專利名稱：具有動(dòng)態(tài)性的空間信息處理服務(wù)組合方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域，特別涉及一種空間信息處理服務(wù)組合方 法。
背景技術(shù)：
近年來，面向服務(wù)的體系架構(gòu)SOA作為一種新的信息架構(gòu)，逐漸被引入到科學(xué)應(yīng) 用研究中。在網(wǎng)絡(luò)承載的海量信息環(huán)境下，如果能夠智能地尋找和集成空間數(shù)據(jù)和服務(wù)， 幫助用戶構(gòu)建復(fù)雜的空間信息處理流程，自動(dòng)或半自動(dòng)地從海量網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中提取用戶所 需的信息與知識，將使得地球空間信息共享與應(yīng)用服務(wù)進(jìn)入一個(gè)全新的時(shí)代，極大地滿足 社會(huì)對公共空間信息的需求，促進(jìn)地球空間信息科學(xué)的發(fā)展。在通用計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，服務(wù)組 合的研究是一個(gè)研究熱點(diǎn)，有關(guān)文獻(xiàn)Rao J, Su X. A survey of automated web service compositionmethods[C] · In !Proceedings of the First International Workshop onSemantic Web Services and Web Process Composition(SffSWPC 2004) ；PeerJ. Web service composition as AI planning-a survey[R] · Technical Report. University of St. Gallen, Switzerland. 2005。工業(yè)界對服務(wù)組合的研究側(cè)重于利用工作流的方法。工作流是實(shí)現(xiàn)包括多個(gè)應(yīng)用 程序交互的業(yè)務(wù)流程自動(dòng)化的關(guān)鍵技術(shù)。由于基于Web的應(yīng)用數(shù)量龐大，而且更新變化快， 傳統(tǒng)的工作流系統(tǒng)對于基于Web的應(yīng)用有著局限性。目前有些專門針對網(wǎng)絡(luò)服務(wù)組合的語 言出現(xiàn)，例如BPEL4WS、WSCI、WSFL。為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)服務(wù)組合，在人工智能領(lǐng)域，很多研究通 過人工智能規(guī)劃的方法來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)服務(wù)組合，許多人工智能規(guī)劃的方法都使用語義網(wǎng)技術(shù) 中的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)本體語言O(shè)WL-S來描述網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。語義網(wǎng)絡(luò)服務(wù)實(shí)現(xiàn)了對信息和服務(wù)的描述 和組織，有助于自動(dòng)地確定服務(wù)與數(shù)據(jù)、服務(wù)與服務(wù)間的正確聯(lián)系，從而能夠自動(dòng)地構(gòu)建服 務(wù)鏈，解決用戶的問題。在地理信息領(lǐng)域，GEON利用開譜勒(KEPLER)系統(tǒng)進(jìn)行空間信息服務(wù)的組合。 KEPLER系統(tǒng)提供了支持科學(xué)研究領(lǐng)域工作流的一個(gè)平臺(tái)，它提供了一個(gè)較高概念層次的工 作流設(shè)計(jì)模式，同時(shí)對用戶盡可能屏蔽了底層技術(shù)的復(fù)雜性。SEEK引入了語義網(wǎng)技術(shù)中網(wǎng) 絡(luò)本體語言O(shè)ffL來建立組合的服務(wù)間輸入輸出數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的自動(dòng)轉(zhuǎn)換。有些研究利用語義網(wǎng) 絡(luò)服務(wù)技術(shù)0WL-S、WSM0、WSDL-S實(shí)現(xiàn)空間信息網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的語義描述。其它一些研究則側(cè) 重于通過往元數(shù)據(jù)中增加語義信息以服務(wù)于數(shù)據(jù)的查找。