專利名稱：基于領域本體的遙感信息處理服務語義描述方法
技術領域：
本發(fā)明涉及空間信息服務技術領域，尤其涉及一種基于領域本體的遙感信息處理 服務語義描述方法。
背景技術：
從上世紀90年代末至今，面向服務架構作為一種分布式信息系統(tǒng)體系架構，逐漸 被引入到包括空間信息科學領域在內(nèi)的各個應用領域。Web服務技術作為面向服務架構的 主流實現(xiàn)技術，極大地推動了空間信息以服務的形式進行共享、互操作和集成應用。同時， 隨著對地觀測技術的高速發(fā)展，大量的遙感數(shù)據(jù)以及各種遙感信息處理功能以服務的形式 分布在互聯(lián)網(wǎng)上，為各遙感應用領域和部門之間提供信息的共享和互操作。然而，由于遙感 信息處理的數(shù)據(jù)源多樣性、流程的復雜性、種類多樣性、關系復雜性這些領域特點以及不同 的應用部門對遙感信息服務的認知側面的不同，造成了難于對遙感信息處理服務進行一致 性語義理解的問題。這一問題最終導致服務發(fā)現(xiàn)的查全率和查準率不高，阻礙了遙感信息 處理服務的共享和互操作。為解決遙感信息處理服務的語義理解不一致性問題，遙感信息 處理服務的語義描述十分重要，而建立遙感信息處理服務的語義描述模型就是實現(xiàn)遙感信 息處理服務語義描述的關鍵，它是基于語義進行遙感信息處理服務搜索，實現(xiàn)遙感信息處 理服務語義互操作的基礎。本體作為“共享概念模型的明確形式化規(guī)范說明”，能夠捕獲領域知識，確定該領 域內(nèi)共同認可的詞匯，通過概念之間的各種關系來描述概念的語義，提供對該領域知識的 共同理解，為領域知識的共享提供形式化方法，使人和計算機以及計算機和計算機之間能 夠相互理解和交流，并能基于語義進行推理。因而，本體的出現(xiàn)為遙感信息處理服務一致性 的語義理解提供了可行的解決方法，尤其是本體的形式化特點，能夠讓計算機理解概念的 語義，基于共同的理解進行交流和互操作，能夠基于服務的語義進行服務的查詢和檢索，為 服務的語義互操作提供基礎。國際上對服務語義描述的研究一直以來都是一個熱點問題，并且已經(jīng)有相關的服 務語義描述模型或語言問世，主要包括開放地理信息協(xié)會0GC定義的OGC 0WS和語義Web 服務領域的服務語義描述模型或語言WSDL-S、0WL-S、WSM0。這四種服務語義描述模型在服 務語義描述方面各有優(yōu)勢和不足。但是服務從來都是跟領域相關的，服務的語義必然離不 開相關領域的知識。以上四種服務語義描述模型，除了 OGC 0WS是與地理信息領域相關的 以外，其余的都是通用處理服務的語義描述模型，并沒有跟特定領域關聯(lián)起來。盡管0GC0WS 是領域相關的服務描述模型，在地理信息服務的語義描述方面卻仍然存在著不足，它僅僅 描述了服務的抽象層次，缺乏對服務的輸入、輸出語義的描述，不支持服務的組合。雖然 0WL-S和WSM0都引入了本體來描述服務的語義，但它們只提供了一個服務的通用語義描述 框架，不具備領域針對性，沒有建立特定領域的本體來建模領域知識。因此，上述四種服務 的語義描述模型都不能很好的適應遙感信息處理服務的語義描述。針對上述問題，本發(fā)明 結合遙感信息處理服務的領域特點，建立遙感信息處理服務的領域本體，研究遙感信息處理服務的語義描述內(nèi)容，對0WL-S服務語義描述模型進行擴展，形成基于領域本體的遙感 信息處理服務語義描述模型。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種基于領域本體的遙感信息處理服務語義描述方法，以解 決現(xiàn)有服務描述語言或模型在遙感信息處理服務服務語義描述上的不足以及缺乏領域知 識的缺陷。