Transcript Применение онтологии для ведения и доступа к данным коллекции «Природные ресурсы региона» В.А.Лебедев, С.В.Брагин, В.Г.Старкова Институт прикладных математических исследований Карельского научного центра РАН [email protected] В институте прикладных.

Применение онтологии для ведения и
доступа к данным коллекции
«Природные ресурсы региона»
В.А.Лебедев, С.В.Брагин, В.Г.Старкова
Институт прикладных математических исследований
Карельского научного центра РАН
[email protected]
В институте прикладных математических исследований
разрабатывается интернет-технология контроля за природными
ресурсами региона. В настоящее время разработана
исследовательская версия.
Поскольку природные ресурсы рассредоточены в пространстве
региона, в основу разрабатываемой технологии положена
геоинформационная (ГИС) технология.
Описание природных ресурсов будет отображаться в
некотором наборе тематических баз данных, связанных
процедурой геокодирования с цифровой векторной картой.
На каждый вид ресурса создается отдельная база данных, в
которой характеристики ресурса представляет отдельная запись,
содержащая различные виды характеристик ресурса: числовые,
текстовые и, возможно, графические.
К природным ресурсам относятся
• земельные,
• месторождения полезных ископаемых,
• лесные, болотные и водные системы,
• животное и растительное многообразие,
• рекреационно-туристические объекты,
• климатические условия.
Контроль за использованием ресурсов осуществляется
региональным статуправлением через мониторинг предприятий и
организаций, осуществляющих охрану, использование, добычу,
заготовку или восстановление соответствующих ресурсов.
Помимо этого для обеспечения инвестиционных интересов
должны быть отражены
характеристики объектов инфраструктуры
• населенные пункты
• дороги, водные пути,
• объекты энергообеспечения,
• перевалочные пункты и др.
Указанная технология полностью русифицирована и
при загрузке или поиске данных требуется вводить с
клавиатуры значительное количество русских названий.
Применение онтологии предметной области упростит и
ускорит эти операции.
Онтология в информатике, согласно современным
толкованиям, является «точной спецификацией концептуализации
предметной области» ( T.Gruber), но с определенными
ограничениями в зависимости от назначения коллекции (M.Ushold)
и должна включать словарь терминов и некоторые спецификации
их значений.
Обычно при выполнении концептуализации используют типы
отношений классификации, агрегации и ассоциации.
Классификации и агрегации выражают иерархические
(вертикальные) связи, а ассоциации – горизонтальные. В данной
онтологии классификации, агрегации и синонимии выражены
явно. Другие ассоциации пользователь может задавать в
процессе построения запроса.
Структура онтологии может быть представлена в виде связного
ациклического графа, в котором вершинами являются термины, а
дугами - отношения между ними указанных типов.
Связный ациклический граф может быть представлен
множеством дуг, представленных парами смежных вершин, и,
следовательно, может быть интерпретирован как реляционная
база данных, в которой ключевыми колонками являются пары
вершин, дополнительно могут быть указаны пометы вершин и дуг
(например, названия уровней иерархии и видов отношений).
Это и является отличительной особенностью реализации.
Построенная часть онтологии включает:
• 120 тем
• более 600 характеристик
• более 450 значений 47 характеристик
• около 150 синонимических гнезд
Всего онтология содержит около 1800 терминов и синонимов.
Структура онтологии
Тип объектов
Республика Карелия
Земельный фонд
Водные объекты
Местные энергоресурсы
…
Классы объектов
Сводные данные
Леса
Сельское хозяйство
Населенные пункты
Горнодобывающие предприятия
Коммуникации
Охраняемые территории
Моря
Озера
Реки
Водосборы
Возобновляемые
Ископаемые
….
Структура онтологии
Классы объектов
Леса
Сельское хозяйство
Населенные пункты
Коммуникации
…
Темы
Участок земли
Почвогрунты
Биогеоценотическая структура
Участок земли
Пашни
Луга и пастбища
Пустоши и неудобья
Участок земли
Застройка
Парки и скверы
Пустыри
ЛЭП
….
Структура онтологии
Классы объектов
Возобновляемые
Отходы
Минеральные ископаемые
…
Темы
Гидроэнергетические
Ветроэнергетические
Гелиоэнергетические
Термальные
Приливные
Древесные отходы
Черный щелок
Животноводческие отходы
Коммунально-бытовые отходы
Металлы
Химическое и керамическое сырье
Строительные материалы
Поделочные и драгоценные камни
….
Технология применения онтологии в геоинформационных
коллекциях о природных ресурсах региона содержит три
интернет-сервиса:
• регистрации загружаемых данных;
• построения запроса на поиск релевантных данных и
выполнения поиска;
• построения и редактирования онтологии;
Эти сервисы базируются на алгоритме поиска в глубину,
реализованы в виде последовательности выборок (формируемых
операторов select) из реляционной базы данных и оформлены в
виде набора скриптов.
Блок-схема технологии применения онтологии
Использование онтологии для регистрации загружаемых данных
Использование онтологии для поиска данных
Браузер с картой и таблицей характеристик озера
Браузер с картой и схемой ГЭС
Создание и редактирование онтологии: добавление терминов в
онтологию
Создание и редактирование онтологии: анализ опасности удаления
термина
Литература
1. Лебедев В.А., Брагин С.В., Старкова В.Г. Геоинформационные коллекции
о природных ресурсах региона в Интернет. // Материалы международной
научно-практической конференции «Рациональное природопользование:
ресурсо- и энергосберегающие технологии и их метрологическое
обеспечение». Москва, 2004.
2. Цветков В.Я. Геоинформационные системы и технологии. М., 1998.
3. Когаловский М.Р. Энциклопедия технологий баз данных. М., 2002.
4. Россеева О.И., Загорулько Ю.А. Организация эффективного поиска на
основе онтологий. www.dialog-21.ru/Archive/2001/Volume2/2_49.htm
5. Бездушный А.Н., Гаврилова Э.А., Серебряков В.А., Шкотин А.В. Место
онтологий в единой интегрированной системе РАН. www.benran.ru
6. Лебедев В.А., Старкова В.Г., Брагин С.В. Представление онтологии
научной коллекции «Водные ресурсы региона». // Труды Шестой
Всероссийской конференции по электронным библиотекам. Пущино,
2004.
7. Лебедев В.А., Старкова В.Г., Брагин С.В. Технология администрирования
геоинформационными коллекциями. // Труды Института прикладных
математических исследований Карельского научного центра РАН, вып. 5.
Петрозаводск, 2004