本文選題：地理空間語義理解　切入點：語義分類　出處：《武漢大學》2014年博士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：隨著泛在信息時代的來臨,無處不在的地理空間信息正在改變我們的生活以及理解世界的方式。地理空間信息不斷跨領域應用,逐漸催生出以人為本,以用戶為中心的實時、動態(tài)的地圖需求。而在此應用過程中,地理信息人機交互與知識共享的需求日益增長,存在以下幾個亟需解決的問題。其一,如何增強不同領域專家對相同地理概念的理解,解決基礎地理信息分類當中存在的語義交叉與重疊問題；其二,針對不同地理信息標準相互兼容性差等多源空間數(shù)據(jù)的異質問題,如何開展多源地理信息語義融合研究,并解決在地理概念規(guī)模增長背景下,如何削減融合復雜性問題；其三,在地理空間語義分類與融合過程中,如何判定不同地理概念之間的語義關系。 針對上述問題,本文以基礎地理信息語義分類與多源地理空間信息語義融合研究為切入點,基于形式概念理論、粒計算及描述邏輯等理論,深入開展相關研究,并著重研究了當前國家基礎地理信息陸地水系分類問題,多源地理空間信息語義融合的粒度性問題,以及基于描述邏輯的地理空間語義推理問題。 總結全文,文章主要研究內容如下： (1)全面梳理了當前地理空間語義的分類、融合以及地理空間語義相關應用領域的應用進展。通過比較分析,指出當前地理空間語義較少關注地理信息分類標準化、語義粒度性及非數(shù)值性地理概念匹配問題。在此基礎上,提出了本文總體研究結構框架及主要研究內容。 (2)分別從地理本體、描述邏輯及OWL描述語言等方面,對地理空間語義形式化表達基礎理論展開剖析。采用BFO的頂層地理本體框架,結合OWL語言對基礎地理信息當中的相關地理概念進行語義描述,構建了一個基礎地理信息的行政區(qū)劃本體。 (3)針對基礎地理信息標準(GB/T13923—-2006)當中依然存在概念同名與語義交叉重疊等異質問題,提出了一種新的陸地水系地理要素的語義分類方法。通過引入相關領域的語義描述來消除標準分類當中的語義交叉與重疊問題,借助形式概念分析的方法,抽取多源地理空間概念語義,構建融合概念格,經(jīng)專家判讀選擇格結點,通過格-樹轉化方法,消除概念內涵的直接傳遞關系,最后構建新的分類層次。該方法是對當前形式概念分類方法的一種擴展與完善。 (4)針對多源地理空間數(shù)據(jù)語義融合復雜性問題,提出了地理空間語義融合的�；碚�。從概念外延角度,提出了地理概念的模糊等價粒度劃分方法;從概念內涵角度,提出了一種基于熵權概念格的地理空間語義粒度約簡方法。以國家基礎地理信息與水利工程領域水系數(shù)據(jù)為例,開展了系列融合對比實驗,并對不同閾值條件下的約減效果進行了分析。該方法符合地理世界的尺度認知,顧及了地理概念不同內涵的重要性,這在地理空間語義融合領域是一種有益嘗試。 (5)針對傳統(tǒng)基于概念相似度匹配研究,存在計算誤差等問題。設計了一種描述邏輯地理空間語義推理方法,對不同地理空間對象的概念與角色等語義關系進行判定。以GB/T13923-2006與GB/T21010-2007分類標準當中的部分農林用地分類部分術語為例,開展了推理實驗,在一定程度上解決了概念與角色匹配過程中出現(xiàn)的沖突、覆蓋重疊等問題。該方法具有邏輯的精準性,不針對具體的應用領域,一些形式推理規(guī)則具有一定的普適性。 從語義理解角度,對地理空間語義分類與融合問題開展研究,旨在服務于地理信息共享與互操作。本文的理論構想與技術實踐,一方面,拓展了地理空間語義的理論體系,并為地理空間語義進一步應用在下一代空間數(shù)據(jù)庫與地理信息服務網(wǎng)絡等方面奠定堅實基礎；另一方面,文章中提出的一些理論與方法,對地理空間語義分類與融合問題求解是一種全新視角,可為相關研究提供參考。
[Abstract]:With the advent of ubiquitous information era, geospatial information everywhere is changing our life and the way of understanding the world. Geospatial information continue to cross domain application, has spawned a people-oriented, user centered real-time, dynamic map needs. In this application, the requirements of geographic information interaction and knowledge sharing the growing, there are several problems to be solved. One is how to enhance the experts in different fields of the same geographical concept, to solve the problems of semantic overlap based geographic information classification; second, aiming at the problems of different heterogeneous geographic information standard mutual compatibility of multi-source spatial data, how to carry out the multi-source geographic information semantic fusion research, and solve the geographical concept of scale growth in the background, how to reduce the complexity of the fusion problem; third, in geography In the process of spatial semantic classification and fusion, how to determine the semantic relationship between different geographical concepts.