國內(nèi)有不少學(xué)者則在國際開放 地理信息系統(tǒng)聯(lián)合會(huì)OGC提出的服務(wù)規(guī)范的基礎(chǔ)上，探討基于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)及 應(yīng)用，對空間信息網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的語義描述和空間信息網(wǎng)絡(luò)服務(wù)自動(dòng)組合的研究尚處于起步階 段。有關(guān)文獻(xiàn) Jaeger, Ε. , Altintas, I. , Zhang, J. , Ludascher, B. , Pennington, D. , and Michener, W. ,2005.A Scientific Workflow Approachto Distributed Geospatial Data Processing using Web Services[C],17thInternational Conference on Scientific and Statistical DatabaseManagement(SSDBM' 05) ；Bowers, S. , and
3Ludascheri B.,2004.AnOntology-Driven Framework for Data Transformation in ScientificWorkflows[C]. In Proc.of the Intl. Workshop on Data Integration in theLife Sciences (DILS) ；Roman D，Klien E，Skogan D. SWING-a semantic webservices framework for the geospatial domain[C], Terra Cognita 2006 ；Lemmens R， Wytzisk A. Integrating Semantic and Syntactic Descriptionsto Chain Geographic Services[J]. IEEE Internet Computing,2006. 10(5)) ；Lutz M，Klien E.Ontology-based retrieval of geographic information[J]， International Journal of Geographical Information Science，2006· 20 (3)。與通用計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的服務(wù)組合方法相比，空間信息處理服務(wù)組合有其特殊性。空 間信息處理的數(shù)據(jù)通常是大批量，而且類型多樣；空間信息處理功能復(fù)雜多樣，往往對時(shí)間 和計(jì)算資源的消耗較大；地理領(lǐng)域的應(yīng)用往往需要不同數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)和復(fù)雜的處理功能。 因此服務(wù)的語義描述、組合方法的設(shè)計(jì)等都是目前研究的難點(diǎn)。雖然語義網(wǎng)絡(luò)服務(wù)技術(shù)和 人工智能規(guī)劃方法為服務(wù)組合提供了前景，如何將其在地理信息領(lǐng)域進(jìn)行應(yīng)用還有待進(jìn)一 步研究。由于空間信息處理服務(wù)及其組合是近幾年網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)興起的一個(gè)新的研 究方向，目前已有的組合方法還停留在利用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)組合語言對空間信息服務(wù)進(jìn)行靜態(tài)組 合，沒有考慮組合的動(dòng)態(tài)性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種具有動(dòng)態(tài)性的空間信息處理服務(wù)組 合方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種基于流程規(guī)劃的空間信息處理服務(wù)半自動(dòng)組合 方法，基于流程規(guī)劃實(shí)現(xiàn)空間信息處理服務(wù)組合，包括以下步驟，步驟一，基于本體描述語言O(shè)ffL對空間信息處理服務(wù)的輸入輸出、功能、前提條件 