基于地理信息的水网知识图谱构建研究

来源 :兰州交通大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:yigeyige
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水利知识图谱的发展提升了水利行业数据管理的效率。面对在新一代信息浪潮推动下爆发式增长的水利数据管理问题,水利知识图谱展现了其优点:数据不再是以繁琐的方式存在有限的关系型数据库中,而是以一种更加直观和便捷的图模型结构,将数据转化为通俗的语义知识,更符合人的语言认知,并且水利知识图谱基于语义的查询模式使得计算机能够理解、处理和表达语义信息,检索获得更全面、更精确的结果,克服了关键字检索信息不全、质量差的问题,增强用户的搜索质量和搜索体验。回顾分析水利知识图谱国内研究发展与现状可以发现,虽然已有成果在知识服务和查询检索中展现出了良好的应用效果,但现有的水利知识图谱对地理空间知识涉及较少,缺乏对水网对象及其空间关系特征与类型的系统梳理,同时对模式层与数据层的构建大多数采用通用方法,缺少对水网对象及关系特点的考虑,不能适用于所用水网对象及关系的抽象描述与抽取。本文从水利行业地理信息数据着手,采用地理本体建模以及领域知识图谱构建的方法完成对水网地理信息知识图谱的构建工作,主要成果与结论如下:(1)提出了水网地理信息知识图谱模式层构建方法。基于对水利知识中地理实体及对象内容、特征与分类的系统梳理,从地理本体构建的角度,可将涉水对象分为自然水域、水利工程、社会类、位置区划四类;将不同实体抽象为地图中的点、线、面几何要素后,可将水网实体间的空间关系概化为包含、包含于、相交、相接四类,从水利文本中梳理和归一化的语义关系词能够表达水网实体的空间关系;以水网地理本体概念分类成果为基础,可建立类及类层次模块,利用关系归一化成果可建立关系模块,同时以实例链接的方法,能有效地将类模块和关系模块对应起来,进而构建完整的水网地理本体。(2)提出了水网地理信息知识图谱数据层构建方法。首先,根据水网地理对象及关系的水利特征,提出的以实体几何要素间拓扑关系计算的方法适用于从地图数据中抽取实体的空间关系;其次,运用知识映射和深度学习的方法能较好地从水利专业数据库与水利百科文本中抽取实体以及实体间关系。最后,采用的本体融合和批量导入的方法适用于知识融合及知识存储。(3)以潮白河流域为例,构建潮白河流域的水网地理信息知识图谱。设计的图谱实体、关系的查询方法,可有效地查询潮白河流域内的实体对象及其关系;提出的采用拓扑组合推理的方法可检索图谱中非直接关联的两实体之间的间接关系,同时说明了以拓扑关系为基础的图谱知识推理具有可行性以及构建的图谱具有可扩展性。本文提出了在水网地理信息知识图谱模式层构建中融入地理本体建模表达水利对象中的地理实体知识的方法,在数据层构建中采用拓扑计算和语义转换抽取地图数据中实体和关系的方法,经过潮白河流域水网地理信息知识图谱的实例构建与应用,表明本文提出的模式层与数据层构建方法可行、有效,对水利领域综合知识图谱构建及其他领域地理知识图谱构建都具有参考应用价值。
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