集成本體知識(shí)推理與層次分析的土地評(píng)價(jià)方法及專家系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種集成本體知識(shí)推理與層次分析的土地評(píng)價(jià)方法及專家系統(tǒng)，首先進(jìn)行土地適宜性評(píng)價(jià)任務(wù)本體建模，讀取并存儲(chǔ)于本體庫中；提供專家用戶界面，完成評(píng)價(jià)因子的選取、得分?jǐn)?shù)值，并利用層次分析方法，實(shí)現(xiàn)評(píng)價(jià)因子權(quán)重賦值，進(jìn)一步進(jìn)行基于本體的規(guī)則形式化構(gòu)建，同時(shí)完成入庫處理；在此基礎(chǔ)上，在評(píng)價(jià)應(yīng)用界面，通過數(shù)據(jù)操作模塊提供的空間數(shù)據(jù)查詢接口，選取評(píng)價(jià)區(qū)域，完成評(píng)價(jià)單元數(shù)據(jù)讀取；所獲的評(píng)價(jià)單元數(shù)據(jù)將進(jìn)行本體實(shí)例化處理；同時(shí)，通過用戶選定的評(píng)價(jià)目標(biāo)，從規(guī)則庫中查詢獲取與評(píng)價(jià)目標(biāo)相關(guān)的評(píng)價(jià)規(guī)則；推理引擎將對(duì)本體知識(shí)模型與評(píng)價(jià)規(guī)則進(jìn)行綁定推理，從而獲取推理模型；通過對(duì)推理模型中評(píng)價(jià)目標(biāo)的本體實(shí)例查詢操作就能獲得相應(yīng)評(píng)價(jià)單元的評(píng)價(jià)結(jié)果。
【專利說明】集成本體知識(shí)推理與層次分析的土地評(píng)價(jià)方法及專家系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及土地利用規(guī)劃與知識(shí)工程領(lǐng)域，尤其涉及專家或知識(shí)庫系統(tǒng)于土地利用規(guī)劃的應(yīng)用方法。
技術(shù)背景
[0002]土地資源作為用地之本，是各種作物生長的主要環(huán)境，對(duì)土地利用起著基礎(chǔ)性作用。土地適宜性評(píng)價(jià)用以衡量一定土地類型與利用方式的適合程度，可為因地制宜合理利用土地，編制土地利用計(jì)劃，協(xié)調(diào)人、地、環(huán)境關(guān)系提供科學(xué)依據(jù)，對(duì)于發(fā)揮土地的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益具有十分重要的作用。
[0003]傳統(tǒng)的土地適宜性評(píng)價(jià)主要涉及所需的大量數(shù)據(jù)的收集獲取，評(píng)價(jià)因素分級(jí)與賦值、權(quán)重的確定以及評(píng)價(jià)模型選取等繁瑣的工作。在評(píng)價(jià)工作進(jìn)程中，數(shù)據(jù)收集往往是難度較大且代價(jià)較高的工作內(nèi)容，評(píng)價(jià)因素的選擇以及評(píng)價(jià)因子權(quán)重的確定也較多的依賴于專家知識(shí)的運(yùn)用。土地適宜性評(píng)價(jià)的方法雖多，但由于影響土地質(zhì)量的因素非常復(fù)雜，部分因素及土地屬性數(shù)據(jù)難以定量描述，給土地適宜性評(píng)價(jià)的開展造成了一定的難度；另一方面，很多農(nóng)業(yè)工作者及土地、農(nóng)學(xué)方面的專家，在長期的實(shí)踐工作中積累了大量的非常行之有效的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)。如何合理利用數(shù)據(jù)并與專家知識(shí)充分結(jié)合以進(jìn)行土地適宜性評(píng)價(jià)，是農(nóng)業(yè)知識(shí)管理和土地資源合理利用的一項(xiàng)技術(shù)難題。
[0004]本體作為近年來知識(shí)表示、共享和重用的嶄新方法，被知識(shí)工程、自然語言處理、知識(shí)表達(dá)等人工智能領(lǐng)域廣泛關(guān)注。作為知識(shí)表達(dá)的一個(gè)基本結(jié)構(gòu)，本體將領(lǐng)域知識(shí)的概念和相互之間的關(guān)系進(jìn)行精確的定義，以明確、一致的方式來表達(dá)領(lǐng)域概念內(nèi)涵，將其作為統(tǒng)一的框架以實(shí)現(xiàn)在有著不同需求和不同背景下產(chǎn)生不同觀點(diǎn)的人們之間進(jìn)行通信，以及在不同的建模方法、語言和軟件工具建造的系統(tǒng)之間進(jìn)行互操作。將本體引入知識(shí)庫的知識(shí)建模，建立本體知識(shí)庫，不僅能使知識(shí)具有縱向的類屬分類，還能通過本體術(shù)語間的關(guān)聯(lián)關(guān)系揭不知識(shí)間的內(nèi)在聯(lián)系，有利于知識(shí)庫系統(tǒng)的校核與檢驗(yàn)，有效提聞知識(shí)庫系統(tǒng)的共享與重用性，是解決上述知識(shí)庫系統(tǒng)共享、互操作等問題的有效途徑。
[0005]因此，利用本體知識(shí)表示方式進(jìn)行土地適宜性評(píng)價(jià)專家系統(tǒng)的構(gòu)建，不僅有利于系統(tǒng)知識(shí)庫中知識(shí)的共享與重用，同時(shí)，依據(jù)本體定義的領(lǐng)域知識(shí)，可以在評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)資源不足的情況下，以本體中定性的屬性信息代替評(píng)價(jià)中不可獲取的控制性因子數(shù)據(jù)，這將在一定程度上減少評(píng)價(jià)工作中最為繁瑣的數(shù)據(jù)收集、調(diào)查與處理的工作量。
[0006]對(duì)于本體知識(shí)推理，包含兩種類型的推理，即基于本體的語義推理與基于本體的規(guī)則推理。基于本體的語義推理:主要提供語義上的推理功能，包括本體在構(gòu)件時(shí)的一致性檢查、類的可滿足性檢查、確定類之間的包含關(guān)系、本體之間的蘊(yùn)含關(guān)系檢查，此外其主要的應(yīng)用還在于本體中定義的類、屬性關(guān)系的查詢。基于本體的規(guī)則推理:為了滿足更高的問題求解應(yīng)用需求，在本體之外，進(jìn)一步利用本體概念和關(guān)系進(jìn)行知識(shí)規(guī)則的組織擴(kuò)展，增加應(yīng)用相關(guān)的知識(shí)規(guī)則，以此來提高本體知識(shí)庫的應(yīng)用推理能力。