及狀態(tài)改變進(jìn)行語義描述，建立“空間數(shù)據(jù)類型”本體和“空間服務(wù)類型”本體，基于“空間 數(shù)據(jù)類型”本體和“空間服務(wù)類型”本體建立“空間服務(wù)模型”本體；其中空間信息處理服務(wù)的輸入輸出的語義描述利用“空間數(shù)據(jù)類型”本體中的實(shí) 體類表達(dá)，空間信息處理服務(wù)的功能的語義描述利用“空間服務(wù)類型”本體中的實(shí)體類表 達(dá)，“空間服務(wù)模型”本體是空間信息處理服務(wù)的輸入輸出和功能的組合表達(dá)，空間信息處 理服務(wù)的前提條件的語義描述為輸入空間數(shù)據(jù)的元數(shù)據(jù)要求，空間信息處理服務(wù)的狀態(tài)改 變的語義描述為輸出空間數(shù)據(jù)的元數(shù)據(jù)改變；步驟二，利用注冊中心注冊管理步驟一所得“空間數(shù)據(jù)類型”本體、“空間服務(wù)類 型”本體和“空間服務(wù)模型”本體；步驟三，通過開放的人機(jī)交互接口，向用戶提供注冊中心已注冊的“空間數(shù)據(jù)類 型”本體、“空間服務(wù)類型”本體和“空間服務(wù)模型”本體，返回用戶基于這些本體組合得到 的空間信息處理流程模型；步驟四，為空間信息處理流程模型查找匹配的空間信息處理服務(wù)，形成服務(wù)鏈。而且，基于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)本體語言O(shè)WL-S中的控制流和數(shù)據(jù)流，結(jié)合“空間服務(wù)模型” 本體對已有的空間信息處理流程模型進(jìn)行語義描述，然后保存作為一個(gè)復(fù)合的空間服務(wù)模 型；當(dāng)步驟三返回用戶新組合得到的空間信息處理流程模型包括有之前所保存復(fù)合的空間服務(wù)模型時(shí)，步驟四的實(shí)現(xiàn)方式為，通過本體推理和語義匹配細(xì)化該空間信息處理流程模 型中復(fù)合的空間服務(wù)模型，得到原子的空間服務(wù)模型的結(jié)構(gòu)化組合，然后利用與各原子的 空間服務(wù)模型匹配的空間信息處理服務(wù)，形成服務(wù)鏈。本發(fā)明提出了一種新的空間信息處理服務(wù)組合方法。這種發(fā)明以空間信息處理服 務(wù)的語義描述為基礎(chǔ)，通過語義匹配能夠更準(zhǔn)確地建立空間信息處理服務(wù)之間的聯(lián)系。通 過對目錄登記信息元模型進(jìn)行語義擴(kuò)展能夠?qū)崿F(xiàn)顧及語義的查找，提高查詢的查全率和查 準(zhǔn)率，并能對已有的空間信息處理流程模型知識進(jìn)行管理和復(fù)用。通過任務(wù)分解，將一個(gè)高 層次的服務(wù)模型細(xì)化為低層次的有限個(gè)服務(wù)組合，減少了搜索空間，降低了服務(wù)組合的不 確定性，有助于降低推理的復(fù)雜性。由于這種服務(wù)組合方法的動(dòng)態(tài)性和智能性，對于在網(wǎng)絡(luò) 承載的海量信息環(huán)境下，通過智能構(gòu)建空間信息處理流程，從海量網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中提取用戶所 需的信息與知識，具有重要意義。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例的空間信息處理服務(wù)語義描述示意圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例的目錄登記信息元模型及語義注冊擴(kuò)展示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供一種基于流程規(guī)劃的空間信息處理服務(wù)組合方法，包括以下步驟，步驟一，基于本體描述語言O(shè)ffL對空間信息處理服務(wù)的輸入輸出、功能、前提條件 及狀態(tài)改變進(jìn)行語義描述，建立“空間數(shù)據(jù)類型”本體和“空間服務(wù)類型”本體，基于“空間 數(shù)據(jù)類型”本體和“空間服務(wù)類型”本體建立“空間服務(wù)模型”本體。具體來說，其中空間信息處理服務(wù)的輸入輸出的語義描述利用“空間數(shù)據(jù)類型”本 體中的實(shí)體類表達(dá)，空間信息處理服務(wù)的功能的語義描述利用“空間服務(wù)類型”本體中的實(shí) 體類表達(dá)，“空間服務(wù)模型”本體是空間信息處理服務(wù)的輸入輸出和功能的組合表達(dá)，空間 信息處理服務(wù)的前提條件的語義描述為輸入空間數(shù)據(jù)的元數(shù)據(jù)要求，空間信息處理服務(wù)的 狀態(tài)改變的語義描述為輸出空間數(shù)據(jù)的元數(shù)據(jù)改變。