基于地质领域本体的元数据扩展模型

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1、cGF规范与啜务．2008高校Gls论坛论文集基于地质领域本体的元数据扩展模型黄颖1，2罗显刚-，2谢忠，，21中国地质大学(武汉)信息工程学院2中地数码集团【摘要】针对目前地质领域现有元数据建模技术无法满足地质领域知识概念表示、知识组织体系及元数据语义一致性等问题，借鏊本体思想，将本体理论引入到地质领域元数据建模中，采用一阶逻辑等值演算方法，将元数据扩展模型形式化定义为一个四元组，由地质术语集、地质术语定义集、属性定义集和实例集构成。并给出各元组间相互关系的形式化描述。最后，提出了建立地质领域元数据扩展模型的五步法来构建知识工程。将本体理论引入到地质领域元数据建模中来，可以把元数据模型

2、中实体、属性和联系隐合的语义显式的表达出来，不仅为地质领域知识概念的表示和知识组织体系提供了内容标准，也为地质领域专用元数据标准的建立、地质领域多源数据的集成以及在语义一致性上解决历史数据整合与应用等方面提供了基础。【关键词】本体；地质领域本体；元数据；元数据扩展模型引言元数据是关于数据的数据(VipulKashyap，AmitSheth，2000)。经过几十年的工作，我国花费了大量人力、物力、财力获取了各种地下、地面的地质空间信息，但目前这些信息零散地分布在各个部门、各个地区和各个单位。形成了。信息孤岛。的现状(李超龄等，2006)。同时，针对地质领域元数据，一直没有一个系统有效的定义

3、。从而无法形成统一的语义描述，信息在不同的地域，以及不同计算机系统之间无法进行标准化的交流，影响了地质数据的共享。产生这些问题的主要原因是现有元数据建模技术已经无法满足地质领域知识概念表示和知识组织体系方面的有关问题，也无法保证地质领域元数据语义上的一致性。因此，本文将本体理论引入到地质领域元数据建模研究中。建立地质领域元数据描述框架，提供元数据建模规范，允许不同用户在统一的元数据模型下自定义元数据，形式化描述元数据语义，从而使地质领域不同分类的元数据之间相互理解成为可能。1、本体及地质领域本体在哲学上，一般认为本体论就是存在的理论。在信息科学领域，本体论最具有代表性的定义是：共享概“1

4、一廊一念模型的明确的形式化规范说明(苏里等，2007)。地质领域本体兼具哲学本体和信息本体的双重含义。其目标是建立地质领域主题的、层次清晰的规范说明，形成公认的形式化的知识表示体系和地质领域主题知识的内容信息组织，为地质领域数据模型的基本内容标准、地质领域多源数据整合的编码问题、在语义一致性上解决历史数据库的整合与应用等方面提供基础。可以用五个基本建模元语(王洪伟等，2003)来表示地质领域本体：GO=[C，月，只月，∥，其中：c表示地质类或概念的集合，比如地质领域本体中地层领域包括地层研究和地层划分，而地层划分又分为地层分类、国际年代地层单位及部分中国年代地层单位；R表示地质领域中概念

5、之间的交互作用，比如地质领域本体中矿产地质领域与矿产分类属于从属关系。而金属矿产与非金属矿产属于并列关系．具体的金属矿铀与能源矿产又是一种相关的关系；F表示函数：是一类特殊的关系，是关系的特定表达方式。函数中规定的映射关系。可以使得推理从一个概念指向另一个概念。如instance—of(x。Y)就是一个函数，表示X是Y的一个实例。A表示本体公理：通常都是一阶谓词逻辑的表达式，是无需再进行证明的逻辑永真式。如概念乙属于概念甲的范畴。I表示实例：实例代表元素，从语义上讲它表示的就是对象，也称个体。类是实例的类，实例是类的实例，实倒是本体中最小对象，它具有原子性，即不可再分性。如果某个实例还可

6、以再进行划分。那么它就是类，而不是实例。B：,tzr4地层一地层划分一国际年代地层单位及部分中国年代地层单位一年代地层单位的等级一字【宙)。2、元数据扩展模型设计原理定义1基于地质领域本体的元数据扩展模型可以用～个四元组来表示。记作G=。其中G7_表示地质术语集。G尹表示地质术语定义集，GAD表示属性定义集。GEX表示地质实例集。模型图如图1所示：包I建茎窑淋器加袭属性樊术语’属睦术语樊的定义及等a夭累定义粪晨性、晨1生分面击巾∞h耐图1基于地质领域本体的元数据扩展模型基于地质领域本体的元数据扩展模型旨在研究地质领域元数据不同对象及其语义关系。其要素为地

7、质术语集、地质术语定义集、属性定义集与实例集。它们之间存在一些重要的语义关系：●地质术语集与地质术语定义集：包含关系(part—of)、继承关系(kind—of)、等价关系Iequal—of)、非交关系(disjointness—of)；●地质术语集与实例集：实例关系(instance—ofI；●地质术语集与属性定义集：区分关系(difference—of)；●实例集与属性定义集：抽象关系(abstract—of)语义形式化描述详见