不同功能区域方面起着重要作用，成为影响城市功能发挥和可持续发展的关键。但是，如何将城市快速路网ITS中分散、异构的交通数据有效集成起来，成为目前城市快速路网信息化建设所面临的核心问题。论文结合西安城市快速路网，深入研究了交通数据元、本体模型、本体语义集成方法及框架等城市快速路网ITS语义集成关键技术，开发了ITS本体数据集成平台的原型系统，对于实现城市快速路网的交通信息共享、大区域交通协同调控、交通运输服务水平提升、整体效益和安全性具有重要意义。论文的主要研究工作和成果如下：
　　1、根据城市快速路网运营管理的实际需求，对交通运输部《交通信息基础数据元集》标准（编号JT/T697）进行增补，设计了交通监控、交通突发事件与应急处置两方面的交通数据元。增补后的交通数据元集作为城市快速路网ITS共享数据本体建模的数据来源。以该数据元集合作为指导，设计了西安城市快速路网ITS的支撑数据库。
　　2、通过提取 JT/T697标准中交通数据元的蕴含语义，基于推荐上层本体SUMO建立了城市快速路网共享交通信息的本体模型，并利用Protégé工具开发了OWL语言表达的本体规范文件。相比于JT/T697标准中原子性的数据元，该本体具有更好的交通信息数据的语义化表达能力，从而更好地支撑城市快速路网ITS语义集成。
　　3、针对城市快速路网普遍存在的多源异构交通数据难以充分共享的问题，提出一种了ITS本体数据集成框架。该框架通过D2RQ本体映射将分散、异构的交通数据源映射为具有一致语义的本体数据片断，并通过JENA本体推理将原本分散的本体数据片断融合为统一的数据语义视图，允许上层交通信息服务更为顺畅地共享数据和更加智能地操作数据。
　　4、利用Redhat JBoss开发与部署环境，从共享本体开发、本体数据映射文件设计和本体中间件开发等方面完成了城市快速路网 ITS数据集成原型系统的实现。该系统符合“平台+应用”模式，中心数据服务平台具有集群机制和大规模计算能力，可满足海量数据处理、大量并发访问的需要，向上支撑多样化的、面向用户定制的“智慧”交通信息化应用。

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第1章 绪 论

1.1 选题背景和研究意义

1.2 城市快速路的发展概况

1.3 ITS本体数据集成国内外研究现状

1.4 主要研究内容及章节安排

1.5 论文主要创新点

1.6 本章小结

第2章 ITS本体语义集成的理论基础

2.1 本体概念

2.2 本体技术体系

2.3 城市快速路网ITS本体语义集成

2.4 本章小结

第3章 城市快速路网交通数据元设计

3.1 交通数据元标准JT/T 697解读

3.2 交通监控数据元

3.3 交通突发事件与应急处置数据元

3.4 西安城市快速路网的数据元应用

3.5 本章小结

第4章 城市快速路网ITS本体建模及开发

4.1 ITS本体建模原则与方法

4.2 交通数据元的本体语义分析

4.3 基于交通数据元的ITS本体建模

4.4 基于Protégé的OWL格式本体开发

4.5 应用实例分析

4.6 本章小结

第5章 城市快速路网ITS本体语义集成

5.1 ITS本体语义集成框架

5.2 基于D2RQ的ITS本体数据映射

5.3 基于JENA的ITS本体数据推理

5.4 本章小结

第6章 城市快速路网ITS本体数据集成平台及应用

6.1 ITS本体数据集成平台的总体框架

6.2 基于JBoss的平台系统实现

6.3 ITS本体数据集成平台的上层应用

6.4 本章小结

第7章 结论与展望

7.1 研究工作总结

7.2 进一步的研究工作

参考文献

攻读博士学位期间发表的学术论文

攻读博士学位期间参与完成的课题

致谢