2023年7月19日发(作者:)
2011年第10期 文章编号:1006-2475(201 1)10-0156-04 计算机与现代化 JISUANJI YU XIANDAIHUA 总第194期 基于本体的海军军械保障元数据构建方法研究 兰天,王文双,程继红 (海军航空工程学院科研部,山东烟台264001) 摘要:将本体与与元数据结合,研究基于本体的海军军械保障元数据模型构建方法,此方法可用于组织、编辑和查询海军 军械保障领域的元数据信息,能够描述海军军械保障领域各相关概念以及概念之间关系的知识,提高海军军械保障数据 资源的发现能力。 关键词:本体;元数据;军械保障 中图分类号:TP301 文献标识码:A doi:10.3969/j.issn.1006-2475.201 1.10.O44 Research Oil Navy Weapons Security Metadata Building Method Based on Ontology LAN Tian,WANG Wen-shuang,CHENG Ji—hong (Naval Aeronautical and Astronautical University,Yantai 264001,China) Abstract:This article,combining ontelogy with metadata,researches the navy weapons security metadata model building method based on ontology,this method can be used to organize,edit and inquire the naval ordnance security metadata fields information, call describe the related concepts and relations between concepts knowledge of navy ordnance safeguard field,improve the discov・ cry ability of naval ordnance security data resouree. Key words:ontology;metadata;weapons security 0 引 言 目前我军存在着信息系统异构造成的信息识别、 检索和理解上的障碍,如何提高数据资源的全局发现 能力,使其在全局范围内可信、可访问和可理解,成为 我军信息化建设中亟待解决的问题。 元数据被称为元数据标准。本体是特定领域范围的 个概念诠释,它使得该领域的术语形成了一个知识 体系,能表达相应的语义逻辑并可用于推理,而一般 的元数据注重的是资源分类体系和资源本身的信息 一1本体和元数据 元数据是一个抽象概念,在不同的领域、不同的 描述,在表达资源间的相互联系上是通过“联系”来 表示,该表示较弱,没有本体中的关系清楚。元数据 解决了资源的语义描述问题,本体解决了资源集合的 相互关系问题,元数据和本体的关系可以看成是语法 和语义及微观和宏观的关系[9-12]。 本体和元数据可互为补充,元数据模式的制定是 对一个应用系统相关的实体进行分析并提取属性的 过程,因此,元数据模式本身可以看成是本体的初级 形式,如果在此基础上继续对所涉及的各种实体类型 的关联关系进行详细分析,最终就能导出本体模型。 专家会有不同的理解,所以到目前为止还没有一个统 的概念。一般认为,元数据是“关于数据的数据”, 是关于数据信息的描述 。使用元数据的根本目的 一就是为了实现数据的共享,这种共享是建立在让使用 元数据的所有人都拥有对数据含义和表达的相同理 解的基础之上的。 本体是哲学概念,它是研究存在的本质的哲学问 题。在哲学上的定义为“对世界上客观存在物的系 统的描述,即存在论”,是客观存在的一个系统的解 释或说明,关心的是客观现实的抽象本质 剖。 2海军军械保障元数据构建过程 构建步骤是否合理,不仅影响构建的效率,同时 还会直接关系到所建元数据的准确性和完备性。本 文的构建步骤借鉴了几种典型的领域本体的构建方 法。通过对这些构建方法共性的研究,结合海军军械 保障的特点,得到了适合军械保障领域的构建步骤: 本体和元数据都能用来描述某一范围内的资源, 描述该领域的本体被称为领域本体,而描述该领域的 收稿日期:2011-07—15 作者简介:兰天(1986一),男,山西太原人,海军航空工程学院科研部硕士研究生,研究方向:海军航空,导弹装备综合保障技 术;王文双(1977一),男,山东烟台人,讲师,硕士研究生,研究方向:海军航空,导弹装备综合保障技术。 2011年第l0期 兰天等:基于本体的海军军械保障元数据构建方法研究 157 (1)确定本体的领域和范围; (2)汇总领域中的重要概念; (3)分析概念间关系; (4)确定概念属性; (5)创建实例; (6)评价; (7)文档化。 3.概念关系分析。 确定概念间的等级关系及相关关系,得到该领域概 念的层次关系图。海军军械保障领域概念问关系的确 立主要参考《海军主题词表》。