[0007]本體與規(guī)則結(jié)合推理的時(shí)候，將本體與規(guī)則的結(jié)合方式分為同質(zhì)法與混合法。同質(zhì)法通過定義一種新的語言來實(shí)現(xiàn)規(guī)則和本體的集成，以SWRL為例，它是OWL DL的擴(kuò)展，是一種獨(dú)立本體語言，表達(dá)能力強(qiáng)于OWL DL0由于本體與規(guī)則定義語言同質(zhì)同源，同質(zhì)法在本體與規(guī)則的集成方面有優(yōu)勢(shì)，但是由于規(guī)則描述語言是一種新的語言定義，為了實(shí)現(xiàn)規(guī)則推理，則需要開發(fā)相應(yīng)的推理技術(shù)及推理機(jī)。混合法則是保持本體不變，以本體作為領(lǐng)域概念知識(shí)模型，并利用本體已有的概念與屬性元素，針對(duì)不同的應(yīng)用制定特定的規(guī)則?；旌戏ǖ膬?yōu)點(diǎn)在于可以利用既有的規(guī)則推理工具的語法進(jìn)行規(guī)則的構(gòu)造，并連接相應(yīng)的推理機(jī)進(jìn)行推理。利用Jena推理機(jī)進(jìn)行本體知識(shí)推理，是一種典型的混合法本體與規(guī)則集成推理。Jena是一種用來構(gòu)建語義Web應(yīng)用的Java框架，它為RDF、RDFS, OffL和SPARQL等應(yīng)用提供開發(fā)環(huán)境，包含一個(gè)基于規(guī)則的推理引擎。使用Jena推理機(jī)制進(jìn)行知識(shí)推理，就是先將推理機(jī)綁定包含知識(shí)約束的規(guī)則集，然后針對(duì)包含數(shù)據(jù)集的本體模型，推理得到包含推理結(jié)果的推理模型，最后通過對(duì)推理模型的查找，得出所需的推理結(jié)果。
[0008]土地適宜性評(píng)價(jià)研究主要集中于評(píng)價(jià)因子選擇、評(píng)價(jià)因子權(quán)重確定以及評(píng)價(jià)模型的構(gòu)建等方面。評(píng)價(jià)因子選擇、評(píng)價(jià)因子權(quán)重是專家知識(shí)在評(píng)價(jià)過程中得到應(yīng)用的主要體現(xiàn)。不同評(píng)價(jià)因子的選擇及其屬性的賦值體現(xiàn)了專家對(duì)于評(píng)價(jià)目標(biāo)切實(shí)理解。此外，對(duì)于評(píng)價(jià)因子權(quán)值的確定也表現(xiàn)出專家對(duì)不同評(píng)價(jià)因子于特定用途土地適宜性影響程度不同的理解，只有對(duì)各評(píng)價(jià)因子的重要性(即權(quán)重)做出正確判斷，才能保證評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性。
[0009]層次分析法(Analytic Hierarchy Process, AHP),是進(jìn)行決策分析的有力工具，其應(yīng)用遍布各種不同領(lǐng)域決策過程中所涉及的規(guī)劃、最優(yōu)化選擇、資源分配、沖突解決、性能優(yōu)化等工作。層次分析法以主觀賦權(quán)的方式有效捕捉專家知識(shí)，其原理是把問題層次化，按問題性質(zhì)和總目標(biāo)將問題分解成不同等級(jí)層次的分析結(jié)構(gòu)模型，依據(jù)模型計(jì)算解決方案的相對(duì)優(yōu)劣排序，該方法被廣泛應(yīng)用于土地適宜性評(píng)價(jià)評(píng)價(jià)因子權(quán)重分析工作中。其基本流程是:1首先需要明確問題，依據(jù)問題的特點(diǎn)構(gòu)建遞階層次結(jié)構(gòu)(確定目標(biāo)層、主準(zhǔn)則層、次準(zhǔn)則層)；2針對(duì)各層結(jié)構(gòu)建立判斷矩陣，單獨(dú)計(jì)算各層次的重要性排序；3依據(jù)各層排序計(jì)算總排序，得到因子權(quán)重值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明采用本體知識(shí)表示方法構(gòu)建土地適宜性評(píng)價(jià)本體，并依靠定量分析方法獲取并構(gòu)建適宜性評(píng)價(jià)規(guī)則，實(shí)現(xiàn)用于土地適宜性評(píng)價(jià)的本體庫與規(guī)則庫，用以支撐適宜性評(píng)價(jià)所需的基于本體的語義推理及規(guī)則推理，實(shí)現(xiàn)一種集成本體知識(shí)推理與層次分析計(jì)算的土地適宜性評(píng)價(jià)方法及專家系統(tǒng)。
【發(fā)明內(nèi)容】
包括:
一種集成本體知識(shí)推理與層次分析的土地評(píng)價(jià)方法，其特征在于該方法包括以下步驟實(shí)現(xiàn):
步驟10:以本體知識(shí)表示方式完成土地適宜性評(píng)價(jià)任務(wù)本體的構(gòu)建；
步驟11:以空間數(shù)據(jù)服務(wù)形式提供適宜性評(píng)價(jià)相關(guān)數(shù)據(jù)，并利用空間數(shù)據(jù)服務(wù)器提供數(shù)據(jù)服務(wù)；
步驟12:結(jié)合定量分析方法中的層次分析計(jì)算，實(shí)現(xiàn)推理規(guī)則的獲取，并基于本體進(jìn)行規(guī)則形式化，完成推理規(guī)則的定制與入庫存儲(chǔ)；
步驟13:綁定本體知識(shí)模型與適宜性評(píng)價(jià)規(guī)則，對(duì)評(píng)價(jià)單元數(shù)據(jù)進(jìn)行土地適宜性自動(dòng)化評(píng)價(jià)。[0011]在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述步驟10構(gòu)建的土地適宜性評(píng)價(jià)任務(wù)本體，具體步驟如下:
