一种基于规则和约束满足的定性空间关系推理方法技术

本发明专利技术公开了一种基于规则和约束满足的定性空间关系推理方法，基于规则推理用于推理出对象间的可能空间关系，使用约束满足问题的思想判定可能空间关系间的一致性，利用路径一致性法剔除将产生冲突的结果以保证可能空间关系间的一致性；保留剔除后的可能空间关系，从而实现空间关系的推理。本发明专利技术利用基于规则和约束满足的定性空间关系的推理方法可以验证结果间的一致性，避免了推理方法存在的可能缺陷。最重要的是，本发明专利技术方法能够保证推理结果间的一致性，与已有方法相比在一定程度上提高了推理的效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于空间信息
，特别涉及一种基于规则和约束满足的定性空间关系推理方法。
技术介绍
随着定性空间推理在地理信息领域影响越来越重要，定性空间推理为空间分析与地图匹配提供可靠辅助决策的需求越来越急迫。而随着定性空间推理的发展，保证推理结果间的一致性是不同推理方法的一个重大挑战。由于人们描述的空间信息往往是纯定性的方式，那么利用定性推理可以从这些定性描述的信息中推理出隐含的空间知识，这对空间分析辅助决策和空间信息的查询优化有着重要意义。如基于地理数据集的信息用于空间分析时，可以保证空间决策的可靠性。定性描述比定量描述更符合人们对知识的认知。例如用定量方式表达空间关系时需要用精确数值，如方向关系用“西30度，北30度”来表达。然而从表达习惯来看，人们往往描述的空间属性不需要这么精确，而使用定性描述可以很好表达相关信息。如用东南方向、北方向等表达方向关系，远、近表达距离关系。在空间数据库方向，如果数据库中存储的空间关系与对象间的实际关系不一致，那么在地图匹配时，数据库就无法提供正确的拓扑网络元素，可能会导致地图匹配出错，对地图规划和地图重构会产生消极影响。而已有的定性推理方法主要是对推理算法的效率或者是拓扑关系模型做了大量的研究，这些方法不仅耗时而且还无法保证推理结果间的一致性。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于规则和约束满足的定性空间关系推理方法，当给定已知条件间约束力较弱时，采用本专利技术可保证推理可能结果间的一致性。本专利技术思路为：基于规则推理用于推理出对象间的可能空间关系，使用约束满足问题的思想判定可能空间关系间的一致性，利用路径一致性法剔除将产生冲突的结果以保证可能空间关系间的一致性。保留剔除后的可能空间关系，从而实现空间关系的推理。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种基于规则和约束满足的定性空间关系推理方法，包括：S1将空间对象的空间关系模型所表达的空间关系及其组合表中信息表示为推理规则，并构建推理规则库，所述的推理规则库进一步包括反推理规则库、确定推理规则库和不确定推理规则库；S2采用语义描述空间对象间的已知空间关系，已知空间关系构成初始约束集；S3基于确定推理规则库和初始约束集，利用推理引擎推理空间对象间隐含的确定空间关系；S4将空间对象间隐含步骤S3推理的确定空间关系加入初始约束集构成第一约束集，基于第一约束集对步骤S3推理得到的确定空间关系进行路径一致性检查，并剔除第一约束集中存在冲突的空间关系；S5基于不确定推理规则库和经路径一致性检查后的第一约束集，利用推理引擎推理出空间对象间隐含的不确定空间关系；S6将空间对象间隐含的不确定空间关系加入经路径一致性检查后的第一约束集构成第二约束集，基于第二约束集，对步骤S5推理得到的不确定空间关系进行路径一致性检查，并剔除第二约束集中存在冲突的空间关系，所得第二约束集即最终推理结果。S1中，采用SWRL语言将空间对象的空间关系模型所表达的空间关系及其组合表中信息表示为推理规则。步骤S1中，所述的反推理规则采用SWRL语言描述为R(X,Y)→R'(X,Y)，即空间对象X和Y间的空间关系R(X,Y)具有可逆性，R'(X,Y)为空间关系R(X,Y)的反空间关系。步骤S1中，所述的确定规则采用SWRL语言描述为如下：R1(X,Y)+R2(Y,Z)→R3(X,Z)；即，根据空间对象X和Y间的空间关系R1(X,Y)和空间对象Y和Z间的空间关系R2(Y,Z)可推导出空间对象X和Z间确定的空间关系R3(X,Z)。步骤S1中，所述的不确定规则采用SWRL语言描述为如下：R1(X,Y)+R2(Y,Z)→R3(X,Z)|R4(X,Z)；即，根据空间对象X和Y间的空间关系R1(X,Y)和空间对象Y和Z间的空间关系R2(Y,Z)可推导出空间对象X和Z间不确定的空间关系R3(X,Z)、R4(X,Z)。步骤S2中，采用OWL语言描述描述空间对象间的已知空间关系。S4中所述的路径一致性检查具体为：4.1将第一约束集中空间关系表示为二维约束矩阵A＝{Ai,j|i＝1,2,...N；j＝1,2,...N本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于规则和约束满足的定性空间关系推理方法，其特征是，包括：S1将空间对象的空间关系模型所表达的空间关系及其组合表中信息表示为推理规则，并构建推理规则库，所述的推理规则库进一步包括反推理规则库、确定推理规则库和不确定推理规则库；S2采用语义描述空间对象间的已知空间关系，已知空间关系构成初始约束集；S3基于确定推理规则库和初始约束集，利用推理引擎推理空间对象间隐含的确定空间关系；S4将空间对象间隐含的确定空间关系加入初始约束集构成第一约束集，基于第一约束集对步骤S3推理得到的确定空间关系进行路径一致性检查，并剔除第一约束集中存在冲突的空间关系；S5基于不确定推理规则库和经路径一致性检查后的第一约束集，利用推理引擎推理出空间对象间隐含的不确定空间关系；S6将空间对象间隐含的不确定空间关系加入经路径一致性检查后的第一约束集构成第二约束集，基于第二约束集，对步骤S5推理得到的不确定空间关系进行路径一致性检查，并剔除第二约束集中存在冲突的空间关系，所得第二约束集即最终推理结果。