《海军主题词表》是海军 第一部比较完善的、系统的、综合性的大型专业词表,它 为统一海军各级机关的公文标引和文献检索用语,以及 海军军械保障元数据的建立是一个反复迭代、不 断完善的过程,基本流程如图1所示。 明确领域范围 收集和分析领域信息 编制配套的各类专业主题词表起到了标准和规范作用。 词表中主题词的参照系统建有3种词间关系,即用 代关系、属分关系和相关关系。本文在此基础之上添加 一种非交关系。 (1)用代关系,亦称优选关系。是对含义完全相同 或近似而词形不同的同义词、近义词、准同义词以及部 分反义词进行优选,选出其中一个作为正式主题词,其 海军主题词简明词典 海军主题词表 GJB,Z 1 39—2OO4 概念关系分析 余为非正式主题词。这些在用代关系中含义完全相同 或近似而词形不同的同义词、近义词、准同义词均为等 同关系,用等价符号( )表示。如Decommission(退役) -概念属性确定 ReleasedFromActiveService(退出现役);Motl1balls(封 海军军械保障数据名录 存)EnclosedPreserve(封闭保存) SealedPreserve(密 竺竺 l ’ 封保存)等。 (2)属分关系,亦称属种关系。它反映正式主题词 检验和评价I 之间的等级(属种)关系,用符号( )表示。如Ordnan— ceEquipment(军械装备) MilitaryEquipment(军事装 元数据模型的 文档化 备);MilitaryEquipment(军事装备)CEquipment(装备), 其中隐含着OrdnanceEquipment(军械装备) Equipment (装备)。 图1 基于本体的元数据模型构建基本流程图 1.明确领域范围,收集和分析领域信息。 确定本体范围为海军军械保障领域。通过网络、 书籍、资料等渠道收集领域信息,对领域知识进行充 分了解。 2.概念汇总。 (3)相关关系。在用代、属分关系以外,具有密切关 系(如互相渗透的学科概念,矛盾、对立概念,以及从应 用观点认为互相有关)的正式主题词之间建立的一种关 系,用属性术语hasRelation表示,如AmmunitionCondem- nation hasRelation.CondenmedOrdnanceEquipmento 对海军军械保障领域的重要概念进行汇总。主 (4)非交关系。表示两个概念之间不存在共同的实 例,用符号( -])表示,如MissileSupportC_-- ̄MineSupport。 这4种关系将本来杂乱无章的概念联系起来,形 成层次结构图。海军军械保障领域涉及的概念众多, 并不是任意选取的两个概念之间都存在着较强的关 联关系,这就需要按照相关性的强弱对概念进行分 要参考资源为《海军主题词简明词典》,该词典汇集 了海军各专业中的最新术语,突出了海军特点,内容 具有科学性、实用性、简明性和单一性,是海军第一部 收词最多的综合性大型百科简明词典,具有较强的指 导意义,能够在一定程度上保证所选术语的规范性、 准确性和完备性,可以作为元数据模型建立过程的有 效参考。 通过对海军军械保障领域概念术语进行整理,包括 了7个部分,共501个术语。其中海军军械保障领域术 语分为6部分:一般概念、军械装备管理、军械物资供应、 军械装备检测与检测设备、军械维修器材与设备、普通 枪炮弹、教练弹与火工品,共356个术语。另外,还有145 组,将相关性强的概念归为一组,每组都有一个根节 点,即族首词。族首词是指在具有等级关系的主题词 中概念外延最广的题词。海军军械保障领域共有59 个族首词,如装备、保障、仪器等,根据这些族首词将 该领域概念划分为59个子领域,各子领域以各自族 首词为根节点,将与族首词具有较强相关性的概念根 据属分关系构造出各自的层次结构图,呈树状结构, 该领域总层次图可形象的理解成由这59棵树组成的 个外围相关术语,作为术语集的第7部分。 158 计算机与现代化 2011年第l0期 森林。图2和图3分别是保障和装备子领域的层次 结构图。 图2保障子领域的层次结构图 厂 i] 兰兰兰兰I — 报废军械l l弹药化验l I导弹保障l I导弹发射I I库存军 装备l I 设备 l I 装备 I I阵地装备I l 装备 光学仪器综合l 【特燃 I库存武器 检测设备 J I设备 J J 装备 图3装备子领域的层次结构图 第2步“概念汇总”和第3步“概念关系分析”并 不一定是严格的前后顺序关系,分析概念关系的同时 会有新的概念术语加入。例如,有些术语的层次结构 中还涉及到其它领域的术语,如“导弹吊装”是海军 军械保障领域的术语,但它的上位关系概念术语“安 装”并不是该领域术语,在这里为了更准确、全面地 表达概念之间的层次关系,就需要将这些术语加入到 术语集中,作为术语集的第7部分——外围术语。 4.概念属性确定。 概念属性的确定主要是参照《数据标准化管理 规程(GJB/Z 139.2004)》中对于元数据的相关规定 和描述。在此规程中,根据描述对象的不同分为3个 部分:实体元数据、数据元素元数据和类属元素元数 据。