步驟101:進(jìn)行適宜性評(píng)價(jià)任務(wù)建模，內(nèi)容涵蓋所有與土地適宜性評(píng)價(jià)相關(guān)的概念術(shù)語集，包括用于進(jìn)行土地適宜性評(píng)價(jià)任務(wù)建模土地適宜性評(píng)價(jià)流程相關(guān)的術(shù)語、用于評(píng)價(jià)單元土地質(zhì)量特征描繪的評(píng)價(jià)因子術(shù)語；
步驟102:所述概念術(shù)語將以土地適宜性評(píng)價(jià)任務(wù)邏輯關(guān)系進(jìn)行組織與定義，其形式化采用owl本體語言并利用Prot6g6本體可視化編輯工具進(jìn)行編輯完成；完成編輯后的owl本體文件，系統(tǒng)提供本體持久性存儲(chǔ)功能模塊，用于將本體文件存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫中，從而形式任務(wù)建模基礎(chǔ)本體庫。
[0012]在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述步驟11適宜性評(píng)價(jià)相關(guān)數(shù)據(jù)的收集與積累，包括以下步驟:
步驟111:針對(duì)特定的評(píng)價(jià)目標(biāo)，收集評(píng)價(jià)所需的基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)，該類數(shù)據(jù)用于對(duì)基本評(píng)價(jià)單元的土地質(zhì)量進(jìn)行衡量；
步驟112:在對(duì)相關(guān)空間數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理基礎(chǔ)上，利用WebGIS地圖服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)服務(wù)的發(fā)布，并提供服務(wù)接口，以此作為評(píng)價(jià)時(shí)進(jìn)行評(píng)價(jià)單元數(shù)據(jù)查詢的基礎(chǔ)。
[0013]在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述步驟12獲取適宜性評(píng)價(jià)規(guī)則，包括以下步驟:
步驟121:提供專家知識(shí)定義界面，由專家用戶選擇參與評(píng)價(jià)的評(píng)價(jià)因子，并進(jìn)行評(píng)價(jià)因子分值定義；完成定義后，由規(guī)則形式化模塊進(jìn)行形式化規(guī)則的構(gòu)建；其中，規(guī)則的構(gòu)建語法采用Jena規(guī)則語法要求，規(guī)則三元組中的元素來源于步驟10形成的本體知識(shí)模型與Jena規(guī)則原語，該步驟生成的規(guī)則為評(píng)價(jià)因子分值評(píng)定規(guī)則存儲(chǔ)到規(guī)則庫中；
步驟122:針對(duì)步驟121選擇的評(píng)價(jià)因子由專家用戶進(jìn)行重要性標(biāo)度，并利用層次分析法進(jìn)行評(píng)價(jià)因子的權(quán)值分析與計(jì)算；其最終結(jié)果是獲取各評(píng)價(jià)因子的權(quán)重值，利用該權(quán)重值采用步驟121描述的規(guī)則形式化與存儲(chǔ)方法，形成評(píng)價(jià)因子賦權(quán)規(guī)則。
[0014]在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述步驟13評(píng)價(jià)推理過程包含以下步驟:
步驟131:評(píng)價(jià)單元與評(píng)價(jià)目標(biāo)的確定.提供基于WebGIS的用戶界面，使用戶選擇評(píng)價(jià)單元以及確定評(píng)價(jià)目標(biāo)；
步驟132:本體知識(shí)模型的解析.提供本體解析模塊從本體庫中讀取并解析本體知識(shí)模型；
步驟133:評(píng)價(jià)單元數(shù)據(jù)與本體知識(shí)模型的綁定.通過數(shù)據(jù)操作模塊，從地圖服務(wù)器中讀取評(píng)價(jià)單元各評(píng)價(jià)因子屬性數(shù)據(jù)；提供的評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)本體實(shí)例化模塊，為本體知識(shí)模型添加相應(yīng)的評(píng)價(jià)因子類添加評(píng)價(jià)單元特定的實(shí)例數(shù)據(jù)；
步驟134:與評(píng)價(jià)目標(biāo)相對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)規(guī)則的解析.通過規(guī)則解析接口，查詢獲取與評(píng)價(jià)目標(biāo)相關(guān)的評(píng)價(jià)規(guī)則，并進(jìn)行評(píng)價(jià)規(guī)則解析；
步驟135:土地適宜性評(píng)價(jià)推理.利用推理引擎，綁定評(píng)價(jià)單元數(shù)據(jù)實(shí)例化后的本體知識(shí)模型與解析后的評(píng)價(jià)規(guī)則，推理得到推理模型；
步驟136:推理模型中評(píng)價(jià)結(jié)果的查詢.利用提供的評(píng)價(jià)接口查詢模塊從推理模型中查找出相應(yīng)評(píng)價(jià)目標(biāo)的評(píng)價(jià)結(jié)果。
[0015]本發(fā)明的另一目的是提供一種集成本體知識(shí)推理與層次分析的土地評(píng)價(jià)的專家系統(tǒng)，其特征在于:該系統(tǒng)組成包括以下幾個(gè)部分: 通用知識(shí)操作模塊，用于向上層提供知識(shí)庫操作的統(tǒng)一接口，進(jìn)行知識(shí)存儲(chǔ)與知識(shí)獲
??；
基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理模塊，用于空間數(shù)據(jù)服務(wù)的存儲(chǔ)、發(fā)布，提供基于OGC地圖服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)查詢接口；
知識(shí)獲取模塊，用于專家經(jīng)驗(yàn)知識(shí)的獲取，并完成知識(shí)的形式化組織；
評(píng)價(jià)應(yīng)用推理模塊，用于知識(shí)庫中知識(shí)組織推理，實(shí)現(xiàn)土地適宜性評(píng)價(jià)應(yīng)用。
