一种面向全过程的滑坡场景本体构建方法及相关设备技术

本申请适用于地质灾害辅助决策技术领域，提供了一种面向全过程的滑坡场景本体构建方法及相关设备，该方法通过确定构建滑坡场景本体的领域范围；根据领域范围，对滑坡场景本体进行分类；分别构建各滑坡场景本体类对应的概念层、对象层、状态层以及特征层；定义各滑坡场景本体类对应的概念层、对象层、状态层以及特征层之间的关联关系；根据关联关系，进行滑坡场景本体建模，得到滑坡场景本体。本申请能够提高滑坡场景本体构建的准确性和全面性。提高滑坡场景本体构建的准确性和全面性。提高滑坡场景本体构建的准确性和全面性。

【技术实现步骤摘要】
一种面向全过程的滑坡场景本体构建方法及相关设备


[0001]本申请属于地质灾害辅助决策
，尤其涉及一种面向全过程的滑坡场景本体构建方法及相关设备。

技术介绍

[0002]滑坡灾害是复杂地质体在多种动力过程作用下，沿某一面以水平运动为主的变形破坏现象，主要包含变形和破坏两个过程。采取及时有效的手段进行滑坡识别、预警是当前地质灾害防治工作的重要突破口。在“天
‑
空
‑
地
‑
内”协同监测体系支持下，当前已形成“监测
→
识别
→
预警
→
应急”的全链条研究范式，实现滑坡灾害精准预测，回答好“何时、何地、如何发生”的关键难题，具有重要的科学研究与工程实践意义。
[0003]随着大数据及人工智能技术的快速发展，知识图谱作为感知智能跨向认知智能的重要技术支撑，引起了学术界与产业界的广泛关注。尤其是在地质灾害领域，近年来，“如何利用先进技术有效识别、预警地质灾害”已成为自然资源部门的工作要点。知识图谱以结构化的形式描述客观世界中概念、实体及其关系，可以将不同来源的信息表达成更接近人类认知世界的知识形式，具备更好地组织、管理和理解海量信息的能力。作为知识图谱的概念模型，本体是对共享概念模型明确的形式化规范说明，其目标就是获取领域知识并提供对该领域内知识的共同理解。通过对科技文献、部门业务数据中的滑坡灾害场景相关信息进行抽取和整理，建立本体知识库，可以解决语义异构问题，引导滑坡灾害场景知识图谱实例层的构建，真正实现滑坡场景知识的推理和计算，对实现高效的滑坡灾害应急响应具有重要的意义。
[0004]目前，本体构建通常以领域专家的自上向下手工构建为主，计算机自动构建或复用已有本体为辅，包括知识体系梳理、本体构建和形式化表达三大步骤。其中，知识体系梳理包括建立概念体系、定义概念属性和关系等；本体构建指利用本体构建工具录入知识体系；形式化表达则是将知识体系用形式化语言进行表示。本体构建通常需要遵循一定的准则：
①
明确性和客观性；
②
一致性；
③
最大单调可扩展性；
④
最小编码偏差；
⑤
最小本体承诺。本体构建方法通常有七步法、骨架法、评价法（TOVE）、Methontology法（由西班牙马德里理工大学开发一款方法软件）、IDEF5法（一种本体论方法）等。代表性的本体构建工具有WebODE（一种基于应用服务器的可扩展本体工程套件）、Prot
é
g
é
（一种本体开发工具）等。
[0005]在地质灾害辅助决策领域，本体知识多用于灾害链的构建与推理，例如对灾害领域的概念进行分类描述，定义领域内要素的时空、语义关联，使得灾害知识向标准化方向转变，从而实现灾害知识的广泛应用。代表性的地质灾害本体构建工作如：马雷雷等人从领域概念、概念属性以及概念之间的相互关系，3个方面详细分析了自然灾害事件领域知识，设计了自然灾害事件领域本体模型；王艳妮等人设计了基于顶级、领域、任务和应用多层结构的地质灾害空间数据本体，实现了单体灾害和群体灾害发生时的应急指挥和决策支持；杜志强等人提出了一种灾害链领域本体的构建方法，并以暴雨洪涝灾害链为例，实现了灾害知识的统一描述与表达；魏家旺从地理本体角度出发，提出了一个滑坡遥感识别知识表示
的参考框架，并实现了滑坡地理本体建模；仇林遥提出了应急任务和灾害数据的统一描述方法，利用本体理论对任务本体和数据本体进行描述，突出二者在灾害管理领域所包含的属性和关系；朱国琴等人以海洋灾害为研究对象，刻画了海洋灾害成因、灾害类型、造成损失等方面信息；谢炎宏等人围绕地震领域理论知识、防震减灾策略、地区基础信息和地震防治功能服务４种实体类型，设计了地震灾害防治知识本体；王益鹏等人以台风灾害为研究对象，梳理了台风灾害事件的组成对象，分析了事件发展的时空过程，提出了顾及时空过程的台风灾害事件的知识表达模型；田董炜等人以地震灾害为例，通过对概念、语义和时空定义地质灾害本体的层次结构和层次表达，提出一种多层次地质灾害领域本体构建方法；贾梦姝等人采用五元组（概念、关系、属性、规则和实例）进行本体的逻辑结构表达，构建了用于信息抽取的海洋环境灾害链本体。
[0006]整体上看，已有研究几乎是从灾害事件、灾害链、灾害领域等视角构建本体，这些本体中部分概念存在重叠与相交，且大多是仅针对某种灾害领域，具有一定的场景局限性。已有研究在灾害本体概念的层次、种类、关系的定义上都不是很完备，对概念之间涉及的时间、空间关系等缺乏充分的描述，对于诸多隐含的不确定性关系难以实现有效推理预测，无法有效的预测和评估灾害风险。

