基于遥感影像的地理本体建模和动态发布方法

摘要

本发明公开了一种基于遥感影像的地理本体建模和动态发布方法，包括步骤：在发送服务器端的地理本体系统中选择与用户设置的用户领域信息相近的领域；从相近领域的多个遥感对像中选择与用户定义的概念同类的遥感对象；当所有遥感对象属于相近领域的同一概念时，用户定义的概念与相近领域的同一概念构成同义关系，进行同义处理，否则，用户定义的概念为相近领域的不同概念的上义词，进行上义处理；保存F.xml文件，修改文件的属性为只读；当Agent1判断出文件的属性为只读时，发送文件内容；当Agent2收到内容后，将内容写入本地F.xml文件。本方法可避免只依靠少数领域专家建模而导致的周期长和难于控制质量的缺陷。

说明书

技术领域

本发明涉及空间信息领域，特别涉及基于遥感影像的地理本体建模和动态发布方法。

背景技术

随着空间信息应用的扩展与深入，其覆盖地域、涉及领域不断扩大。由此导致分布异构空间信息资源不断更新与扩展，加剧了空间信息资源及其关联关系动态演化的趋势；同时，空间信息资源的成长性和自治性使得语义模型只能保持动态稳定。因此，在开放、动态变化的网络环境中，寻找一个可行途径，建立相对稳定的空间信息语义描述，是对空间信息进行有效组织和管理所必须应对的挑战。

国内外许多专家学者进行了大量有益的探索，其中利用地理本体成为解决问题的一种主要手段，例如Gruber提出的构造本体五项原则，斯坦福大学的七步法堪称此类方法的代表，上述方法共同特征是领域专家为主导，根据领域概念系统的内在结构定义本体；国内学者也进行了相应的研究工作，如黄茂军，杜清运等提出借助于部分-整体学、位置理论以及拓扑学这3个理论工具，构造出形式化的空间特征以及空间关系公理，使Web本体语言(OWL)构建的地理本体可以表达其空间特征概念，重建概念之间的联系形成语义关系，但大都存在如下缺点：

1)本体系统的质量完全取决于领域专家的主观因素，依赖先验知识的支撑；

2)开发周期长，开放性差，难于适应动态、分布和变化的环境。

因此，为了摆脱上述困难，急需一种地理本体建模和发布的新方法，为实现空间信息基于语义的共享开辟新途径。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于遥感影像的地理本体建模和动态发布方法，地理本体建模工作主要依靠大量一般用户的查询完成并进行动态发布，避免只依靠少数领域专家依赖主观因素建模而导致的周期长和难于控制质量的缺陷，保障了地理本体系统的开放性，并能够

对动态、发布环境进行及时的响应。

为了实现上述目的，本发明提供了一种基于遥感影像的地理本体建模和动态发布方法，包括步骤：

用户设置用户领域信息，并在发送服务器端的至少两个不同领域的地理本体系统中选择与所述用户领域信息相近的领域；

用户定义本领域的概念，从所述选择的相近领域的多个遥感对像中选择与所述定义的概念同类的遥感对象；

当选择的所有遥感对象属于所述相近领域的同一概念时，确定用户定义的概念与所述相近领域的同一概念构成同义关系；当用户所属领域对应的XML文件没有所述定义的概念时，建立用户定义的概念，并新建名称为“同义”的节点，在“同义”节点中新建一个子节点，该子节点用同义概念命名，在该子节点内加入数量参数和比值参数，其中数量参数表示相近领域的某一概念被认为与用户设定概念为同义关系的次数，比值参数表示数量参数与用户设定概念被选择的总次数的比值；当用户领域对应的XML文件有所述定义的概念时，根据用户的选择次数更新数量参数，重新计算比值后更新比值参数；

