基于本体的多源异构应急信息融合方法研究

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1、国内图书分类号:C934;X913.4学校代码：10213国际图书分类号:658.7密级：管理学博士学位论文基于本体的多源异构应急信息融合方法研究博士研究生：王恩雁导师：李向阳教授申请学位：管理学博士学科、专业：管理科学与工程所在单位：经济与管理学院答辩日期：2014年12月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:C934;X913.4U.D.C.:658.7DissertationfortheDoctoralDegreeinManagementMULTI-SOURCEHETEROG

2、ENEITYINFORMATIONFUSIONMETHODSBASEDONONTOLOGYMODELCandidate：WangEnyanSupervisor：LiXiangyangAcademicDegreeAppliedfor：DoctorofManagementSpecialty：ManagementScienceandEngineeringAffiliation：SchoolofManagementDateofDefence：12,2014Degree-Conferring-Institutio

3、n：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要灾害应对是一类异常复杂的决策管理过程。实施什么样的救援行动，怎样实施，这些重大决策问题都是在所收集到的各类信息的基础上分析得出的。而这些信息总体上说具有多源、异构、不确定的特点，在应急救援过程中，就是要根据具有这些特点的信息进行多方面的应急决策。因此，如何更有效的利用这些信息获得更好的决策结果，提高救援效果，是当前灾害应急管理中亟待解决的主要问题。灾害应对一般具有多阶段、多主体参与的特点。应急救援过程可分为多个阶段，在不同阶段，面临的主要

4、任务不同，所需要的灾情信息种类、要求与处理方法也不同。灾害应急信息的处理方法应该根据具体的决策要求确定。基于这一思路，本文根据应急响应不同阶段所面对的不同任务的特点与要求，研究多源、异构的灾害应急信息的融合方法。本文选择证据组合理论和本体建模理论作为研究的理论基础，并将研究的重点定在灾情态势评估阶段以及多主体应对任务两个规划阶段的多源异构信息融合方法。首先，根据灾情态势推演所依赖数据的多源性、异构性、不完整等特征，确定信息融合的目标是利用多源信息互补特性，将不精确、不完整、不一致的灾情信息转化成对评估目

5、标的一致性解释和描述，进而获得更加准确可靠的灾情态势信息。提出了在此阶段信息融合的体系框架，并确定信息融合的三个层次和主要步骤。针对底层数据的异构问题，采用本体建模方法构建应急信息流的本体模型，在此基础上，对不同来源的基础数据进行集成，构建描述一致的灾情视图，通过知识库抽取评估目标的各类特征属性。在决策层选择可传递信息度模型（TBM）作为数据融合的基本方法。在该方法的基础上，针对灾情信息的时效性问题提出信度更新算法，并对存在的多目标关联评估问题，提出多辨识框架融合算法，最后给出应用示例。其次，研究了应对

6、任务规划的分布式、多主体联合规划中的异构应急信息处理。本文依据各主体在应急规划中的不同任务职责，将其划分为三个主要的决策层次，研究各层次决策所需的信息和处理要求。在此基础上，提出了多主体应对任务规划的体系框架与处理流程。针对规划过程中应急信息的异构问题，构建了应急响应方法和应急计划的本体表示模型，作为规划中多主体间应急响应信息共享与互操作的基础。基于此模型，详细阐述了应急响应方法的融合模式与过程，开发了基于本体语义信息的融合算法。最后给出基于约束满足的应急计划融合的实现算法。-I-哈尔滨工业大学管理学博

7、士学位论文最后，基于上述两个阶段信息融合的任务，深入研究了旨在支持以上功能得以实现的底层应急信息知识库的构建问题。从分析应急信息融合处理所需的知识层次入手，研究应急信息知识库的体系结构和内容。首先将支持融合功能的应急信息与知识划分为四个层次。在此基础上，将知识库分为三个子部分，包括应急概本体念库，信息融合规则库和标准应急程序库。应急概念本体库中存储应急领域中的基础概念，在本部分构建了应急领域基本信息的本体模型，作为基础层本体支持第三章内构建的数据流本体模型与第四章内构建的应急响应方法与计划的本体模型，实

8、现应急不同阶段任务操作所需信息的一致性理解，使融合操作成为可能。信息融合规则库中存储用以支持融合实现的各类规则，文中主要讨论了规则的表示形式，并研究了标准应急程序库的主要内容。最后，给出模拟应用示例。关键词：自然灾害；应急管理；信息融合；本体-II-AbstractAbstractHowtodealwiththedisasterisacomplicateddecisionmanagementprocessafterthedisaster.T