GB/T40765-2021
基础地理信息本体模型
Ontologymodelforfundamentalgeographicinformation
- 中国标准分类号（CCS）A75
- 国际标准分类号（ICS）07.040;
- 实施日期2021-10-11
- 文件格式PDF
- 文本页数28页
- 文件大小2.44M
以图片形式预览基础地理信息本体模型
基础地理信息本体模型
国家标准 GB/T40765一2021 基础地理信息本体模型 Ontologymodelforfundamentalgeographicinformation 2021-10-11发布 2021-10-11实施 国家市场监督管理总局 发布 国家标涯花警理委员会国家标准
GB/40765一2021 目 次 前言 引言 范围 2 规范性引用文件 术语和定义 缩略语 5 模型基本框架 5.1概述 5.2文字描述 5.3本体属性 5.4概念间关系 5,5实例 6 模型构成元素 6.1语义结构 6.2 概念 6.3谓词 义素 6,.4 6.5实例 模型构建准则 7.1构建本体模型的基本准则 7.2概念的层次划分 模型表达 8.1概述 8.2概念框架的表达 8.3概念文字描述的表达 8.4谓词的表达 8.5义素的表达 8.6概念间关系的表达 8.7实例的表达 附录A资料性附录概念的文字描述,本体属性、概念间关系示例 A.1概念的文字描述示例 10 A.2概念的本体属性、概念间关系示例 20 附录B资料性附录义素示例 21 附录C(资料性附录概念的本体模型实现示例 24 参考文献
GB/40765一2021 前 言 本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草
请注意本文件的某些内容可能涉及专利
本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任
本标准由自然资源部提出
本标准由全国地理信息标准化技术委员会(SAC/TC230归口
本标准起草单位;武汉大学、国家基础地理信息中心、科学院地理科学与资源研究所、浙江省测 绘科学技术研究院、北京中科数遥信息技术有限公司,北京大学,天津市测绘院
本标准主要起草人:朱海红、李霖、沈航、张秋义、陆锋、陈少勤、毕建涛、张志军、杜世宏、应申、翁敏、 邱俊武、罗振威
GB/T40765一2021 引 言 地理信息的共享与互操作一般分为数据层、语法层和语义层三个方面,其中语义层次上的信息共享 尤为困难
信息本体(以下简称“本体”技术在实现语义分析,推理与互操作等方面提供了有效的技术 方案
目前,与地理信息相关的各个领域,甚至在相同领域的不同部门之间,都开始构建满足自身系统 要求的信息本体
这一现实导致分布式系统中的信息难以共享,这与将信息本体与语义网技术引人本 领域解决语义互操作问题的初衷相悖
地理信息的本体模型是建立在理解地理信息领域中的概念与数 据以及系统间语义异构,并实现语义共享和互操作的愿景基础之上,因此,规范地理信息本体模型,包括 模型的构建原则与方法以及本体形式化表达方式等,有助于异构地理信息本体之间的整合与映射机制 的构建,从而为实现语义层次上的互操作提供必要的共性技术基础,促进地理信息集成共享与互操作、 扩展地理信息产业的增值领域
基础地理信息作为地理信息的重要组成部分,它具有明确的范踌和规范的分类体系(GB/T13923 《基础地理信息要素分类与代码)),并广泛服务于各行各业,因此,本标准是基于此范畸而制定的基础 地理信息语义模型规范
本标准通过分析基础地理信息要素类型的定义.含义及关系,归纳了适用于形 式化本体模型构建的本体属性(亦即概念属性),义索,关系集合等共性技术要求,对于实现基础地理信 息共享与互操作.它在语义层面支持基础地理信息概念的形式化在语法层面支撑地理信息语义分析和 推理,在数据层面帮助数据库逻辑模型和物理模型的设计 IN
GB/40765一2021 基础地理信息本体模型 范围 本标准规定了基础地理信息在概念层次上的本体模型,包括基础地理信息本体模型的基本框架、构 成元素、模型构建的准则模型表达等
本标准适用于基础地理信息语义模型的构建，一般性地理信息语义模型框架的构建可参照使用 规范性引用文件 下列文件对本文件的应用是必不可少的
凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件
凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件
GB/T4880.1一2005语种名称代码第1部分:2字母代码 GB/T13923基础地理信息要素分类与代码 GB/T25529地理信息分类与编码规则 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件
3.1 地理信息gegraphieinfrmatonm 与地球上位置直接或间接相关现象的信息 [GB/T33188.1一2016,定义4.1.18] 3.2 基础地理信息fundamentalggraphieinformation 作为统一的空间定位框架和空间分析基础的地理信息 注1:基础地理信息所描述的地理要素,包括水系、居民地及设施,交通、管线,境界与政区、地貌、植被与土质,地名 以及空间定位基础等
注2;改写GB/T139232006,定义2.1
3.3 概念模型coneeptualmodel 定义一个论域中概念的模型
注1“论域”指包括任何感兴趣事物的现实或假想世界的视图
注2:改写GB/T33188.12016,定义4.l.5
3.4 本体otooey 通过含有定义和公理的基本词汇表对论域现象的形式化表达,这些定义和公理使隐含的意思更明 确且可描述现象及其相互关系
[G;B/T33188.1一2016,定义4.1.26]
GB/T40765一2021 3.5 形式本体fmalomtoney 用形式化语言表达的,对于共享概念体系的明确而又详细的说明
3.6 本体属性ontologealproperty 概念属性coneeptualproperty 能够反映概念所有可能实例并保持为常量且不随实例的外延、状态的变化而改变的属性
3.7 semanticweb 语义万维网 语义web 带有含义的数据web. 注:含义间的关联使数据和信息能由自动化工具和人理解与处理
[GB/T33188.1一2016,定义4.1.35 3.8 语义模型semanticmodel 构建语义万维网(3.7的形式化概念模型(3.3).
