基于本体理论的多传感器集成技术与应用 ——以北京市西城区为例

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传统的园林绿地管理中,获取数据信息是缓慢的,发现问题时又不能及时解决,为了实现精细化管理,引入物联网技术,故在园林绿地中埋入大量的传感器设备以采集相关数据,这让园林绿地中产生的数据呈爆发式增长,从数据中获取信息的速度发生质的改变,大量的数据往往数据类型不一,且人们以数据为基础,根据使用目的构建了不同平台或系统来对数据进行操作,获取所需要的信息。这些不同的数据类型和系统,根据使用目的不同或因各操作人员的理解不同导致语义异构问题的出现,各独立系统之间往往信息不易共享、互操作困难、用户不能互相理解。另一方面,在对数据信息进行查找时,传统的关键词检索方式已经无法满足人们对从数据中获取更多相关信息的需求。本体理论的提出,提供了一种全新可行的途径以解决以上出现的问题。本文通过构建园林绿地本体和语义相似度匹配研究解决语义异构、数据信息共享问题,并依据相似度匹配对检索条件进行扩展查询,从而获取到深层次的信息以满足园林管理的业务需求。主要研究工作有以下几个方面:(1)基于本体的数据库设计。对园林绿地中的实体进行概念抽取,采用混合本体法,根据拟设定的各独立数据库为基础,构建相应的局部本体,将数据源与局部本体对应,形成数据与局部本体之间链路,然后构建局部本体和全局本体之间的映射规则,将局部本体统一成一个全局本体,形成局部本体和全局本体之间链路。使用本体编辑软件,采用七步法,描述园林绿地本体的类和属性,并推理深层的概念关系,将形成的逻辑关系用于数据库设计,满足设计规范,由此生成数据库脚本文件。(2)本体相似度匹配。根据本研究对象的特点,对传统的本体相似度算法做了相应的改进,主要在结构关系相似度和信息量相似度方面,将概念关系边中的隐含关系纳入本体相似度计算考虑范围内。重新定义概念关系边的类型,计算隐含关系边类型权重;改进节点深度关系边权重计算公式,降低了其时间复杂度;考虑隐含关系边的信息量相似度。通过实验对比分析,验证了改进后的算法,在本文研究对象上准确度有了一定的提高,符合实际认知。(3)集成案例应用。本文针对系统的两个功能模块,数据统计模块和语义检索模块做了具体应用。数据统计模块,依据构建的园林绿地本体提供的数据间的关系,在进行可视化展示时,数据的调取更加快捷。语义检索模块,利用本体相似度对检索条件的关键词进行语义扩展,查询结果不仅返回了用户所需信息,还额外补充了相关的关联信息,提高了查全率。本文利用本体技术,将其应用在园林绿地管理中,有效的解决了因大量数据带来的管理混乱、语义异构等问题,实现信息互操作。基于传统相似度算法进行了改进,使其计算的结果更加符合园林领域的本体,让数据信息与概念间的匹配更加准确。
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