為達到上述目的，本發(fā)明采用如下的技術方案基于領域本體的遙感信息處理服務語義描述方法，包括以下步驟①根據(jù)遙感信息處理服務的領域特征，確定遙感信息處理服務領域本體的組成；②在分析遙感信息處理服務領域本體的組成基礎上，利用本體建模工具分別建立 遙感信息處理服務分類本體、遙感信息本體、服務質(zhì)量本體、服務安全本體，并以OWL語言 表達上述領域本體；③結合遙感信息處理服務領域特征，確定遙感信息處理服務語義描述的內(nèi)容；④從遙感信息領域知識的角度、服務質(zhì)量角度、服務安全角度對0WL-S服務語義 描述模型進行擴展；⑤形成基于領域本體的遙感信息處理服務語義描述模型。步驟①中所述的遙感信息處理服務領域本體包括遙感信息本體、遙感信息處理服 務分類本體、服務質(zhì)量本體、服務安全本體四個本體。步驟③中所述的遙感信息處理服務語義描述的內(nèi)容包括遙感信息處理服務的分 類語義、功能語義、質(zhì)量語義、安全語義和執(zhí)行語義。本發(fā)明具有以下優(yōu)點和積極效果1)結合遙感信息處理服務的領域特征，確定了遙感信息處理服務領域本體的組 成；2)建立了遙感信息處理服務領域本體；3)確定了遙感信息處理服務的語義描述內(nèi)容，包括遙感信息處理服務的分類語 義、輸入/輸出/結果/影響(I0PES)的語義、安全語義、質(zhì)量語義、處理精度語義；4)對0WL-S服務語義描述模型進行了擴展，使其具備遙感信息處理服務領域知 識，建立了基于領域本體的遙感信息處理服務語義描述模型，克服了 0WL-S在遙感信息處 理服務語義描述上的不足及領域知識缺乏的缺陷。


圖1是本發(fā)明提供的基于領域本體的遙感信息處理服務語義描述方法的流程圖。圖2是本發(fā)明提供的基于領域本體的遙感信息處理服務語義描述模型圖。其中，S1-確定遙感信息處理服務本體的組成、S2-建立遙感信息處理服務本體、S3-確 定遙感信息處理服務語義描述內(nèi)容、S4-對0WL-S服務語義描述模型進行擴展、S5-形成基 于領域本體的遙感信息處理服務語義描述模型。
具體實施例方式下面以具體實施例結合附圖對本發(fā)明作進一步說明本發(fā)明提供的基于領域本體的遙感信息處理服務語義描述方法，具體采用如下技 術方案，參見圖1，包括以下步驟S1 根據(jù)遙感信息處理服務的領域特征，確定遙感信息處理服務領域本體的組 成；S2 在分析遙感信息處理服務領域本體的組成基礎上，利用本體建模工具分別建 立遙感信息處理服務分類本體、遙感信息本體、服務質(zhì)量本體、服務安全本體，并以OWL語 言表達上述領域本體；S3 結合遙感信息處理服務領域特征，確定遙感信息處理服務語義描述的內(nèi)容；S4 從遙感信息領域知識的角度、服務質(zhì)量角度、服務安全角度對0WL-S服務語義 描述模型進行擴展；S5 形成基于領域本體的遙感信息處理服務語義描述模型。下面對上述步驟進行詳細描述步驟S1中根據(jù)遙感信息處理服務的領域特征，確定遙感信息處理服務領域本體 的組成，該組成包括遙感信息本體、遙感信息處理服務分類本體、服務質(zhì)量本體、服務安全 本體四個本體。遙感信息處理服務分類本體對遙感信息處理服務類別概念之間的關系進行 建模，描述了遙感信息處理服務的分類語義；遙感信息本體用于描述遙感信息處理服務的 功能語義，包括處理服務的輸入、輸出、條件、結果/影響的語義；服務質(zhì)量本體用于描述服 務的質(zhì)量語義，包括服務響應時間、服務所允許的數(shù)據(jù)量、服務的穩(wěn)定性、可靠性以及服務 所能夠達到的處理精度；服務安全本體描述服務安全的語義，表達處理服務所采用的安全 策略。如對于圖像精糾正服務而言，圖像精糾正服務與圖像系統(tǒng)校正服務都是圖像糾正服 務的子類，處理的是遙感圖像的空間屬性，是圖像系統(tǒng)校正服務的后續(xù)處理，圖像精糾正服 務是一個復合服務，由坐標變換服務和圖像重采樣服務按順序完成，這些內(nèi)容都在遙感信 息處理服務分類本體中得到描述；圖像精糾正服務的輸入、輸出、條件、結果/影響的語義 所需要的所有概念及關系都在遙感信息本體中得到描述；圖像精糾正服務的質(zhì)量語義的描 述所需的時間、數(shù)據(jù)量、穩(wěn)定性、處理精度及精度模型等概念和關系都在服務質(zhì)量本體中得 到描述；而圖像精糾正服務的安全語義所需的概念和關系都在安全本體中得到描述。