3.9 本体模型ontologymodel 用形式本体来表达(地理概念(如“河流”等高线”等的方法,即通过对(地理概念进行完整、形 式化地说明,向用户呈现概念的内涵
模型内容主要包括;概念的描述、本体属性以及概念间关系
3.10 义素seme 对义位进行微观分析得到的语义单位
注1“义位"是指具体语言中归纳出来的能够独立运用的具有独立形式标志的最小意义单位.
注2:义素属于语义的微观层次,它没有对应的语言形式,不能直接观察到,只有组合起来才能形成现实的语义
缩略语 下列缩略语适用于本文件
OwL;网络本体语言(webOntologyLanguage) RDF:资源描述框架(ResourceDescriptionFramework RDF-s;资源描述框架模式(RIDFSchema) System sKOs简单知识组织系统(SimpleKnowledgeorganization URI;统一资源标识符(UniformResourceIdentifier) w3C:万维网络联盟(worldwidewebConsortium XMl:;可扩展标记语言(ExtensibleMarkupl.anguage) S 模型基本框架 5.1概述 本体模型的基本框架包括概念的文字描述、概念的本体属性和概念间关系描述,以及实例等儿个部 分
其中实例是模型的可选项
5.2文字描述 概念应采用文字语言进行描述
文字描述应科学、准确,规范
概念文字描述的示例参见附录A的A1
GB/40765一2021 5.3本体属性 概念的本体属性应准确、稳定
根据概念不同,应采用相应的属性进行描述
本体属性包括以下 几类 a 物理属性
表示地理概念组成物质、几何形状,动态等物理特征的属性(见表1). 表1物理属性的类型与示例 本体属性类型 说明示例 物质性 沙泥滩的“物质性"”是水 物理属性 几儿何形状 海岸线的“几何形状”是线 动态 瀑布的“动态”是倾泻而下 b 因果属性
表示地理概念的形成方式
可分为天然性、成因(见表2). 表2因果属性的类型与示例 说明示例 本体属性类型 天然性 水闸的“天然性”是人工 因果属性 成因 水中滩的“成因”是沉积 空间属性
表示地理概念的空间特征
可分为空间形态和空间关系(见表3)
表3空间属性的类型与示例 本体属性类型 说明示例 空间形态 湖泊的“空间形态”是洼地 空间属性 空间关系 岸滩的“空间关系”是河流旁或湖泊旁 时间属性
用于描述本体对象保持稳定状态的时间连续性,包括稳定性出现是“连续”或者 d “非连续”
可分为时间性和生命状态(见表4).