[0016]在本發(fā)明一實(shí)施例中，其中通用知識(shí)操作模塊包括:
本體庫:以三元組形式存儲(chǔ)本體知識(shí)模型；
持久性存儲(chǔ)模塊:用于讀取本體知識(shí)文件，并將本體知識(shí)模型以三元組形式持久化存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫中，是系統(tǒng)本體知識(shí)模型數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)與操作主要接口 ；
本體解析模塊:將從持久性存儲(chǔ)模塊獲取的本體三元組數(shù)據(jù)解析為本體知識(shí)模型，提供本體類與屬性查詢接口；
規(guī)則庫:用于存儲(chǔ)專家知識(shí)規(guī)則，包括領(lǐng)域知識(shí)和評(píng)價(jià)規(guī)則；
規(guī)則解析模塊:讀取并解析規(guī)則庫中規(guī)則。
[0017]在本發(fā)明一實(shí)施例中，其中基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理模塊包括:
地圖服務(wù)器:用于空間數(shù)據(jù)收集、管理，以及空間數(shù)據(jù)服務(wù)的發(fā)布；
數(shù)據(jù)查詢接口:提供基于麗S、WFS標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)接口。
[0018]在本發(fā)明一實(shí)施例中，其中知識(shí)獲取模塊包括:
專家知識(shí)定義界面:提供給專家用戶評(píng)價(jià)因子得分及權(quán)重分析初始化定義接口 ； 層次分析模塊:利用專家的權(quán)重初始化定義，通過層次分析法計(jì)算獲取評(píng)價(jià)因子權(quán)
重；
規(guī)則形式化模塊:用于將評(píng)價(jià)因子得分與權(quán)重值分析結(jié)果轉(zhuǎn)化為符合推理引擎要求的形式化結(jié)構(gòu)，并存儲(chǔ)在規(guī)則庫中；
在本發(fā)明一實(shí)施例中，其中評(píng)價(jià)應(yīng)用推理模塊包括:
評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)本體實(shí)例化模塊:用于讀取評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)，并將其綁定到本體知識(shí)模型中；
推理引擎:用于綁定實(shí)例化后本體知識(shí)模型以及解析后評(píng)價(jià)規(guī)則，并進(jìn)行推理，生成推理模型；
評(píng)價(jià)結(jié)果查詢模塊:依據(jù)類查詢接口，查找相應(yīng)評(píng)價(jià)結(jié)果；
評(píng)價(jià)應(yīng)用界面:通過基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理模塊提供的數(shù)據(jù)接口實(shí)現(xiàn)基于WebGIS實(shí)現(xiàn)的評(píng)價(jià)操作界面。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明具體實(shí)施例的邏輯結(jié)構(gòu)圖；
圖2 土地適宜性評(píng)價(jià)本體主要類與關(guān)系圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0021]本實(shí)施例提供一種集成本體知識(shí)推理與層次分析的土地評(píng)價(jià)方法及專家系統(tǒng)，其特征在于采用基于本體的知識(shí)表示方式構(gòu)建土地適宜性評(píng)價(jià)專家系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用定量分析方法實(shí)現(xiàn)知識(shí)獲取，并結(jié)合本體語義推理與規(guī)則推理，實(shí)現(xiàn)土地適宜性評(píng)價(jià)，方法包括以下步驟實(shí)現(xiàn):
步驟10:以本體知識(shí)表示方式完成土地適宜性評(píng)價(jià)任務(wù)本體的構(gòu)建；
步驟11:以空間數(shù)據(jù)服務(wù)形式提供適宜性評(píng)價(jià)相關(guān)數(shù)據(jù)，主要在于適宜性評(píng)價(jià)相關(guān)數(shù)據(jù)的收集與積累，并利用空間數(shù)據(jù)服務(wù)器提供數(shù)據(jù)服務(wù)；
步驟12:結(jié)合定量分析方法中的層次分析計(jì)算，實(shí)現(xiàn)推理規(guī)則的獲取，并基于本體進(jìn)行規(guī)則形式化，完成推理規(guī)則的定制與入庫存儲(chǔ)；
步驟13:綁定本體知識(shí)模型與適宜性評(píng)價(jià)規(guī)則，對(duì)評(píng)價(jià)單元數(shù)據(jù)進(jìn)行土地適宜性自動(dòng)化評(píng)價(jià)。
[0022]上述步驟10構(gòu)建的土地適宜性評(píng)價(jià)任務(wù)本體，具體步驟如下:
步驟101:進(jìn)行適宜性評(píng)價(jià)任務(wù)建模，內(nèi)容涵蓋所有與土地適宜性評(píng)價(jià)相關(guān)的概念術(shù)語集，包括可以用于進(jìn)行土地適宜性評(píng)價(jià)任務(wù)建模土地適宜性評(píng)價(jià)流程相關(guān)的術(shù)語、用于評(píng)價(jià)單元土地質(zhì)量特征描繪的評(píng)價(jià)因子術(shù)語等；
步驟102:這些概念術(shù)語將以土地適宜性評(píng)價(jià)任務(wù)邏輯關(guān)系進(jìn)行組織與定義，其形式化采用owl本體語言并利用Prot6g6本體可視化編輯工具進(jìn)行編輯完成。完成編輯后的owl本體文件，系統(tǒng)提供本體持久性存儲(chǔ)功能模塊，用于將本體文件存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫中，從而形式任務(wù)建?；A(chǔ)本體庫。
[0023]上述步驟11適宜性評(píng)價(jià)相關(guān)數(shù)據(jù)的收集與積累，包括以下步驟:
步驟111:針對(duì)特定的評(píng)價(jià)目標(biāo)，收集評(píng)價(jià)所需的基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)，該類數(shù)據(jù)用于對(duì)基本評(píng)價(jià)單元的土地質(zhì)量進(jìn)行衡量；
步驟112:在對(duì)相關(guān)空間數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理基礎(chǔ)上，利用WebGIS地圖服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)服務(wù)的發(fā)布，并提供服務(wù)接口，以此作為評(píng)價(jià)時(shí)進(jìn)行評(píng)價(jià)單元數(shù)據(jù)查詢的基礎(chǔ)。
[0024]上述步驟12獲取適宜性評(píng)價(jià)規(guī)則，包括以下步驟:
步驟121:提供專家知識(shí)定義界面，由專家用戶選擇參與評(píng)價(jià)的評(píng)價(jià)因子，并進(jìn)行評(píng)價(jià)因子分值定義。完成定義后，由系統(tǒng)規(guī)則形式化模塊進(jìn)行形式化規(guī)則的構(gòu)建。其中，規(guī)則的構(gòu)建語法采用Jena規(guī)則語法要求，規(guī)則三元組中的元素來源于步驟10形成的本體知識(shí)模型與Jena規(guī)則原語，該步驟生成的規(guī)則為評(píng)價(jià)因子分值評(píng)定規(guī)則存儲(chǔ)到系統(tǒng)規(guī)則庫中。
[0025]步驟122:針對(duì)步驟121選擇的評(píng)價(jià)因子由專家用戶進(jìn)行重要性標(biāo)度，并利用層次分析法進(jìn)行評(píng)價(jià)因子的權(quán)值分析與計(jì)算。其最終結(jié)果是獲取各評(píng)價(jià)因子的權(quán)重值，利用該權(quán)重值采用步驟121描述的規(guī)則形式化與存儲(chǔ)方法，形成評(píng)價(jià)因子賦權(quán)規(guī)則。
[0026]上述步驟13評(píng)價(jià)推理過程包含以下步驟:
步驟131:評(píng)價(jià)單元與評(píng)價(jià)目標(biāo)的確定。系統(tǒng)提供基于WebGIS的用戶界面，使用戶可以選擇評(píng)價(jià)單元以及確定評(píng)價(jià)目標(biāo)；
步驟132:本體知識(shí)模型的解析。系統(tǒng)提供本體解析模塊從本體庫中讀取并解析本體知識(shí)模型；
步驟133:評(píng)價(jià)單元數(shù)據(jù)與本體知識(shí)模型的綁定。通過系統(tǒng)數(shù)據(jù)操作模塊，從地圖服務(wù)器中讀取評(píng)價(jià)單元各評(píng)價(jià)因子屬性數(shù)據(jù)。系統(tǒng)提供的評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)本體實(shí)例化模塊，為本體知識(shí)模型添加相應(yīng)的評(píng)價(jià)因子類添加評(píng)價(jià)單元特定的實(shí)例數(shù)據(jù)；
步驟134:與評(píng)價(jià)目標(biāo)相對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)規(guī)則的解析。通過系統(tǒng)規(guī)則解析接口，查詢獲取與評(píng)價(jià)目標(biāo)相關(guān)的評(píng)價(jià)規(guī)則，并進(jìn)行評(píng)價(jià)規(guī)則解析；
步驟135:土地適宜性評(píng)價(jià)推理。利用系統(tǒng)推理引擎，綁定評(píng)價(jià)單元數(shù)據(jù)實(shí)例化后的本體知識(shí)模型與解析后的評(píng)價(jià)規(guī)則，推理得到推理模型；
步驟136:推理模型中評(píng)價(jià)結(jié)果的查詢。利用系統(tǒng)提供的評(píng)價(jià)接口查詢模塊從推理模型中查找出相應(yīng)評(píng)價(jià)目標(biāo)的評(píng)價(jià)結(jié)果。
[0027]本實(shí)施例另實(shí)現(xiàn)一種集成本體知識(shí)推理與層次分析計(jì)算的土地適宜性評(píng)價(jià)專家系統(tǒng)。系統(tǒng)組成包括以下幾個(gè)部分:
通用知識(shí)操作模塊，用于向上層提供知識(shí)庫操作的統(tǒng)一接口，進(jìn)行知識(shí)存儲(chǔ)與知識(shí)獲
?。?br> 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理模塊，用于空間數(shù)據(jù)服務(wù)的存儲(chǔ)、發(fā)布，提供基于OGC地圖服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)查詢接口；
知識(shí)獲取模塊，用于專家經(jīng)驗(yàn)知識(shí)的獲取，并完成知識(shí)的形式化組織；
評(píng)價(jià)應(yīng)用推理模塊，用于知識(shí)庫中知識(shí)組織推理，實(shí)現(xiàn)土地適宜性評(píng)價(jià)應(yīng)用。
[0028]其中通用知識(shí)操作模塊包括:
本體庫:以三元組形式存儲(chǔ)本體知識(shí)模型；
持久性存儲(chǔ)模塊:用于讀取本體知識(shí)文件，并將本體知識(shí)模型以三元組形式持久化存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫中，是系統(tǒng)本體知識(shí)模型數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)與操作主要接口 ；
本體解析模塊:將從持久性存儲(chǔ)模塊獲取的本體三元組數(shù)據(jù)解析為本體知識(shí)模型，提供本體類與屬性查詢接口；
規(guī)則庫:用于存儲(chǔ)專家知識(shí)規(guī)則，包括領(lǐng)域知識(shí)、評(píng)價(jià)規(guī)則等；
規(guī)則解析模塊:讀取并解析規(guī)則庫中規(guī)則。