表1列出了部分属性及其在元数据模型中的表 示形式和值类型。 《数据标准化管理规程》中对于每个元数据的描 述主要包括3部分u H J:元数据名称、元数据约束程 表1《数据标准化管理规程(GJB/Z 139-2004))) 中定义的元数据(部分) 元数据名称 模型中的表示 属性值类型 实体名称 String 实体元 定义 访问名称 shordtNalne String efinition Stirng 数据 计数标识符 c0un£I(Ien£i矗er Stirng 状态代码 stateCode Stirng 数据元素名称 Stirng 计数标识符 eountldent elf String 状态代码 stateCode Stirng 访问名称 shortNanle Stirng 数据类型 dataType Stirng 安全性 secunty Stirng 数据 最大字符数 maxLength Integer 元素元 数据 定义 definition String 计量单位名称 unitName Stirng 定量准确度标识符 accuraeyldentiifer Integer 定性准确度百分比 aceuraeyPercent String 类属元素名称 Stirng 计数标识符 c0untIdent er Stirng 状态代码 stateCode Stirng 缩写名 shortNalTle Stirng 类属 数据类型 dataType Stirng 元素元 数据 安全性 security Stirng 最大字符数 maxLength Stirng 度、元数据定义。其中元数据约束程度是指该元数据 在数据字典中的需求程度,共分3种,并且分别用字 母“M”、“C”、“O”表示。其中M表示强制要求,即无 条件纳入;C表示有条件要求的,即在一定条件下纳 入;O表示可选要求的,即根据具体情况确定是否选 用。根据所描述数据元素的特点,本文采用了以下几 种核心数据元素元数据: (1)数据元素名称,约束程度:M。 定义数据元素的标记,至少由一个实体和一个 类属元素组成,还可以包含合适的修饰符作补充描 述;它应是名词或名词短语,并且应准确地反映该数 据元素特别是它的域的特征。 (2)计数标识符,约束程度:M。 定义数据字典内的记录序号;在同一类数据标 准里每个数据元素的计数标识符是唯一的。 (3)状态代码,约束程度:M。 定义数据元素从制定(草案)、提交、批准、到封 存的整个周期内的阶段代码。 数据元素可能的状态代码及其所代表的阶段有: “A”——制定 2011年第1O期 兰天等:基于本体的海军军械保障元数据构建方法研究 159 “B”——提交 “C”——未批准 “D”——批准 “E”——等待封存 “F”——封存 (4)计量单位名称,约束程度:M。 定义用于表达那些能够说明对象的大小、数量 或容量的术语的词。 当适宜使用计量单位名称并且有不止一个可能 的计量单位时,可以选择采用二维计量单位。如果计 量单位可以通过标准算法转换成其它计量单位(例 如度量距离的单位英尺转换为米或相反的转换),那 么应该使用最常用的一个计量单位。如果有多个可 能的计量单位并且不能通过标准算法转换(例如“电 缆数量”的计量单位可以是重量也可以是长度),那 么要针对该实体的每个实例的相应的计量单位采取 管理和跟踪措施。对于按照日期或时间分类的数据 元素,可以在“计量单位名称”栏目中录入“不适用”。 (5)定性准确度标识符,约束程度:M。 定义关于域值达到的准确程度的指示。 定量准确度标识符及其所代表的准确程度为: 1——精确到10000 2——精确到1000 3——精确到100 4——精确到lO 5——精确到1 6——精确到0.1 7——精确到0.O1 8——精确到0.001 9——精确到0.0001 0——没有 (6)定性准确度百分比,约束程度:M。 定义关于定性域值应达到的准确程度的指示。 允许的值为1—100%。 5.创建实例。 选择概念,通过查询《海军军械保障信息库》,添 加概念的实例。 6.元数据模型的检验和评价。 模型中定义的术语是否清晰,概念及概念间的关 系是否完整,模型的各元素在语义上是否一致等。 7.元数据模型的文档化。 采用OWL语言对元数据模型进行表示,并生成文 档,便于应用系统对元数据模型的自动识别和处理。 3 结束语 本文介绍了基于本体的海军军械保障元数据构 建方法,此方法可用于组织、编辑和查询海军军械保 障领域的元数据信息,能够描述海军军械保障领域各 相关概念以及概念之间关系的知识,提高了海军军械 保障数据资源的发现能力,使数据在全局范同内可 信、可访问和可理解。 参考文献: [1] Max Planek.Metadata Infrastructures Seminar Preparation [EB/OL].http://colab.mpd1.mpg.de/mediawiki/Meta— data Infrastructures—Seminar_Preparation,2008—10・14. 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