当选择的遥感对象分别属于所述相近领域的不同概念时，确定用户定义的概念为所述相近领域的不同概念的上义词；当用户所属领域对应的XML文件没有所述定义的概念，建立用户定义的概念，并新建名称为“下义”的节点，在“下义”节点中建立若干子节点，所述子节点分别用相近领域的不同概念作为用户定义概念的下义概念，用下义概念加上顺序号进行命名，在所述子节点内均加入数量参数，数量参数为出现某下义概念的次数；当用户本领域对应的XML文件有所述定义的概念时，用下义概念的次数更新此节点的数量参数；

保存用户所属领域对应的XML文件，修改所述XML文件的属性为只读；

所述发送服务器端的智能体每隔预定时间获取所述XML文件的属性，当所述XML文件的属性为只读时，发送所述XML文件的内容；

接收服务器端的智能体监视是否收到发送服务器端的智能体发送的内容，当收到所述内容时，将所述内容写入本地XML文件。

与现有技术相比，本发明基于遥感影像的地理本体建模和动态发布方法的优点是：

1、利用领域用户的在遥感影像上的查询行为，实现地理本体建模，避免了依赖少数专家建立地理本体时，周期长，主观性强的缺陷；

2、实现了新领域中概念与系统内特定本体(如林业或土地利用本体)的概念之间语义关系的形式化，为进行语义推理奠定了基础，实现了新领域概念与系统内所有本体系统之间的语义切换，增强了不同领域本体系统互操作的能力；

3、通过Agent实现本体系统的动态发布，提高了地理本体的应用范围和使用效率。

通过以下的描述并结合附图，本发明将变得更加清晰，这些附图用于解释本发明的实施例。

附图说明

图1为本发明基于遥感影像的地理本体建模和动态发布方法的流程图。

具体实施方式

现在参考附图描述本发明的实施例，附图中类似的元件标号代表类似的元件。

参考图1，本实施例基于遥感影像的地理本体建模和动态发布方法，包括如下步骤：

步骤S1，用户设置用户领域信息(UserField)，并在已经详细分类并建立了彼此语义关系的至少两个领域的地理本体系统中(如林业或土地利用领域中)选择与用户领域信息(UserField)相近的领域(Field)登录，进入由不同类型遥感对象组成的可视界面，准备建立用户领域与服务器内置地理本体代表的领域之间的语义关系，其中可视界面上的遥感对象已经用相近领域(Field)的地理本体进行了分类；

步骤S2，用户定义一个本领域的概念(暂以NewClass命名)，在可视界面的多个遥感对像上选择与所述定义的概念(概念NewClass)同类的遥感对象(如林木)，所述选择出的遥感对象构成集合；

步骤S3，判断所述集合中的所有遥感对象是否属于步骤S1中选择的相近领域(Field)的同一概念(以Class1表示)，若是，转入步骤S4；若否(遥感对象集合中的对象分别属于相近领域(Field)的不同概念，如D1、D2和D3等)，转入步骤S8；

步骤S4，确定用户定义的概念(概念NewClass)与所述相近领域(Field)的同一概念(概念Class1)构成同义关系；

步骤S5，打开用户领域(UserField)对应的XML文件(以F.xml命名)，判断F.xml文件有无所述定义的概念(概念NewClass)，如果无，继续步骤S6，如果有，转步骤S7；

步骤S6，建立NewClass概念，新建名称为“同义”的节点，在“同义”节点中新建一个子节点，该子节点用概念Class1命名，在该子节点内加入数量参数(count)和比值参数(ratio)，其中数量参数(count)表示相近领域的Class1概念被认为与用户设定概念(NewClass)为同义关系的次数，比值参数(ratio)表示count参数与用户设定概念(NewClass)被用户领域内所有用户选择的总次数的比值，比值用于定量描述用户设定概念(NewClass)与Field领域的Class1概念之间语义关系的置信度，转步骤S12；