本發(fā)明首先利用本領(lǐng)域常用的語義網(wǎng)本體描述語言O(shè)WL建立“空間數(shù)據(jù)類型”本 體和“空間服務(wù)類型”本體?？臻g信息處理服務(wù)輸入、輸出空間數(shù)據(jù)的本體描述可以參考了 空間數(shù)據(jù)主題關(guān)鍵字集合、ISO 19115地理信息元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和地理注記語言規(guī)范GML規(guī)范， 定義了“空間數(shù)據(jù)類型”本體?！翱臻g服務(wù)類型”本體的建立可以參考已有的空間服務(wù)分類， 例如ISO 19119地理信息服務(wù)分類和美國NASA GCMD服務(wù)關(guān)鍵字集合。空間服務(wù)的語義描 述可以采用了現(xiàn)有的語義網(wǎng)絡(luò)服務(wù)技術(shù)，例如基于OWL的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)本體語言O(shè)WL-S對空間 信息處理服務(wù)進(jìn)行語義表達(dá)，建立“空間服務(wù)模型”本體。圖2給出了坡度計(jì)算服務(wù)的語義描述，以便實(shí)施參考。坡度計(jì)算服務(wù)輸入 haslnput 為JftMi^禾呈 Terrain Elevation, ^iij hasOutput ^ ] Terrain Slope, 該服務(wù)輸入輸出數(shù)據(jù)的語義通過“空間數(shù)據(jù)類型”本體類標(biāo)注，即語義標(biāo)注Gemantic Annotations)，例如近紅外影像NIRImage、ETM影像植被指數(shù)ETMNDVI、紅波段影像 RedImage、地形高程^Terrain Elevation 和地形坡度 iTerrainSlope,這些類(classes)參考IS019115元數(shù)據(jù)實(shí)體(MD Metadata)進(jìn)行屬性(properties)設(shè)置以描述其元數(shù)據(jù)。為了 表達(dá)坡度計(jì)算服務(wù)的操作Operation所代表的服務(wù)功能語義，通過“空間服務(wù)類型”本體類 進(jìn)行語義標(biāo)注，例如滑坡計(jì)算Landslide Susc印tibility、植被指數(shù)計(jì)算NDVI和坡度計(jì)算 Slope等，其中坡度計(jì)算Slope本體類用來標(biāo)注坡度計(jì)算服務(wù)功能的語義；服務(wù)執(zhí)行的語義 (即前提條件和狀態(tài)改變)通過元數(shù)據(jù)約束來表達(dá)，例如利用OWL-S中的前提條件表達(dá)語言 SPARQL描述輸入的高程數(shù)據(jù)格式format為GeoTiff，坐標(biāo)參考系統(tǒng)ReferenceSystem為地 理坐標(biāo) EPSG :4326。工作流本體提供了一個(gè)有序子流程序列中控制流(Control Flow)和數(shù)據(jù)流(Data Flow)等工作流基本元素的本體類。控制流定義了流程如何按照控制進(jìn)行，它關(guān)注活動(dòng)執(zhí)行 的順序。而數(shù)據(jù)流關(guān)注數(shù)據(jù)在活動(dòng)間的交換，它定義了數(shù)據(jù)在流程中的傳輸。例如在OWL-S 中，控制流通過控制結(jié)構(gòu)Control Construct (例如序列kquence，分解Split)來表達(dá)，數(shù) 據(jù)流通過使用一些類來明確輸入輸出的綁定，例如ValueOf類的實(shí)例注明一個(gè)子過程的輸 入來源于序列中前一個(gè)子過程的輸出。以圖中的滑坡預(yù)測分析流程為例，控制流決定了具 有不同的“空間服務(wù)類型”的空間信息處理服務(wù)(例如坡向Aspect、坡度Slope、土地覆蓋 類型Landcover、植被指數(shù)NDVI、滑坡計(jì)算Landslide Susceptibility)如何有序執(zhí)行，而 數(shù)據(jù)流則可以定義不同的空間信息處理服務(wù)的輸入輸出“空間數(shù)據(jù)類型”如何關(guān)聯(lián)。步驟二，利用注冊中心注冊管理步驟一所得“空間數(shù)據(jù)類型”本體、“空間服務(wù)類 型”本體和“空間服務(wù)模型”本體。注冊中心屬于已有技術(shù)，常用于分布式網(wǎng)絡(luò)資源管理，實(shí)際資源并不放在注冊中 心。