技术实现思路

[0007]本申请提供了一种面向全过程的滑坡场景本体构建方法及相关设备，可以解决传统的滑坡场景本体构建方法场景描述不充分，时空关系考虑不足的问题。
[0008]第一方面，本申请提供了一种面向全过程的滑坡场景本体构建方法，包括：步骤1，确定构建滑坡场景本体的领域范围；领域范围为面向滑坡场景全过程的滑坡调查监测、滑坡隐患识别、滑坡灾害预警以及滑坡应急决策；步骤2，根据领域范围，对滑坡场景本体进行分类；其中，滑坡场景本体被分类为滑坡调查监测本体、滑坡隐患识别本体、滑坡灾害预警本体以及滑坡应急决策本体；步骤3，分别构建各滑坡场景本体类对应的概念层、对象层、状态层以及特征层；其中，概念层包括各滑坡场景本体类对应的多个实体，多个实体包括任务实体、模型实体、数据实体以及目标实体，对象层包括多个实体中每个实体对应的多个实例，状态层包括多个实例中每个实例对应的多个时空状态，特征层包括每个实例在一时空状态下的多个状态特征，同一实体对应的多个实例之间互不相同，同一实例对应的多个时空状态互不相同，同一时空状态对应的多个状态特征互不相同；步骤4，定义各滑坡场景本体类对应的概念层、对象层、状态层以及特征层之间的关联关系；关联关系包括业务关系、空间关系以及语义关系；步骤5，根据关联关系，进行滑坡场景本体建模，得到滑坡场景本体。
[0009]可选的，步骤1中的滑坡场景本体，表示滑坡灾害防护人员在滑坡灾害动态演化全过程中所做决策对应的实体与实例的信息。
[0010]可选的，概念层的表达式如下其中，表示概念层中所有实体的集合，表示滑坡场景本体类对应的任务实
体，，当时表示滑坡调查监测本体，当时表示滑坡隐患识别本体，当时表示滑坡灾害预警本体，当时表示滑坡应急决策本体，表示滑坡场景本体类对应的模型实体，表示滑坡场景本体类对应的数据实体，表示滑坡场景本体类对应的目标实体。
[0011]可选的，对象层的表达式如下：其中，表示所有实例的集合，表示实例的深度，表示滑坡场景本体类对应的任务实体下第个实例，，表示对应实体下实例的总数量，表示滑坡场景本体类对应的模型实体下第个实例，表示滑坡场景本体类对应的数据实体下第个实例，表示滑坡场景本体类对应的目标实体下第个实例。
[0012]可选的，状态层的表达式如下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向全过程的滑坡场景本体构建方法，其特征在于，包括：步骤1，确定构建滑坡场景本体的领域范围；所述领域范围为面向滑坡场景全过程的滑坡调查监测、滑坡隐患识别、滑坡灾害预警以及滑坡应急决策；步骤2，根据所述领域范围，对所述滑坡场景本体进行分类；其中，所述滑坡场景本体被分类为滑坡调查监测本体、滑坡隐患识别本体、滑坡灾害预警本体以及滑坡应急决策本体；步骤3，分别构建各滑坡场景本体类对应的概念层、对象层、状态层以及特征层；其中，所述概念层包括各滑坡场景本体类对应的多个实体，所述多个实体包括任务实体、模型实体、数据实体以及目标实体，所述对象层包括所述多个实体中每个实体对应的多个实例，所述状态层包括所述多个实例中每个实例对应的多个时空状态，所述特征层包括每个实例在一时空状态下的多个状态特征，同一实体对应的多个实例之间互不相同，同一实例对应的多个时空状态互不相同，同一时空状态对应的多个状态特征互不相同；步骤4，定义各滑坡场景本体类对应的概念层、对象层、状态层以及特征层之间的关联关系；所述关联关系包括业务关系、空间关系以及语义关系；步骤5，根据所述关联关系，进行滑坡场景本体建模，得到所述滑坡场景本体。2.根据权利要求1所述的滑坡场景本体构建方法，其特征在于，所述步骤1中的滑坡场景本体，表示滑坡灾害防护人员在滑坡灾害动态演化全过程中所做决策对应的实体与实例的信息。3.根据权利要求2所述的滑坡场景本体构建方法，其特征在于，所述概念层的表达式如下其中，表示所述概念层中所有实体的集合，表示滑坡场景本体类对应的任务实体，，当时表示滑坡调查监测本体，当时表示滑坡隐患识别本体，当时表示滑坡灾害预警本体，当时表示滑坡应急决策本体，表示滑坡场景本体类对应的模型实体，表示滑坡场景本体类对应的数据实体，表示滑坡场景本体类对应的目标实体。4.根据权利要求3所述的滑坡场景本体构建方法，其特征在于，所述对象层的表达式如下：其中，表示所有实例的集合，表示实例的深度，表示滑坡场景本体类对应的任务实体下第个实例，，表示对应实体下实例的总数量，表示滑坡场景本体类对应的模型实体下第个实例，表示滑坡场景本体类对应的数据实体下第个实例，表示滑坡场景本体类对应的目标实体下第个实例。5.根据权利要求4所述的滑坡场景本体构建方法，其特征在于，所述状态层的表达式如下：
其中，表示实例对应的所有时空状态，表示实例对应的一时空状态。6.根据权利要求5所述的滑坡场景本体构建方法，其特征在于，所述状态特征包括数据特征和语义特征；所述特征层的表达式如下：其中，表示实例在时空状态下的所有状态特征，表示第个状态特征，，表示在时空状态下状态特征的总...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘青豪，杨学习，徐倩，胡鑫，邓敏，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：