Aiming at the above problems, this paper based on geographic information semantic classification and semantic multi-source geospatial information fusion research as the starting point, the theory of formal concept based on Granular Computing and description logic theory, carry out the related research, and focuses on the current national basic geographic information system of land classification problem, the problem of information granularity semantic fusion of multi-source the geographical space, and based on the description logic of geospatial semantic reasoning problems.
The main contents of the article are as follows:
(1) a comprehensive classification of the spatial semantic, application integration and geospatial semantic related applications. Through comparative analysis, pointed out that the current pay less attention to the geospatial semantic geographic information classification and standardization, semantic granularity and non numerical geographical concept matching problem. On this basis, put forward the main research contents study on the structure and the overall framework of this paper.
(2) from the geographic ontology, description logic and OWL description language and other aspects of the geospatial semantic representation theory are explored. The use of the top-level geographic ontology framework BFO, combined with the geographical concept of the basic geographic information of the OWL language to describe the semantic construction of administrative divisions, a body of Fundamental Geographic information.
(3) the basic geographic information standard (GB/T13923 - -2006) which still exists with the same name as the concept of semantic overlapping heterogeneous problems, put forward a new method of semantic classification of land system of geographical factors. Through the introduction of semantic description of related fields to eliminate the semantic overlap problem of standard class, by means of the form concept analysis, concept extraction of multi-source geospatial semantic fusion, constructing concept lattice, the lattice node selection expert interpretation, through the lattice tree transformation method to eliminate the direct transfer relationship concept, finally built a new classification. This method is perfect and an extension of the current form of the concept of classification.
(4) to solve the problem of multi-source spatial data fusion complexity, propose geospatial semantic fusion granulation theory. From the concept angle, puts forward the fuzzy equivalent granularity of geographical concepts; from the concept angle, proposes a reduction method of semantic granularity entropy concept lattice based on national geographic space. The basic geographic information and data stream field of water conservancy project as an example, to carry out a series of experiments and the fusion, different threshold reduction effect is analyzed. The method accords with the cognitive scale geography of the world, and the importance of Gu geographical concept of different connotation, it is a beneficial attempt in the field of geospatial semantic fusion.
(5) according to the research, based on the traditional concept similarity, the calculation error problem. Design a description logic semantic geospatial reasoning method to judge the different geographical object concept and role semantic relations. Land use classification terminology case study on GB/T13923-2006 and GB/T21010-2007 and part of the standard, carry out the experiments in a certain extent to solve the conflicts, the concept and role in the process of overlapping problems. This method has accurate logic, not for specific applications, some form of reasoning rules are universal.
From the perspective of semantic understanding, research on the problem of geospatial semantic classification and fusion, to serve the geographic information sharing and interoperability. On the one hand, the theory and practice of technology, and expand the theoretical system of geospatial semantic, and geospatial semantic further lay a solid foundation in the next generation of spatial database with the geographic information service network etc; on the other hand, some theories and methods proposed in this paper, the spatial semantic classification and fusion problem solving is a new perspective, which can provide reference for the related research.

【學位授予單位】：武漢大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：P208

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