步骤S7，根据用户的选择，按照步骤S6的方法，更新数量参数(count)、计算比值参数(ratio)，刷新两个参数的值，转步骤S12；

步骤S8，确定用户定义的概念(概念NewClass)是所述相近领域(Field)的不同概念(概念D₁、D₂和D₃)的上义词；

步骤S9，打开用户领域(UserField)对应的XML文件(以F.xml命名)，判断F.xml文件有无所述定义的概念(概念NewClass)，如果无，继续步骤S10，如果有，转步骤S11；

步骤S10，建立NewClass概念，新建名称为“下义”的节点，在“下义”节点中建立若干子节点，子节点的名称分别用步骤S3中概念D₁、D₂和D₃等命名，作为用户定义概念(NewClass)的下义概念，并在这些子节点内均加入数量参数(count)，数量参数(count)为出现下义概念的次数，用于记录用户的选择偏好，转步骤S12；

步骤S11，用下义概念的次数更新各自对应节点的count参数，此参数记录用户的选择偏好，继续步骤S12；

步骤S12，保存F.xml文件，修改所述F.xml文件的属性为只读(为动态发布进程提供启动条件)；

步骤S13，用户登录的服务器(服务器1)端的Agent1(智能体1)每隔时间T获取所述F.xml文件的属性；

步骤S14，判断所述F.xml文件的属性是否为只读，若是，继续步骤S15，如果否，转步骤S13；

步骤S15，Agent1发送所述F.xml文件的内容，转步骤S13(Agent1重新读取、判断文件属性，为下一次的传输做准备)；

步骤S16，接收服务器(服务器2)上处于阻塞状态的Agent2(智能体2)监视是否收到Agent1发送的内容；

步骤S17，当处于阻塞状态的Agent2收到Agent1发送的内容时，Agent2的状态改为畅通状态；

步骤S18，Agent2将所述内容写入本地XML文件(以F.xml文件命名)，Agent2的状态改为阻塞状态，转步骤S16(Agent2重新接收消息，为下一次传输做准备)。

由上述技术方案可知，本发明基于遥感影像的地理本体建模和动态发布方法主要是考虑到第三方专业人员(系统包含两个详细分类的领域，如林业和土地利用)对当前浏览信息的视角(S1)，通过在遥感影像中选定部分地类作为样本集(步骤S2)，然后根据用户领域的分类标准对样本进行定义(属于自己部门的哪些或哪个地类)，系统分析其选定的样本集，统计其在已知领域中的分类情况：如果样本集所有样本均对应已知领域的同一个类，则用户定义的类与之是同义关系(S4)；如果样本集包含多个已知领域的类，则用户定义的类与之是上义关系(步骤S3)。然后统计用户领域所有的查询结果，并写入到XML文件中(S5至S12)，形成一个用户领域概念与已知领域概念之间语义关系的词典，从而建立两个领域地理本体之间的关系。系统将实时动态地把更新过的XML文件发送到其他节点，实现语义的共享(S13至S18)。本方法通过一般用户的查询过程，利用多尺度的遥感数据，自动建立不同领域分类标准中概念与特定领域概念之间的语义关系，并通过智能体(Agent)自动地对外发布。

本发明基于遥感影像的地理本体建模和动态发布方法的优点是：

1、通过步骤S1至S11，利用领域用户的在遥感影像上的查询行为，实现地理本体建模，避免了依赖少数专家建立地理本体时，周期长，主观性强的缺陷；

2、通过从S12获得的xml文件，实现了新领域中概念与系统内特定本体(如林业或土地利用本体)的概念之间语义关系的形式化，为进行语义推理奠定了基础，实现了新领域概念与系统内所有本体系统之间的语义切换，增强了不同领域本体系统互操作的能力；