[0029]其中基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理模塊包括:
地圖服務(wù)器:用于空間數(shù)據(jù)收集、管理，以及空間數(shù)據(jù)服務(wù)的發(fā)布；
數(shù)據(jù)查詢接口:提供基于麗S、WFS標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)接口 ；
其中知識(shí)獲取模塊包括:
專家知識(shí)定義界面:提供給專家用戶評(píng)價(jià)因子得分及權(quán)重分析初始化定義接口 ； 層次分析模塊:利用專家的權(quán)重初始化定義，通過層次分析法計(jì)算獲取評(píng)價(jià)因子權(quán)
重；
規(guī)則形式化模塊:用于將評(píng)價(jià)因子得分與權(quán)重值分析結(jié)果轉(zhuǎn)化為符合推理引擎要求的形式化結(jié)構(gòu)，并存儲(chǔ)在規(guī)則庫中；
其中評(píng)價(jià)應(yīng)用推理模塊包括:
評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)本體實(shí)例化模塊:用于讀取評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)，并將其綁定到本體知識(shí)模型中；
推理引擎:用于綁定實(shí)例化后本體知識(shí)模型以及解析后評(píng)價(jià)規(guī)則，并進(jìn)行推理，生成推理模型；
評(píng)價(jià)結(jié)果查詢模塊:依據(jù)類查詢接口，查找相應(yīng)評(píng)價(jià)結(jié)果；
評(píng)價(jià)應(yīng)用界面:通過基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理模塊提供的數(shù)據(jù)接口實(shí)現(xiàn)基于WebGIS實(shí)現(xiàn)的評(píng)價(jià)操作界面。
[0030]本發(fā)明實(shí)施步驟首先是土地適宜性評(píng)價(jià)本體構(gòu)建，形式化編輯并存儲(chǔ)于本體庫中；提供專家用戶界面，完成評(píng)價(jià)因子的選取、得分?jǐn)?shù)值，并利用層次分析方法實(shí)現(xiàn)評(píng)價(jià)因子權(quán)重賦值，進(jìn)一步基于本體進(jìn)行規(guī)則形式化構(gòu)建，同時(shí)完成入庫處理；在此基礎(chǔ)上，在評(píng)價(jià)應(yīng)用界面，通過數(shù)據(jù)操作模塊提供的空間數(shù)據(jù)查詢接口，選取評(píng)價(jià)區(qū)域，完成評(píng)價(jià)單元數(shù)據(jù)讀取；所獲的評(píng)價(jià)單元數(shù)據(jù)將進(jìn)行本體實(shí)例化處理；同時(shí)，通過用戶選定的評(píng)價(jià)目標(biāo)，從規(guī)則庫中查詢獲取與評(píng)價(jià)目標(biāo)相關(guān)的評(píng)價(jià)規(guī)則；推理引擎將對(duì)本體知識(shí)模型與評(píng)價(jià)規(guī)則進(jìn)行綁定推理，從而獲取推理模型；通過對(duì)推理模型中評(píng)價(jià)目標(biāo)的本體實(shí)例查詢操作就能獲得相應(yīng)評(píng)價(jià)單元的評(píng)價(jià)結(jié)果。
[0031]依據(jù)本實(shí)施例步驟，有一個(gè)基本要素是系統(tǒng)運(yùn)行的前提，即土地適宜性評(píng)價(jià)本體。一個(gè)完整的土地適宜性評(píng)價(jià)任務(wù)通常包含以下幾個(gè)步驟流程:①選擇合適的土地評(píng)價(jià)系統(tǒng)；②選擇評(píng)價(jià)系統(tǒng)因素(評(píng)價(jià)因子)，并進(jìn)行評(píng)價(jià)因子賦權(quán)確定所有評(píng)價(jià)因子的分級(jí)得分，即評(píng)價(jià)指標(biāo)分值；④針對(duì)評(píng)價(jià)單元的土地要素屬性，與評(píng)價(jià)因子分級(jí)情況進(jìn)行比對(duì)，獲取相應(yīng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)分值，并依據(jù)一定方法，得到評(píng)價(jià)單元總的土地質(zhì)量得分，從而判定相應(yīng)的適宜性等級(jí)。本實(shí)施例構(gòu)建的土地適宜性評(píng)價(jià)本體主要目的是用于描述土地適宜性評(píng)價(jià)的具體任務(wù)流程，達(dá)到支持土地適宜性評(píng)價(jià)推理的目標(biāo)。因此相對(duì)應(yīng)的本體類與關(guān)系術(shù)語的抽取及確定也應(yīng)當(dāng)從適宜性評(píng)價(jià)的任務(wù)流程入手。如圖2所示為小規(guī)模土地適宜性評(píng)價(jià)任務(wù)本體類及主要關(guān)系圖。該本體以O(shè)WL語言進(jìn)行形式化表達(dá)，并通過Prot6g6工具進(jìn)行構(gòu)建。完成后的本體文件，通過持久化存儲(chǔ)模塊進(jìn)行入庫處理。
[0032]在評(píng)價(jià)應(yīng)用過程中，評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)與專家知識(shí)的定義也將是評(píng)價(jià)應(yīng)用操作的基礎(chǔ)工作內(nèi)容。本實(shí)施例以荔枝種植適宜性評(píng)價(jià)為例，在簡要處理與之相關(guān)空間數(shù)據(jù)之后，將數(shù)據(jù)在地圖服務(wù)器中發(fā)布，本實(shí)施例相關(guān)數(shù)據(jù)列表如表1、表2所示。針對(duì)荔枝種植適宜性評(píng)價(jià)目標(biāo)，專家用戶可以通過知識(shí)獲取模塊提供的專家用戶界面進(jìn)行評(píng)價(jià)因子選擇、因子得分設(shè)置、評(píng)價(jià)因子權(quán)重分析，通過系統(tǒng)操作后，由層次分析模塊與規(guī)則形式化模塊完成評(píng)價(jià)規(guī)則的組織定義與入庫處理，以此為評(píng)價(jià)應(yīng)用提供評(píng)價(jià)規(guī)則準(zhǔn)備。樣例數(shù)據(jù)集與樣例規(guī)則如表