【技术特征摘要】
1.一种基于规则和约束满足的定性空间关系推理方法，其特征是，包括：
S1将空间对象的空间关系模型所表达的空间关系及其组合表中信息表示为推理规
则，并构建推理规则库，所述的推理规则库进一步包括反推理规则库、确定推理规则库
和不确定推理规则库；
S2采用语义描述空间对象间的已知空间关系，已知空间关系构成初始约束集；
S3基于确定推理规则库和初始约束集，利用推理引擎推理空间对象间隐含的确定
空间关系；
S4将空间对象间隐含的确定空间关系加入初始约束集构成第一约束集，基于第一
约束集对步骤S3推理得到的确定空间关系进行路径一致性检查，并剔除第一约束集中
存在冲突的空间关系；
S5基于不确定推理规则库和经路径一致性检查后的第一约束集，利用推理引擎推
理出空间对象间隐含的不确定空间关系；
S6将空间对象间隐含的不确定空间关系加入经路径一致性检查后的第一约束集构
成第二约束集，基于第二约束集，对步骤S5推理得到的不确定空间关系进行路径一致
性检查，并剔除第二约束集中存在冲突的空间关系，所得第二约束集即最终推理结果。
2.如权利要求1所述的基于规则和约束满足的定性空间关系推理方法，其特征是：
S1中，采用SWRL语言将空间对象的空间关系模型所表达的空间关系及其组合表
中信息表示为推理规则。
3.如权利要求1所述的基于规则和约束满足的定性空间关系推理方法，其特征是：
步骤S1中，所述的反推理规则...

【专利技术属性】
技术研发人员：王艳东，刘辉，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42