表4时间属性的类型与示例 本体属性类型 说明示例 常年河常年有水,其“时间性"是常年 时间性 时间属性 生命状态 废弃矿井的“生命状态”是废弃 功能性
表示地理概念由自然或人工赋予的功效(见表5). 表5功能性属性的类型与示例 本体属性类型 说明示例 池塘的"功能性”是蓄水 功能性 游乐场的“功能性”是娱乐
GB/T40765一2021 度量
表示地理概念可以用某种度量方式描述的性质(见表6). 表6度量属性的类型与示例 本体属性类型 说明示例 干渠的“度量”是宽度大于20m 度量 省级城市“度量"是省级 5.4概念间关系 概念间关系应作为地理信息语义的重要组成部分,用以描述不同概念之间在组成、依赖、顺序等方 面的关联特征
基础地理信息本体模型中的概念间关系可分为 分类关系
具有共同属性的不同概念之间的层次关系
可分为两种关系 a 子概念,如:河流的子概念是常年河、时令河、干调河; 1 2 父概念,如;国道的父概念是城际公路
b 部分-整体关系
部分在物理构造上属于整体,或部分是整体中的一小块
可分为两种关系: 1 包含,如;“地下渠”包含“地下渠出水口” 是的一部分,如;“拦水坝”是“水库”的一部分
2 依赖、附属关系
某一概念依赖或附属另一概念而存在,如“火车站”附属于“铁路” c 等级顺序关系
描述概念间在等级序列上存在的顺序关系
可分为三种关系 d 等级高于,如;“干渠”等级高于“支渠”,“主干道”等级高于“次干道”; 1 22)y 等级低于,如“县道”管理等级低于“国道”,“一般堤”等级低于“干堤” 等同,如“直辖市”等同“省” 33) 本体模型中的概念、本体属性及概念间关系的示例参见A.2
5.5实例 指概念所表示的具体对象,如;“西湖”是概念“湖泊”的一个实例
典型实例,可作为概念认知的核 心和范睛的基准 6 模型构成元素 6.1语义结构 本体模型的语义结构应采用三元组(或三元素“概念十谓词+义素”表示概念的本体属性》 或 “概念十谓词十另一个概念”(表示概念间的关系)
6.2概念 模型的一个概念应对应GB/T13923的一个分类,概念间关系应包含其分类体系的上下位关系
6.3谓词 6.3.1属性谓词 属性谓词应能准确表示某一概念具有的某种性质
属性谓词应为概念本体属性的属性项(见5.3)
属性谓词应与义素一同使用,构成用于描述地理概念的本体属性
即属性谓词为本体属性项,义素为本 体属性值
义素为属性谓词对应的宾语
例如“河流的物质性为水” -“物质性为水”即为概念“河流”的一个本体属性,“物质性”是属性谓
GB/40765一2021 词(即本体属性项,“水”是义素(即本体属性值;“烽火台的时间性为古代” “时间性为古代”即为 概念“烽火台”的一个本体属性,“时间性”是属性谓词即本体属性项),“古代”是义素(即本体属性值)
属性谓词应与本体属性的属性项对应(见5.3)
6.3.2关联谓词 关联谓词应表示概念与其他概念的概念间关系
关联谓词对应的宾语应为另一个概念
例如:“国道的父概念是城际公路” “国道”是作为主语的基本概念,“父概念”为关联谓词,“城际公 路”为另一个基本概念,作为关联谓词“父概念”的宾语;“地下渠包含地下渠出水口”“地下渠”是作为 主语的基本概念,“包含"为关联谓词,“地下渠出水口”为另一个基本概念,作为关联谓词“包含”的宾语 关联谓词的种类与概念间关系的类型相对应(见5.4)
6.4义素 义素应是基础地理信息本体模型中,表示地理现象性质名词性的最小单位
义素是一种元概念即 描述概念的概念,主要来自对概念的文字定义和说明,用于描述概念的地理现象、状态,时空特征,如季 节性、运输、坡度等 义素与概念、属性谓词的关系见图1
其中“水”“槽型”“洼地”“岩溶作用”和“积水”这些属性值即 为义素;这些义素分别对应“物质性”“形态”“成因”等属性谓词
“地理概念-谓词-义素”的形式化语义 模型表达了地理概念的本体属性特征
属性谓词 物质性 形态 成因 水 槽形 地下河段 岩溶作用 概念 湖泊 水 洼地 积水 堤 义素 图1义素与概念、属性谓词的关系示例 在本体模型的构建过程中,应依据以下四个基本准则来确定义素 概念可以用多种义素表示,但形式本体应定义一组数量最少的性质作为公理来表达其语义,即 a 在保证语义完整性的前提下剔除多余的属性; 确定概念语义的义素应反映整个概念所指所有可能对象的属性,其属性值应总保持为常量,不 b 以外延的变化而变化,不随对象的状态变化而变化 每个概念可不涵盖所有的本体属性集,即某一义素是一地理概念的本体属性不需保证它是另 -地理概念的本体属性; d)不同概念的本体属性的值的组合,应能反映出某个相应的概念,并能区别不同的概念,不产生 二义性