1、表2所示。
[0033]表1評(píng)價(jià)所需基礎(chǔ)數(shù)據(jù)
【權(quán)利要求】
1.一種集成本體知識(shí)推理與層次分析的土地評(píng)價(jià)方法，其特征在于該方法包括以下步驟實(shí)現(xiàn): 步驟10:以本體知識(shí)表示方式完成土地適宜性評(píng)價(jià)任務(wù)本體的構(gòu)建； 步驟11:以空間數(shù)據(jù)服務(wù)形式提供適宜性評(píng)價(jià)相關(guān)數(shù)據(jù)，并利用空間數(shù)據(jù)服務(wù)器提供數(shù)據(jù)服務(wù)； 步驟12:結(jié)合定量分析方法中的層次分析計(jì)算，實(shí)現(xiàn)推理規(guī)則的獲取，并基于本體進(jìn)行規(guī)則形式化，完成推理規(guī)則的定制與入庫存儲(chǔ)； 步驟13:綁定本體知識(shí)模型與適宜性評(píng)價(jià)規(guī)則，對(duì)評(píng)價(jià)單元數(shù)據(jù)進(jìn)行土地適宜性自動(dòng)化評(píng)價(jià)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成本體知識(shí)推理與層次分析的土地評(píng)價(jià)方法，其特征在于:所述步驟10構(gòu)建的土地適宜性評(píng)價(jià)任務(wù)本體，具體步驟如下: 步驟101:進(jìn)行適宜性評(píng)價(jià)任務(wù)建模，內(nèi)容涵蓋所有與土地適宜性評(píng)價(jià)相關(guān)的概念術(shù)語集，包括用于進(jìn)行土地適宜性評(píng)價(jià)任務(wù)建模土地適宜性評(píng)價(jià)流程相關(guān)的術(shù)語、用于評(píng)價(jià)單元土地質(zhì)量特征描繪的評(píng)價(jià)因子術(shù)語； 步驟102:所述概念術(shù)語將以土地適宜性評(píng)價(jià)任務(wù)邏輯關(guān)系進(jìn)行組織與定義，其形式化采用owl本體語言并利用Prot6g6本體可視化編輯工具進(jìn)行編輯完成；完成編輯后的owl本體文件，提供一本體持久性存儲(chǔ)功能模塊，用于將本體文件存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫中，從而形式任務(wù)建?；A(chǔ)本體庫。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成本體知識(shí)推理與層次分析的土地評(píng)價(jià)方法，其特征在于:所述步驟11適宜性評(píng)價(jià)`相關(guān)數(shù)據(jù)的收集與積累，包括以下步驟: 步驟111:針對(duì)特定的評(píng)價(jià)目標(biāo)，收集評(píng)價(jià)所需的基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)，該類數(shù)據(jù)用于對(duì)基本評(píng)價(jià)單元的土地質(zhì)量進(jìn)行衡量； 步驟112:在對(duì)相關(guān)空間數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理基礎(chǔ)上，利用WebGIS地圖服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)服務(wù)的發(fā)布，并提供服務(wù)接口，以此作為評(píng)價(jià)時(shí)進(jìn)行評(píng)價(jià)單元數(shù)據(jù)查詢的基礎(chǔ)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成本體知識(shí)推理與層次分析的土地評(píng)價(jià)方法，其特征在于:所述步驟12獲取適宜性評(píng)價(jià)規(guī)則，包括以下步驟: 步驟121:提供專家知識(shí)定義界面，由專家用戶選擇參與評(píng)價(jià)的評(píng)價(jià)因子，并進(jìn)行評(píng)價(jià)因子分值定義；完成定義后，由規(guī)則形式化模塊進(jìn)行形式化規(guī)則的構(gòu)建，規(guī)則的構(gòu)建語法采用Jena規(guī)則語法要求，規(guī)則三元組中的元素來源于步驟10形成的本體知識(shí)模型與Jena規(guī)則原語，該步驟生成的規(guī)則為評(píng)價(jià)因子分值評(píng)定規(guī)則存儲(chǔ)到規(guī)則庫中； 步驟122:針對(duì)步驟121選擇的評(píng)價(jià)因子由專家用戶進(jìn)行重要性標(biāo)度，并利用層次分析法進(jìn)行評(píng)價(jià)因子的權(quán)值分析與計(jì)算；其最終結(jié)果是獲取各評(píng)價(jià)因子的權(quán)重值，利用該權(quán)重值采用步驟121描述的規(guī)則形式化與存儲(chǔ)方法，形成評(píng)價(jià)因子賦權(quán)規(guī)則。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成本體知識(shí)推理與層次分析的土地評(píng)價(jià)方法，其特征在于:所述步驟13評(píng)價(jià)推理過程包含以下步驟: 步驟131:評(píng)價(jià)單元與評(píng)價(jià)目標(biāo)的確定； 提供基于WebGIS的用戶界面，使用戶選擇評(píng)價(jià)單元以及確定評(píng)價(jià)目標(biāo)； 步驟132:本體知識(shí)模型的解析； 提供本體解析模塊從本體庫中讀取并解析本體知識(shí)模型；步驟133:評(píng)價(jià)單元數(shù)據(jù)與本體知識(shí)模型的綁定；通過數(shù)據(jù)操作模塊，從地圖服務(wù)器中讀取評(píng)價(jià)單元各評(píng)價(jià)因子屬性數(shù)據(jù)；提供的評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)本體實(shí)例化模塊，為本體知識(shí)模型添加相應(yīng)的評(píng)價(jià)因子類添加評(píng)價(jià)單元特定的實(shí)例數(shù)據(jù)； 