步驟S2中本體建模工具采用Prot6g6，分別建立遙感信息處理服務分類本體、遙 感信息本體、服務質(zhì)量本體、服務安全本體，由于OWL (Web Ontology Language)語言是W3C 開發(fā)的一種網(wǎng)絡本體語言，用于對本體進行語義描述，所以采用OWL語言表達上述領域本 體。本模型中所建立的遙感信息處理服務分類本體為http://www. RemoteSensingProcessing. com/ServiceTaxonomy. owl ；遙感信息本體為http://www. RemoteSensingProcessing. com/RemoteSensinglnformation. owl ；服務質(zhì)量本體為 http://www. RemoteSensingProcessing. com/ServiceQuality. owl ；服務安全本體為 http://www. RemoteSensingProcessing. com/ServiceSecurity.owl o步驟S3中結合遙感信息處理服務領域特征，確定遙感信息處理服務語義描述的 內(nèi)容，所述內(nèi)容主要包括遙感信息處理服務的分類語義、功能語義、質(zhì)量語義、安全語義和 執(zhí)行語義，具體參見下表所示的遙感信息處理服務語義描述內(nèi)容。
遙感信息處理服務的分類語義解決服務屬于哪一類型服務的問題，主要包括服務 的名稱、服務所屬分類名稱、服務的分類編碼、服務分類統(tǒng)一資源標識符；遙感信息處理服務的功能語義主要包括處理執(zhí)行的前提條件、輸入輸出參數(shù)、處理執(zhí)行的效果等語義；此 外，對于由多個服務組合而成的復合處理服務，在對外透明的情況下，還應該表達子服務的 組合方式等語義，如圖像精糾正服務就是由坐標變換服務和圖像重采樣服務按照順序關系 組合而成的符合服務；遙感信息處理服務的質(zhì)量語義內(nèi)容主要包括兩個方面一是遙感信 息處理服務執(zhí)行的質(zhì)量(QoS)，包括反應服務執(zhí)行效果的一些因子；二是經(jīng)遙感信息處理 服務處理過的遙感信息的質(zhì)量，即遙感信息的處理精度(Process Precision)；遙感信息處 理服務的安全語義包括服務的數(shù)字簽名方式、遙感信息隱私、安全協(xié)議和遙感信息加密方 式等；遙感信息處理服務的執(zhí)行語義包括服務提供者的名稱或聯(lián)系方式、服務的物理位置、 服務訪問方式以及數(shù)據(jù)映射和消息綁定方式等。步驟S4中從遙感信息領域知識的角度、服務質(zhì)量角度、服務安全角度對0WL-S服 務語義描述模型進行擴展，補充了 0WL-S在領域知識、服務質(zhì)量以及服務安全方面語義描 述上的缺乏。
具體實施方式
是在0WL-S基礎上通過Prot6g6工具的Import功能導入自定 義的遙感信息處理服務分類本體、遙感信息本體、服務質(zhì)量本體和服務安全本體。步驟S5獲得了遙感信息處理服務的語義描述模型，參見圖2所示的基于本體的遙 感處理服務語義描述模型圖，圖中表達了遙感信息處理服務的分類語義、質(zhì)量語義、安全語 義、功能語義和執(zhí)行語義。遙感信息處理服務的分類語義采用0WL-S定義的對服務分類的模式來表達，本模 型所采用的遙感信息處理服務分類本體的URI為http://www. RemoteSensingProcessing. com/ServiceTaxonomy. owl ；遙感信息處理服務的質(zhì)量語義由自定義的遙感信息處理服務質(zhì)量本體 (SpatialServiceQuality)表達，它是模型中自定義的擴展部分之一，是根據(jù)遙感信息處理 的質(zhì)量特征和調(diào)用遙感信息處理服務的需要質(zhì)量保證而建立的，本模型自定義的遙感信息 