本体模型中的义素示例参见附录B 6.5实例 作为概念所表示的具体对象,某类地理要素的所有实例给出了此要素所指概念的外延,如“湖泊” 要素类的数据库组成了“湖泊”概念的外延
实例是本体模型的可选项,通过URI来指向某个或某些实例
GB/T40765一2021 模型构建准则 7.1构建本体模型的基本准则 构建基础地理信息本体模型应依据以下基本准则 无鼓义性
基础地理信息本体应明确无鼓义的表达所定义术语的内涵 a) b 客观性
所定义的要素类型应来自地理信息领域或实际的表达需求,且该要素类型的定义应 独立于这个需求
-致性
基础地理信息本体的表达与实现应保证前后一致,由其推断出的要素类型定义应与 其自定义的要素类型定义相一致
可扩展性
在不改变已构建好的本体中的原有定义的前提下,应以其中存在的词汇为基础定 义新的术语
最小编码偏差
基础地理信息本体应处于知识的层次,其表示形式的选择不应只考虑表示上 或实现上的方便,地理信息本体的编码偏差应控制在尽可能小的范围内
fD 最小本体承诺
基础地理信息本体在提供必需的共享知识的条件下,宜有最小的本体承诺
即其应对所表达的对象产生尽可能少的推断,而让共享者按照他们的自身需求去进行专门化 和实例化
概念名称命名标准化
在构建概念时宜使用标准术语
g 7.2概念的层次划分 本体模型中概念间的层次除按照GB/T13923中的分类层次外,还可按一定的原则进行上下位层 次划分
划分的原则如下: a) 由某一个上位类划分出的下位类的总范围应与该上位类的范围相同; b) 当某一个上位类划分成若干个下位类时,应选择同一种划分视角 分类应从高位向低位依次进行,不应有跳跃; 标识时,该唯一标识宜作为该概念的一项本体属性存在,概念代码编码方式宜 d 各概念赋予唯- 符合GB/T13923和GB/T25529; 概念名称应符合GB/T13923和GB/T25529的要求,所定义的概念与以上标准中有相对应 的,应使用以上标准中的概念名称
8 模型表达 8.1概述 本体模型的表达应使用形式化语言分别对概念,谓词和义素,根据基础地理信息本体模型的结构和 内容进行表达
本体模型的表达主要包括;概念框架的表达,概念文字描述的表达、,谓词的表达,义素的 表达、概念;间关系的表达,实例的表达等
根据地理信息语义描述特点,其本体模型宜使用owL语言和sKOS语言
其中,本体模型的概念 框架宜使用owL语言;概念的文字描述宜使用SKOS语言;概念、谓词和义素三元组宜使用OwL.语 言
sKOS语言和owL语言的规则和使用方法参见Iso19150-2.;2015的相关说明
8.2概念框架的表达 基础地理信息本体模型是对各基本概念的语义表达
本体模型的表达以概念框架的表达为基础 概念框架的表达宜使用owI语言
概念的文字描述,概念相关的谓词,义素,实例等本体模型构成元 素和语义关系都在其概念框架之下
概念框架的表达形式如下
GB/T40765一2021
GB/40765一2021 紧 s Ss Ss s 兴 台 能 心 爸 呢 姐 田 要 进 淀 动 1
GB/T40765一2021 奚 * 嵌 E 雪 父 关 9 心 口 意 女 12
GB/40765一2021 紧 s 兴 日 容 应 粟 淀 出 13
GB/T40765一202 出 厂 莉 安 定 安 部 爱 喜 * " 副 晨 素 感 H费 ” 口 乓 霜 粉 州 乓 海 海 海 海 世 长 长 长 必 关 长 兰 关 客 虽 14
GB/T40765一2021 职 品 些 圣 旨 骤 鉴舰 到 曼 米 # 部 类 易 买 装 " 月 泄 复 猫 黑 S S 三 卖 波 量 写 海 海 恒 海 海 物 州 敬 关 台 兴 长 关 兰 兰 关 兰 芒 长 众 义 常 15
GB/T40765?202 4 ? ? ? 9 - ? K " E E ? ? ? - ? ? Щ # ? " ? 16
GB/T40765一2021 妇 可
盗 鉴 十 集 集 器 汹 旱 3 次 需 些 G 些 器 H 越 当 次 欢 海 滑 集 聪 曾 聪 蹭器 多 盘 米 ￥ " 3 on " 之 面 动 咱 兰 ￥ 警惑 鸣 F 17
GB/T40765?202 F è 8 ? ? ? " ? m ? 18