步驟134:與評(píng)價(jià)目標(biāo)相對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)規(guī)則的解析； 通過規(guī)則解析接口，查詢獲取與評(píng)價(jià)目標(biāo)相關(guān)的評(píng)價(jià)規(guī)則，并進(jìn)行評(píng)價(jià)規(guī)則解析； 步驟135:土地適宜性評(píng)價(jià)推理； 利用推理引擎，綁定評(píng)價(jià)單元數(shù)據(jù)實(shí)例化后的本體知識(shí)模型與解析后的評(píng)價(jià)規(guī)則，推理得到推理模型； 步驟136:推理模型中評(píng)價(jià)結(jié)果的查詢； 利用提供的評(píng)價(jià)接口查詢模塊從推理模型中查找出相應(yīng)評(píng)價(jià)目標(biāo)的評(píng)價(jià)結(jié)果。
6.一種集成本體知識(shí)推理與層次分析的土地評(píng)價(jià)的專家系統(tǒng)，其特征在于:該系統(tǒng)組成包括以下幾個(gè)部分: 通用知識(shí)操作模塊，用于向上層提供知識(shí)庫操作的統(tǒng)一接口，進(jìn)行知識(shí)存儲(chǔ)與知識(shí)獲??； 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理模塊，用于空間數(shù)據(jù)服務(wù)的存儲(chǔ)、發(fā)布，提供基于OGC地圖服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)查詢接口； 知識(shí)獲取模塊，用于專家經(jīng)驗(yàn)知識(shí)的獲取，并完成知識(shí)的形式化組織； 評(píng)價(jià)應(yīng)用推理模塊，用于知識(shí)庫中知識(shí)組織推理，實(shí)現(xiàn)土地適宜性評(píng)價(jià)應(yīng)用。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的集成本體知識(shí)推理與層次分析的土地評(píng)價(jià)的專家系統(tǒng)，其特征在于:其中通用知識(shí)操作模塊包括: 本體庫:以三元組形式存儲(chǔ)本體知識(shí)模型； 持久性存儲(chǔ)模塊:用于讀取本體知識(shí)文件，并將本體知識(shí)模型以三元組形式持久化存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫中，是系統(tǒng)本體知識(shí)模型數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)與操作主要接口 ； 本體解析模塊:將從持久性存儲(chǔ)模塊獲取的本體三元組數(shù)據(jù)解析為本體知識(shí)模型，提供本體類與屬性查詢接口； 規(guī)則庫:用于存儲(chǔ)專家知識(shí)規(guī)則，包括領(lǐng)域知識(shí)和評(píng)價(jià)規(guī)則； 規(guī)則解析模塊:讀取并解析規(guī)則庫中規(guī)則。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的集成本體知識(shí)推理與層次分析的土地評(píng)價(jià)的專家系統(tǒng)，其特征在于:其中基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理模塊包括: 地圖服務(wù)器:用于空間數(shù)據(jù)收集、管理，以及空間數(shù)據(jù)服務(wù)的發(fā)布； 數(shù)據(jù)查詢接口:提供基于麗S、WFS標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)接口。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的集成本體知識(shí)推理與層次分析計(jì)算的土地適宜性評(píng)價(jià)的專家系統(tǒng)，其特征在于:其中知識(shí)獲取模塊包括: 專家知識(shí)定義界面:提供給專家用戶評(píng)價(jià)因子得分及權(quán)重分析初始化定義接口 ； 層次分析模塊:利用專家的權(quán)重初始化定義，通過層次分析法計(jì)算獲取評(píng)價(jià)因子權(quán)重； 規(guī)則形式化模塊:用于將評(píng)價(jià)因子得分與權(quán)重值分析結(jié)果轉(zhuǎn)化為符合推理引擎要求的形式化結(jié)構(gòu)，并存儲(chǔ)在規(guī)則庫中。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的集成本體知識(shí)推理與層次分析的土地評(píng)價(jià)的專家系統(tǒng)，其特征在于，其中評(píng)價(jià)應(yīng)用推理模塊包括: 評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)本體實(shí)例化模塊:用于讀取評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)，并將其綁定到本體知識(shí)模型中； 推理引擎:用于綁定實(shí)例化后本體知識(shí)模型以及解析后評(píng)價(jià)規(guī)則，并進(jìn)行推理，生成推理模型； 評(píng)價(jià)結(jié)果查詢模塊:依據(jù)類查詢接口，查找相應(yīng)評(píng)價(jià)結(jié)果；以及評(píng)價(jià)應(yīng)用界面:通過基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理模塊提供的數(shù)據(jù)接口實(shí)現(xiàn)基于WebGIS實(shí)現(xiàn)的評(píng)價(jià)操作界面。
【文檔編號(hào)】G06Q50/26GK103489056SQ201310284125
【公開日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2013年7月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月8日
【發(fā)明者】唐麗玉, 巫建偉, 陳崇成, 葉曉燕 申請(qǐng)人:福州大學(xué)