處理服務質(zhì)量本體的URI為http://www. RemoteSensingProcessing. com/ServiceQuality. owl ；根據(jù)0WL-S 的可擴展性，SpatialServiceQuality 從 Profile 中的 ServiceParameter派生；遙感信息處理服務的質(zhì)量包括兩個方面一是與服務執(zhí)行效 果相關的語義(QoS) ；二是經(jīng)處理服務處理的遙感信息的處理精度(QoComputation)； 因此定義了兩個本體QoS和QoComputation，并為遙感信息處理服務質(zhì)量本體 (SpatialServiceQuality)定義hasQoS屬性和hasQoComputation屬性，將其值域分別設置 為QoS和QoComputation ；遙感信息處理服務的安全語義由自定義的遙感信息處理服務安 全本體(SpatialServiceSecurity)表達，它也是模型中自定義的擴展部分之一，是根據(jù)遙 感信息處理的安全特征和調(diào)用遙感信息處理服務的需要安全保證而建立的，本模型自定義 的遙感信息處理服務安全本體的URI為http://www. RemoteSensingProcessing. com/ServiceSecurity. owl。根據(jù)0WL-S 的可擴展性，SpatialServiceSecurity 也從 Profile 中的 ServiceParameter派生。遙感信息處理服務的安全語義包括服務的數(shù)字簽名方式、遙感 信息隱私、安全協(xié)議和遙感信息加密方式等。對于服務的功能語義(I0PE)中可能包含的 遙感信息的語義，則通過引用遙感信息本體的方式給出，即在I0PE中給出遙感信息本體 的URI，根據(jù)此URI即可取得遙感信息所包含的語義及其與其他遙感信息之間的語義關
8系，本模型定義的遙感信息本體的URI為http://www. RemoteSensingProcessing. com/ RemoteSensinglnformation. owl。在服務的執(zhí)行語義上，基于0WL-S給出的與WSDL的參數(shù) 映射方式和消息綁定方式，擴展了服務實例的物理位置和服務提供者的相關信息。下面以圖像精糾正服務的語義描述為例，說明如何根據(jù)本發(fā)明中提供的遙感信息 處理服務的語義描述模型利用Prot6g6工具和0WL-S Editor插件生成具體服務的語義描 述文檔。在進行圖像精糾正服務語義描述之前，首先對0WL-S進行擴展，通過Prot6g6工具 的Import功能在0WL-S Editor插件的基礎上導入遙感信息處理服務語義描述模型的自定 義擴展內(nèi)容，包括遙感信息處理服務分類本體、遙感信息本體、遙感信息處理服務質(zhì)量本體 和遙感信息處理服務安全本體。然后在Prot6g6工具中根據(jù)擴展后的描述模型為圖像精糾 正服務的語義描述項填充值，生成圖像精糾正服務的Profile、Processs和Grounding內(nèi) 容。下面是圖像精糾正服務的語義描述實例文檔中的部分代碼< ？ xml version = “ 1.0" ？ ><rdf:RDFxmlns service = “ http://www.daml.org/services/owl_s/L2/Service. owl#"xmlnstzont =“ http://www. isi. edu/ pan/damltime/timezone-ont. owl#"xmlns: sec = " http://www.RemoteSensingProcessing.com/ ServiceSecurity. owl#"xmlns:swrl = " http://www. w3. org/2003/1l/swrl#"xmlns:time = " http://www. isi. edu/ pan/damltime/time-entry. owl#"xmlns: list = " http://www.daml.org/services/owl_s/L2/generic/ 0bjectList. owl#"xmlns:rdfs = " http://www.w3.Org/2000/01/rdf-schema#"xmlns:owl = " http://www. w3. org/2002/07/owl#"xmlns: expr = " http://www.daml.org/services/owl_s/L2/generic/ Expression. owl#"xmlns: qlt = " http://www.RemoteSensingProcessing.com/ ServiceQuality. owl#"xmlns:rsi = " http://www.RemoteSensingProcessing.com/ RemoteSensinglnformation. owl#"xmlns: fun = " http://www.RemoteSensingProcessing.com/ ServiceTaxonomy. owl#"xmlns = " http://www.RemoteSensingProcessing.com/Service/ ImageCorrection. owl#"xmlns:profile = " http://www.daml.org/services/owl_s/L2/Profile. owl#"
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權利要求
一種基于領域本體的遙感信息處理服務語義描述方法，其特征在于，包括以下步驟①根據(jù)遙感信息處理服務的領域特征，確定遙感信息處理服務領域本體的組成；②在分析遙感信息處理服務領域本體的組成基礎上，利用本體建模工具分別建立遙感信息處理服務分類本體、遙感信息本體、服務質(zhì)量本體、服務安全本體，并以OWL語言表達上述領域本體；③結合遙感信息處理服務領域特征，確定遙感信息處理服務語義描述的內(nèi)容；④從遙感信息領域知識的角度、服務質(zhì)量角度、服務安全角度對OWL-S服務語義描述模型進行擴展；⑤形成基于領域本體的遙感信息處理服務語義描述模型。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于領域本體的遙感信息處理服務語義描述方法，其特征在于步驟①中所述的遙感信息處理服務領域本體包括遙感信息本體、遙感信息處理服務分 類本體、服務質(zhì)量本體、服務安全本體四個本體。
3.根據(jù)權利要求1所述的基于領域本體的遙感信息處理服務語義描述方法，其特征在于步驟③中所述的遙感信息處理服務語義描述的內(nèi)容包括遙感信息處理服務的分類語 義、功能語義、質(zhì)量語義、安全語義和執(zhí)行語義。
全文摘要
本發(fā)明涉及空間信息服務技術領域，尤其涉及一種基于領域本體的遙感信息處理服務語義描述方法。本發(fā)明確定遙感信息處理服務領域本體的組成；利用本體建模工具分別建立遙感信息處理服務分類本體、遙感信息本體、服務質(zhì)量本體、服務安全本體，并以OWL語言表達上述領域本體；確定遙感信息處理服務語義描述的內(nèi)容；對OWL-S服務語義描述模型進行擴展；形成基于領域本體的遙感信息處理服務語義描述模型。本發(fā)明結合遙感信息處理服務的領域特征，建立了遙感信息處理服務領域本體，并利用其對OWL-S進行了擴展，形成了基于領域本體的遙感信息處理服務語義描述模型，從而克服了OWL-S在服務質(zhì)量、服務安全以及領域知識方面對遙感信息處理服務語義描述的不足。
文檔編號G06F17/30GK101877001SQ200910272458
公開日2010年11月3日 申請日期2009年10月20日 優(yōu)先權日2009年10月20日
發(fā)明者張霞, 李倩, 眭海剛, 肖志峰, 詹勤 申請人:武漢大學