實(shí)施例使用OGC網(wǎng)絡(luò)目錄服務(wù)CSW的目錄登記信息元模型ebRIM規(guī)范，對ebRIM模型 進(jìn)行擴(kuò)展得到信息注冊模型，以實(shí)現(xiàn)對空間數(shù)據(jù)與服務(wù)的語義信息注冊。已有空間信息處 理流程模型和服務(wù)鏈也可以通過CSW來管理。圖3給出了對ebRIM模型擴(kuò)展得到信息注冊 模型的高層示意圖，虛線部分代表了對該模型所進(jìn)行的擴(kuò)展。目錄信息登記模型的頂層類 是“注冊對象RegistryObject”?！皩傩圆跾lot”為“RegistryObject”實(shí)例提供了動(dòng)態(tài)添 加屬性的方式。“服實(shí)例提供了對網(wǎng)絡(luò)服務(wù)元數(shù)據(jù)的注冊，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的實(shí)現(xiàn)可 以綁定到多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議上，因此“服務(wù)綁Service Binding”實(shí)例提供了網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的綁定 信息，“服務(wù)krvice”實(shí)例通過“服務(wù)綁定serviceBindings”屬性可以關(guān)聯(lián)到多個(gè)“服務(wù) 綁定krvice Binding”實(shí)例。“組織Organization”實(shí)例記錄了資源提供者的信息。“數(shù) 據(jù)Dat必et”實(shí)例記錄了空間數(shù)據(jù)的注冊信息。ebRIM模型還定義了一些其它對象以支持 對不同資源信息的注冊?！瓣P(guān)聯(lián)Association”實(shí)例記錄了 “注冊對象RegistryObject”的 對象之間一對一的關(guān)系，即“源對象sourceObject”與“目標(biāo)對象targetObject”之間的關(guān) 系。“分類體系 Classif icatior^cheme” 提供了一種“分類節(jié)點(diǎn) Classf icationNode” 組成 的樹狀結(jié)構(gòu)方式對“注冊對象RegistryObject”實(shí)例進(jìn)行分類(Classification)。語義信 息注冊的基本思想是使用ebRIM的Classificatior^cheme、Slot、Association等元素來記 錄OWL對應(yīng)的類(classes)，屬性(properties)和相關(guān)的一些公理例如subclassOf。圖中0. . *表示O個(gè)到多個(gè)，單詞后加“S”也表示多個(gè)的情況，例如“slots”表示 多個(gè)屬性槽；虛線連接部分是代表對現(xiàn)有技術(shù)中的OGC CSff ebRIM所進(jìn)行的擴(kuò)展，包括以下 三部分(1)定義了一個(gè)新的類“流程模型ftOcess Model”來注冊空間信息處理流程模型。該定義通過繼承已有的ebRIM類“外部對象ExtrinsicObject”來描述。每個(gè)服務(wù)Service 對象通過描述describedBy關(guān)聯(lián)到一個(gè)空間服務(wù)模型ProcessModel。Process Model既可 以是原子的空間服務(wù)模型，也可以是復(fù)合的空間服務(wù)模型。當(dāng)!Process Model是復(fù)合的空 間服務(wù)模型時(shí)，通過“流程模型!Process Model”的屬性槽“組合composedOf”可以關(guān)聯(lián)到 其組成的子模型序列。(2) “空間數(shù)據(jù)類型”和“空間服務(wù)類型”本體作為“分類體系 ClassificationScheme"注冊在CSW中，建立空間服務(wù)類型分類體系GeospatialService Types ClassificationScheme 和空間數(shù)據(jù)類型分類體系 Geospatial DataTypes ClassificatioMcheme。通過這兩個(gè)分類體系，就可以分別對“數(shù)據(jù)Dataset”和“服務(wù) Service，，進(jìn)行分類(classifiedBy)。(3)為空間信息處理服務(wù)的輸入輸出、前提條件及狀態(tài)改變的語義注冊建立屬 性槽。輸入輸出的語義通過“流程模型ftx)CeSS Model”的屬性槽“InputData輸入”和 "OutputData輸出”來記錄。狀態(tài)改變的語義與服務(wù)實(shí)例相關(guān)，因此在“服務(wù)krvice”的屬 性槽“preconditions前提條件”和“effects狀態(tài)改變”記錄。