基于地理本体的虚拟高速铁路场景对象查询设计与实现

摘要

构建虚拟高速铁路环境系统，对高速铁路运行仿真模拟和管理分析有着显著的意义。但由于高速铁路场景涉及到模型种类繁多、关系错综复杂、领域知识局限等问题，如何有效地统一模型概念、具体地描述模型关系是虚拟高速铁路场景建模的一个关键性问题。地理本体(Geo-Ontology)是特定地理空间信息领域的概念化模型，有助于解决地理信息系统的概念模型、地理信息的表达与语义互操作、空间数据共享及重用、空间信息服务与集成等地理信息科学面临的诸多难题。借用地理本体理论能够将高速铁路领域概括成一组概念与概念之间关系的体系，能够清晰的描述高速铁路场景中模型与模型之间的空间关系和属性关系，实现对模型进行自动化的组合和有效的管理。因此，本文将开展基于地理本体的虚拟高速铁路场景三维对象查询设计与实现研究。
　　 首先对地理本体定义、特征、分类和构建工具与方法进行了系统性分析，探讨了地理本体应用在虚拟高速铁路系统中的优势;其次，分析高速铁路领域知识，提出基于概念层次关系的高速铁路地理本体构建方法，设计高速铁路领域本体的层次关系结构，定义高速铁路地理本体的对象属性和数值属性，并给出高速铁路领域本体实例生成的方法，探讨了本体库维护的策略;然后，在虚拟高速铁路建模系统中，设计关键词查询和鼠标选择查询模式，并给出了对应的查询方法和结构。同时，利用地理本体对概念关系清晰、形式化描述的特点，进一步设计基于地理本体的扩展查询流程，并针对扩展查询中概念的相似性和相关度计算做了详细的说明;最后，使用Protégé软件，利用OWL语言，研发原型系统，按照设计的技术路线和方法对虚拟高速铁路系统中的查询功能进行实现。结果证明，使用本文方法构建的高速铁路地理本体具有良好的可用性，本文开发的虚拟高速铁路查询功能具有良好的可行性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 研究现状

1．2．1 虚拟铁路研究现状

1．2．2 地理本体研究现状

1．3 研究内容

1．4 章节安排

第2章 地理本体构建工具与方法分析

2．1 地理本体定义

2．2 地理本体的分类与组成

2．2．1 地理本体的分类

2．2．2 地理本体的组成

2．3 地理本体的描述语言

2．3．1 本体描述语言分类

2．3．2 OWL语言

2．4 地理本体的构建工具与方法

2．4．1 本体的构建准则

2．4．2 本体建模工具

2．4．3 本体构建的方法

2．5 地理本体在查询应用中的优势

2．6 本章小结

第3章 高速铁路地理本体的建立

3．1 高速铁路地理本体建立方法

3．2 高速铁路领域分析

3．3 高速铁路地理本体的构建

3．3．1 高速铁路地理本体的概念层次构建

3．3．2 高速铁路地理本体的属性描述

3．3．3 高速铁路地理本体的实例生成

3．4 本体库的维护

3．5 本章小结

第4章 基于地理本体的查询设计

4．1 查询系统结构设计

4．2 基于地理本体的扩展查询

4．3 本体概念间的相似度与相关度分析

4．3．1 相似度计算

4．3．2 相关度分析

4．4 本章小结

第5章 虚拟高速铁路建模系统的查询实现

5．1 虚拟高速铁路建模系统简介

5．1．1 虚拟高速铁路场景

5．1．2 虚拟高速铁路建模系统架构

5．1．3 虚拟高速铁路建模系统功能

5．2 基于地理本体的查询实现

5．2．1 查询的数据源

5．2．2 鼠标选择查询

5．2．3 关键词查询

5．3 本章小结

第6章 总结与展望

6．1 结论

6．2 不足与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果