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基于Eclipse的交通本体查询系统应用研究

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马苗苗陈春辉曾一

摘要：随着交通服务工程建设的深入，越来越多的力量投入到交通数据库的开发和建设中，由于各个部门或组织对交通的需求或认知不同，建立的交通数据库往往存在不同程度的语义异质问题。本体是指从哲学领域研究世界的本质问题，转而被引入信息科学中，其初衷就在于建立一个共同认可的规范，为信息共享过程中存在的语义异质问题提供解决方案。本文以交通领域本体为例，通过查询系统设计将本体推理应用到道路查询系统中。

关键词：本体;地理本体;交通本体;本体推理;本体查询

中图分类号：TP391.41文献标识码：A文章编号：1003-5168（2020）29-0011-03

Abstract： With the deepening of the construction of traffic service projects， more and more forces are invested in the development and construction of the traffic database， due to the different needs or cognitions of various departments or organizations for transportation， the established transportation database often has different degrees of semantic heterogeneity. Ontology refers to the study of the essential issues of the world from the field of philosophy， and then it is introduced into information science， its original intention is to establish a commonly recognized norm to provide solutions to the semantic heterogeneity problems in the process of information sharing. This paper took the ontology in the transportation domain as an example， and applied ontology reasoning to the road query system through query system design.

Keywords： ontology;geographic ontology;traffic ontology;ontology reasoning;ontology query

本研究的主要目的是将日益完善的本体理论和技术引入正在发展的国家交通公共服务建设领域，为交通公共服务信息的建设提供理论和技术支持。它为本体理论开辟了新的应用服务领域，并扩展了新的本体理论。本研究不仅可以借鉴先进的理论和技术为公共交通服务，而且可以通过交通服务建设实践对本体提出新的问题，从而达到以理论促进实践、以实踐深化理论的目的。该研究具有重要的理论意义和实用价值。

在使用Protégé建好交通本体，并基于Jena推理机和SWRL推理规则语言自定义推理机制和规则[1-2]后，本文将使用Eclipse开发工具，设计交通本体查询系统，结合本体OWL文件和推理规则，实现基于本体的交通站点、路线和乘车的查询，验证交通本体查询系统的可行性和效率。

1 交通查询设计思路

根据对本体构建原则和构建方法的分析，总结前人经验[3-5]，本文列出了地理本体构建的一般思路，如图1所示。

2 交通本体查询系统框架

交通本体查询系统的总体设计方案如图2所示，总体可分为三个步骤：第一步是完成交通本体的构建;第二步是完成基于规则的本体推理;第三步是完成用户的查询。

2.1 交通本体的建立

首先使用本体构建工具Protégé，构建交通本体，生成OWL文件，作为本体库。该领域知识包括行政区划、各种交通设施（道路、站点等）、用于空间定位的各种地名及与交通有关的其他概念及关系。本文主要以郑州市的公交车实例数据作为研究对象。

2.2 知识本体的推理

用户通过用户界面输入和检索知识点，并且用户界面将用户输入的值传递给查询模块。查询模块借助Jena的推理规则，根据检索到的信息在本体数据库中推断相关信息，并将信息返回给用户界面。在该系统中，用户可以通过本体构造的Jena推理规则来检索某个知识点类别的所有父类别和子类别，并且可以通过某些属性来检索与该类别相关的其他类别。

2.3 用户界面的建立

本文以Java语言在Eclipse中构建了原型系统，原型系统由三部分组成，即站点查询、线路查询、乘车查询，如图3所示。

3 交通本体查询系统实现

3.1 站点查询

下面进行站点查询试验，相关数据如下。测绘学院的对象属性包括四点：属于公交1路车、属于公交900路车、离嵩山路陇海路站点很近、离地理研究所很近。查询结果如图4所示。

3.2 线路查询

下面进行线路查询试验，相关数据如下。公交1路车的数据属性包括三点：首班车时间04：30：00、末班车时间00：00：00、票价1元。对象属性包括三点：始发站火车站、终点站华山路公交站、站点测绘学院。查询结果如图5所示。

3.3 乘车查询

3.3.1 乘车查询试验1。相关数据如下：火车站是公交1路车的一个站点，测绘学院也是公交1路车的一个站点，根据规则1可以推理出从火车站到测绘学院坐公交1路车直达。查询结果如图6所示。

3.3.2 乘车查询试验2。相关数据如下：火车站是公交1路车的一个站点，测绘学院也是公交1路车的一个站点，测绘学院和地理研究所离得很近，根据规则2可以推理出从火车站到地理所坐公交1路车直达。查询结果如图7所示。

3.3.3 乘车查询试验3。相关数据如下：郑州新北站距离花园路刘庄很近，地理研究所距离嵩山路陇海路很近，花园路刘庄是B11路公交车的终点站，嵩山路陇海路也是B11路公交车的一个站点，如果想从郑州新北站到地理研究所，根据规则3推理出可以从花园路刘庄乘坐B11路公交车到达嵩山路陇海路站，然后步行抵达地理研究所。查询结果如图8所示。

4 结论

本文构建了一个以交通本体和规则为基础的交通本体查询界面，并建立了原型系统。其间利用交通本体和相应的推理规则进行数据查询，验证了基于本体知识查询的智能性。本文在Eclipse中用Java语言建立了交通本体查询界面，利用Jena开发包，将构建的交通本体解析到Eclipse中，实现了基于地理本体的空间数据的查询与推理。最后以公交站点查询、线路查询和乘车查询为例，对不同查询用到的数据、推理公式和查询结果进行了说明。

参考文献：

[1]熊桂喜，王开锋.基于语义的查询扩展研究[J].微计算机信息，2008（30）：177-178.

[2]葛文.地理信息服务发现方法研究[D].郑州：信息工程大学测绘学院，2012.

[3]李宏伟.基于Ontology的地理信息服务研究[D].郑州：信息工程大学测绘学院，2007.

[4]安杨，边馥苓，关佶红.基于Ontology的网络地理服务描述与发现[J].武汉大学学报（信息科学版），2004（12）：1063-1066.

[5]黄茂军.地理本体的形式化表达机制及其在地图服务中的应用研究[D].武汉：武汉大学，2005.

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