步驟三，通過開放的人機(jī)交 互接口，向用戶提供注冊中心已注冊的“空間數(shù)據(jù)類型”本體、“空間服務(wù)類型”本體和“空 間服務(wù)模型”本體，返回用戶基于這些本體組合得到的空間信息處理流程模型。注冊中心能夠支持開放的人機(jī)交互接口，ebRIM模型還能利用語義匹配實(shí)現(xiàn)對查 詢精度的提高。具體操作可以是，用戶操作互聯(lián)網(wǎng)連接的計(jì)算機(jī)；計(jì)算機(jī)通過開放的人機(jī)交 互接口，提供網(wǎng)頁顯示“空間數(shù)據(jù)類型”、“空間服務(wù)類型”和“空間服務(wù)模型”;用戶可以拖拉 不同的“空間數(shù)據(jù)類型”、“空間服務(wù)類型”、“空間服務(wù)模型”，進(jìn)行結(jié)構(gòu)化組合，形成空間信 息處理流程模型。具體實(shí)施時(shí)，可以采用成熟的AJAX技術(shù)，只需一臺(tái)聯(lián)入互聯(lián)網(wǎng)的PC，任何 人都可成為用戶。具體實(shí)施時(shí)，也可擴(kuò)展參與平臺(tái)，智能手機(jī)、PDA、易PC等聯(lián)網(wǎng)設(shè)備均屬于 等同替換手段。通過用戶簡單地輔助控制，對于流程模型的生成直觀清晰，能夠降低自動(dòng)服 務(wù)組合中的不確定性。步驟四，為空間信息處理流程模型查找匹配的空間信息處理服務(wù)，形成服務(wù)鏈。由于實(shí)施例中，空間信息處理服務(wù)在注冊中心中通過“描述describedBy”關(guān)聯(lián)到 “流程模型!Process Model”，因此可以通過該關(guān)聯(lián)為空間信息處理流程模型查找匹配的空 間信息處理服務(wù)。實(shí)際實(shí)施中，執(zhí)行步驟一和步驟二建立好本體并注冊后，在用戶需要時(shí)才執(zhí)行步 驟三和步驟四，利用本體建立空間信息處理流程模型和服務(wù)鏈。由于本體是面向多用戶多 次重復(fù)利用的，建立空間信息處理流程模型時(shí)利用已有成果，可以提高建立效率。建立空間 信息處理流程模型時(shí)，在“空間服務(wù)模型”本體基礎(chǔ)上集成了多個(gè)空間服務(wù)模型，因此本發(fā) 明提出保存已有的空間信息處理流程模型作為一個(gè)復(fù)合的空間服務(wù)模型，當(dāng)步驟三返回用 戶新組合得到的空間信息處理流程模型時(shí)，如果新的空間信息處理流程模型包括有之前所 保存復(fù)合的空間服務(wù)模型，步驟四的實(shí)現(xiàn)方式并不是直接對新的空間信息處理流程模型查 找匹配的空間信息處理服務(wù)，而是通過本體推理和語義匹配細(xì)化，得到實(shí)現(xiàn)該空間信息處 理流程模型的原子的空間服務(wù)模型的結(jié)構(gòu)化組合，然后利用與各原子的空間服務(wù)模型匹配 的空間信息處理服務(wù)，形成服務(wù)鏈。如果新的空間信息處理流程模型不包括有之前所保存 復(fù)合的空間服務(wù)模型，可視為其中包含的全部是原子的空間服務(wù)模型，一一查找匹配的空間信息處理服務(wù)即可。本體推理基于描述邏輯概念術(shù)語推理(TBOX Reasoning)中的包含推理 (Subsumption Reasoning)，判斷本體中不同概念之間的包含關(guān)系，可以使用現(xiàn)有技術(shù)中的 推理機(jī)。新空間信息處理流程模型中，可能包含了多個(gè)已有的空間信息處理流程模型。也 就是說，一個(gè)復(fù)合的空間服務(wù)模型可能只為新空間信息處理流程模型中的部份(稱為子流 程模型)提供參照。語義匹配時(shí)，首先進(jìn)行功能的語義匹配，從已保存的復(fù)合的空間服務(wù)模 型中挑選與新空間信息處理流程模型中子流程模型功能上語義匹配的構(gòu)成候選流程模型 集合，這樣可以初步降低候選復(fù)合的空間服務(wù)模型數(shù)量。然后再對候選流程模型集合中復(fù) 合的空間服務(wù)模型與新空間信息處理流程模型中子流程模型進(jìn)行輸入輸出的語義匹配，結(jié) 果即為實(shí)現(xiàn)子流程模型的一組原子的空間服務(wù)模型，從而實(shí)現(xiàn)分解細(xì)化。通過對新空間信 息處理流程模型中的所有子流程模型進(jìn)行分解細(xì)化，綜合分解細(xì)化結(jié)果得到實(shí)現(xiàn)頂層的新 空間信息處理流程模型的一組原子的空間服務(wù)模型。分解過程中匹配可使用過程模板。過 程模板根據(jù)空間信息處理服務(wù)的數(shù)據(jù)語義和功能語義定義。