GB/T40765?2021 ? ? ? ? ? ? · 3 t ? ? ? S 19
GB/T40765一2021 B 附录 资料性附录) 义素示例 本附录给出了基础地理信息本体模型中的部分义素示例
如表B.1,给出了本体模型中的属性谓 词及其所对应的义素示例
表B.1属性谓词及义素示例 属性谓词 义素示例 物质性 石材,砖,木材、竹材,水泥、铁,植物,土,泥、黄土、石,沙,砾,岩,珊瑚灰质,熔岩,雪,碱.盐 几何形状 点、线、面、体 动态 倾泻而下、缓慢,流动、固定、浮动 天然性 天然、人工、抽象 成因 风化作用,风蚀作用,火烧,水蚀作用,潮汐作用、冰川作用,采伐 点状,线状、槽型,坑状,孔状,面状,带状、网格状,条状、洞穴形,塔状、漏斗状,碑状、柱状,墩状、门形 空间形态 杆状,阶梯状 常年,季节性,短期长期,古代,现代 时间性 生命状态 常态期、建成、消失、干调、废弃、初期、建筑中 控制水,防洪,航运、贮戴水,排水.灌溉,运输水,交通运输,通行人,通行地铁,通行车辆、引导航行居 功能性 住、宗教、观光、娱乐、农业生产、工业生产、教育、运动、标示分界、行政管辖 度量 宽阔、主要,次要、省级、县级、高度不小于10层,车道数大于四条,坡度大于70"宽度大于20m 20
GB/40765一2021 C 附录 (资料性附录) 概念的本体模型实现示例 本附录给出了基础地理信息概念在本体模型中的实现示例,如图C.1
该示例实现了“河流”和“渠 首”两个基础地理信息概念本体模型
每一个地理概念的本体模型包括其概念框架、文字描述、由谓词、 义素、实例组成的本体属性和语义关系等(见第7章)
在实现本体模型之前,首先需要引用所需的 OwL,SsKOS语言的命名空间,参见1sO19150-2;:2015附录D
基础地理信息本体模型GB/T40765-2021解析
随着数字化时代的到来，地理信息已经成为现代社会不可或缺的一部分。地理信息系统（GIS）作为地理信息处理的主要工具，需要建立一个规范化的数据模型来实现数据的高效管理和使用。而基础地理信息本体模型GB/T40765-2021正是针对这个需求而设计的一种数据模型。
基础地理信息本体模型GB/T40765-2021是由中国国家标准化管理委员会发布的，主要用于地理信息数据的存储、管理、交换和共享。该模型采用面向对象的设计思路，将地理空间数据抽象为“要素”、“属性”、“关系”三个部分，以此构建了一个完整的数据结构。这个结构不仅能够满足地理信息系统的各种需求，还可以与其他数据模型进行无缝衔接，实现数据的互操作性。
基础地理信息本体模型GB/T40765-2021的数据结构非常清晰，主要分为三层。第一层是概念层，主要定义了地理空间要素的基本属性和关系；第二层是逻辑层，主要定义了要素之间的拓扑关系和编码规则；第三层是物理层，主要定义了数据存储的格式和组织方式。
采用基础地理信息本体模型GB/T40765-2021可以带来很多好处。首先它能够大幅度提高地理信息系统的数据管理和处理效率，减少数据冗余和错误。其次，该模型具有很好的可扩展性，可以随着需求的变化进行灵活调整。最后，该模型还可以与其他标准数据模型进行无缝衔接，实现数据共享和交换。
总之，基础地理信息本体模型GB/T40765-2021是一个非常重要的地理信息数据模型。它不仅满足了地理信息系统的各种需求，而且还具有较好的可扩展性和互操作性。相信在未来，该模型会成为地理信息处理的核心技术之一。
基础地理信息本体模型的相关资料
- 道路、水路货物运输地理信息基础数据元GB/T26767-2011
- 地理信息基于位置服务参考模型GB/T27918-2011
- 地理信息定位服务GB/T28589-2012
- 地理信息要素编目方法GB/T28585-2012解析
- 城市坐标系统建设规范GB/T28584-2012
- 基础地理信息本体模型GB/T40765-2021解析
- 基础地理信息本体模型GB/T40765-2021解析
- GB/T29746-2013实时交通信息服务数据结构详解
- 月球信息元数据GB/T33998-2017
- 工业过程测量和控制中的属性列表
- 工业过程测量和控制过程设备目录中的数据结构和元素第11部分：测量设备电子数据交换用属性列表（LOPs）通用结构GB/T20818.11-2018
- 工业过程测量和控制过程设备目录中的数据结构和元素第21部分：自动阀电子数据交换用属性列表(LOP)通用结构