3、在S13到S18的步骤中，通过Agent实现本体系统的动态发布，提高了地理本体的应用范围和使用效率。

下面以一个具体的例子来说明本发明基于遥感影像的地理本体建模和动态发布方法的原理。

规划领域用户登录林业本体库(步骤S1)，应用本发明的技术路线，试图建立规划地理本体中“林木”与林业地理本体中相关概念的语义关系；

″林木″为用户确定的在规划部门中的概念，设用户选择在遥感影像中选择了100个林木对象集合(步骤S2)；

sum属性表示此概念被不同用户选择的总次数，假设100次，“同义”节点表示规划的“林木”在林业部门同义概念的集合，sum表示被认定同义关系次数(即用户设定概念被用户领域内所有用户选择的总次数)，假设90次，其中80次选定的遥感对象集合对应林业领域的有林地，10次选定的遥感对象集合对应林业领域的疏林地(步骤S3)；

″有林地″是林业部门的概念，被认为与规划部门“林木”是同义(步骤S4)；

打开XML文件(步骤S5)，新增加林木概念并增加两个参数count(为相近领域的某一概念被认为与用户设定概念为同义关系的次数)和ratio(为county参数与参数sum的比值)，count表示次数80次，ratio表示比例80％；

″疏林地″是林业部门的概念，被认为与规划部门“林木”是同义，count表示次数10次，ratio表示比例10％(步骤S6)；

在100次确定“林木”概念时，有10次选中的遥感对象遥感对象集合中对象不全对应同一概念(步骤S8)，其中乔木林出现10次，红树林出现6次，竹林出现7次；

打开xml文件，(步骤S9)增加下义节点，并建立乔木林、红树林和竹林三个子节点，每个子节点内增加参数count并填入对应概念对象的数量(步骤S10)；

至此，系统自动建立如下“规划.xml”文件：

文件首先描述语义关系是哪两个相关的领域之间发生的，如规划领域与林业。然后，用户从自己的领域定义一个概念，比如林木，用sum属性表示此概念被认定次数，假设100次。

在林木概念之下，建立两个节点，分别命名为“同义”和“下义”。

其中“同义”节点表示“林木”在林业部门同义概念的集合，假设一共有90次被认定同义关系次数。该节点下，包含用户选择的相近领域中两个和林木同义的概念：有林地和疏林地，分别有两个参数cout和ratio，如果林地有80次被认定是规划领域林木的同义词，则其ratio值为80％(80/100)，同理，疏林地如果10次被认为是林木的同义词，其ratio值为10％(10/100)，显然，虽然来自林业领域的有林地和疏林地都被认为是用户领域中林木的同义词，但有林地与林木是同义关系的置信度更高；

至于下义节点，表示用户领域的“林木”概念在林业部门下义概念的集合如果在100次确定“林木”概念时，有10次选中的遥感对象不全是同一概念，其中乔木林出现10次，红树林出现6次，竹林出现7次，则下义节点内包含三个子节点：乔木林、红树林和竹林，分别包含参数count，存储各自出现的次数。

保存文件“规划.xml”文件并修改其文件属性为读，为动态发布进程提供启动条件(步骤S12)；

服务器1端的Agent1中负责循环(每隔时间60秒)判断一下“规划.xml”文件的属性(S13)，如果文件属性为只读，则它会停止循环判断的行为，启动修改文件属性的行为(步骤S14)；

启动的发送文件行为会将“规划.xml”文件的内容作为与服务器2上的Agent2之间传输消息的内容，发送到Agent2；然后重新启动判断文件属性的行为，为下一次的传输做准备(步骤S15)；

服务器2端的Agent2中有一个接收消息的行为，它会一直处于阻塞状态，直到接收到消息(S16)；

如果消息内容不为空，Agent2会启动写入本地“规划.xml”文件的行为(步骤S17)；

Agent2读出消息的内容，并将内容作为内容码写入本地“规划.xml”文件中。最后会重新启动接收消息的行为，为下一次传输做准备(步骤S18)。

以上结合最佳实施例对本发明进行了描述，但本发明并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本发明的本质进行的修改、等效组合。