一個(gè)過程模板可以定義為一個(gè) 三元組(F，I，0)，其中F代表過程的功能語義描述，I是過程的輸入語義描述集合，0是過程 的輸出語義描述集合。若已有的空間信息處理流程模型是利用本發(fā)明所提供技術(shù)方案生成，可以直接作 為一類空間服務(wù)模型，用于組合實(shí)現(xiàn)新的空間信息處理流程模型。但考慮到可能有些已有 的空間信息處理流程模型采用其它的途徑構(gòu)建，例如專家自己編輯處理流程腳本表達(dá)，即 已有的空間信息處理流程模型不是步驟三所得結(jié)果時(shí)，需要考慮與本發(fā)明所提供技術(shù)方案 生成的空間信息處理流程模型的表達(dá)一致性問題。本發(fā)明技術(shù)方案所采用OWL-S中的復(fù) 合流程(Composite Process)本體可以用來表達(dá)空間信息處理流程模型。一個(gè)Composite Process可以定義為一個(gè)具有控制流和數(shù)據(jù)流的有序子流程序列。通過使用已有的復(fù)合流 程(Composite Processes)，一個(gè)抽象的流程模型可以推理細(xì)化為子流程(還有可能進(jìn)一 步細(xì)化)的結(jié)構(gòu)化組合。因此，本發(fā)明建議統(tǒng)一基于OWL-S中的控制流和數(shù)據(jù)流，結(jié)合“空 間服務(wù)模型”本體(作為OWL-S中的子流程)對已有的空間信息處理流程模型進(jìn)行語義描 述，然后保存作為一種復(fù)合的空間服務(wù)模型(作為OWL-S中的復(fù)合流程)。對于步驟三所得 用戶基于組合得到的空間信息處理流程模型，計(jì)算機(jī)在后臺(tái)自動(dòng)將用戶設(shè)定的本體間關(guān)聯(lián) 轉(zhuǎn)化為基于OWL-S中的控制流和數(shù)據(jù)流的語義描述即可。對于其它途徑所得已有的空間信 息處理流程模型，需要重新基于OWL-S中的控制流和數(shù)據(jù)流，結(jié)合“空間服務(wù)模型”本體對 其它途徑得到的已有空間信息處理流程模型進(jìn)行語義描述，然后保存作為一種復(fù)合的空間 服務(wù)模型。本發(fā)明的以上方法技術(shù)方案可以采用計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)實(shí)現(xiàn)，也可以采用裝置形式 實(shí)現(xiàn)，為便于實(shí)施參考，本發(fā)明提供空間信息處理服務(wù)組合系統(tǒng)參見圖1，該系統(tǒng)支持對已 有的空間信息處理流程模型進(jìn)行利用空間信息處理服務(wù)組合系統(tǒng)中包括知識庫、注冊中心和模型設(shè)計(jì)客戶端，所述知識庫用于建立“空間數(shù)據(jù)類型”本體、“空間服務(wù)類型”本體和“空間服務(wù)模 型”本體并保存，所建立本體注冊到注冊中心；并用于保存已有的管理空間信息處理流程模 型(保存為復(fù)合的空間服務(wù)模型)。
所述注冊中心用于注冊管理知識庫中的“空間數(shù)據(jù)類型”本體、“空間服務(wù)類型” 本體和“空間服務(wù)模型”本體，注冊管理知識庫中已有的管理空間信息處理流程模型，并提 供人機(jī)交互接口。實(shí)施例中，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下分布式空間信息處理服務(wù)和服務(wù)鏈作為圖3中的 “服務(wù)krvice”對象注冊，并通過“描述describedBy”關(guān)聯(lián)到相應(yīng)的“空間服務(wù)模型”。注 冊中心提供了一個(gè)信息注冊模型，通過本體與信息注冊模型間的映射注冊管理知識庫中的 “空間數(shù)據(jù)類型”本體、“空間服務(wù)類型”本體和“空間服務(wù)模型”本體，通過模型與信息注冊 模型間的映射注冊管理知識庫中已有的管理空間信息處理流程模型。所述模型設(shè)計(jì)客戶端用于登錄注冊中心提供的人機(jī)交互接口，在注冊中心支持下 調(diào)用知識庫中的“空間數(shù)據(jù)類型”本體、“空間服務(wù)類型”本體和“空間服務(wù)模型”本體，支持 用戶組合這些本體生成空間信息處理流程模型(即進(jìn)行頂層模型設(shè)計(jì))；并參照在注冊中 心支持下從知識庫所調(diào)用復(fù)合的空間服務(wù)模型，自動(dòng)細(xì)化空間信息處理流程模型得到實(shí)現(xiàn) 該模型的原子的空間服務(wù)模型的結(jié)構(gòu)化組合(即進(jìn)行任務(wù)分解)；在注冊中心支持下自動(dòng) 獲取與原子服務(wù)模型匹配的空間信息處理服務(wù)，生成服務(wù)鏈；所得空間信息處理流程模型 存入知識庫，并和空間信息處理服務(wù)鏈一起在注冊中心注冊。具體實(shí)施時(shí)，知識庫和注冊中心可以采用服務(wù)器技術(shù)實(shí)現(xiàn)，模型設(shè)計(jì)客戶端可以 采用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)瀏覽器腳本技術(shù)實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種具有動(dòng)態(tài)性的空間信息處理服務(wù)組合方法，其特征是基于流程規(guī)劃實(shí)現(xiàn)空間 信息處理服務(wù)組合，包括以下步驟，步驟一，基于本體描述語言O(shè)ffL對空間信息處理服務(wù)的輸入輸出、功能、前提條件及狀 態(tài)改變進(jìn)行語義描述，建立“空間數(shù)據(jù)類型”本體和“空間服務(wù)類型”本體，基于“空間數(shù)據(jù) 類型”本體和“空間服務(wù)類型”本體建立“空間服務(wù)模型”本體；其中空間信息處理服務(wù)的輸入輸出的語義描述利用“空間數(shù)據(jù)類型”本體中的實(shí)體類 表達(dá)，空間信息處理服務(wù)的功能的語義描述利用“空間服務(wù)類型”本體中的實(shí)體類表達(dá)，“空 間服務(wù)模型”本體是空間信息處理服務(wù)的輸入輸出和功能的組合表達(dá)，空間信息處理服務(wù) 的前提條件的語義描述為輸入空間數(shù)據(jù)的元數(shù)據(jù)要求，空間信息處理服務(wù)的狀態(tài)改變的語 義描述為輸出空間數(shù)據(jù)的元數(shù)據(jù)改變；步驟二，利用注冊中心注冊管理步驟一所得“空間數(shù)據(jù)類型”本體、“空間服務(wù)類型”本 體和“空間服務(wù)模型”本體；步驟三，通過開放的人機(jī)交互接口，向用戶提供注冊中心已注冊的“空間數(shù)據(jù)類型”本 體、“空間服務(wù)類型”本體和“空間服務(wù)模型”本體，返回用戶基于這些本體組合得到的空間 信息處理流程模型；步驟四，為空間信息處理流程模型查找匹配的空間信息處理服務(wù)，形成服務(wù)鏈。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空間信息處理服務(wù)組合方法，其特征是基于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)本體 語言O(shè)WL-S中的控制流和數(shù)據(jù)流，結(jié)合“空間服務(wù)模型”本體對已有的空間信息處理流程 模型進(jìn)行語義描述，然后保存作為一個(gè)復(fù)合的空間服務(wù)模型；當(dāng)步驟三返回用戶新組合得 到的空間信息處理流程模型包括有之前所保存復(fù)合的空間服務(wù)模型時(shí)，步驟四的實(shí)現(xiàn)方式 為，通過本體推理和語義匹配細(xì)化該空間信息處理流程模型中復(fù)合的空間服務(wù)模型，得到 原子的空間服務(wù)模型的結(jié)構(gòu)化組合，然后利用與各原子的空間服務(wù)模型匹配的空間信息處 理服務(wù)，形成服務(wù)鏈。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種具有動(dòng)態(tài)性的空間信息處理服務(wù)組合方法。這種發(fā)明以空間信息處理服務(wù)的語義描述為基礎(chǔ)，通過語義匹配能夠更準(zhǔn)確地建立空間信息處理服務(wù)之間的聯(lián)系。通過對目錄登記信息元模型進(jìn)行語義擴(kuò)展能夠?qū)崿F(xiàn)顧及語義的查找，提高查詢的查全率和查準(zhǔn)率，并能對已有的空間信息處理流程模型知識進(jìn)行管理和復(fù)用。通過任務(wù)分解，將一個(gè)高層次的服務(wù)模型細(xì)化為低層次的有限個(gè)服務(wù)組合，減少了搜索空間，降低了服務(wù)組合的不確定性，有助于降低推理的復(fù)雜性。由于這種服務(wù)組合方法的動(dòng)態(tài)性和智能性，對于在網(wǎng)絡(luò)承載的海量信息環(huán)境下，通過智能構(gòu)建空間信息處理流程，從海量網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中提取用戶所需的信息與知識，具有重要意義。
文檔編號G06F17/30GK102073666SQ200910272890
公開日2011年5月25日 申請日期2009年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月24日
發(fā)明者樂鵬, 狄黎平, 龔健雅 申請人:武漢大學(xué)