CN106649769B - 一种基于语义的xbrl数据到owl数据的转换方法 - Google Patents

一种基于语义的xbrl数据到owl数据的转换方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于语义的XBRL数据到OWL数据的转换方法，所述转换方法包括：基于语义网技术构建XBRL财务报告和事实数据语义元模型、解析XBRL分类标准构建其XML信息集、解析XBRL实例文档构建实例文档信息集、设计XBRL分类标准到OWL本体转换算法、设计XBRL实例文档到OWL实体的转换算法。本发明能在语义层面实现数据格式的转换，解决了XBRL语义异构的映射问题。

Description

一种基于语义的XBRL数据到OWL数据的转换方法
技术领域
本发明属于XBRL技术和会计信息化技术领域，尤其涉及一种基于语义的XBRL数据到OWL数据的转换方法。
背景技术
可扩展商业报告语言(eXtensible Business Reporting Language，XBRL)是XML标记语言在商业报告领域的应用，自1998年诞生以来经过了不断的发展与完善，其技术体系已经趋于稳定，并成为了商业报告领域的技术标准。XBRL继承了XML的灵活性、可扩展性和跨平台性等优点，充分利用了XML命名空间、SCHEMA、XLink和XPath等技术，实现了对财务报告概念、概念间的关系以及事实数据的标记和建模。XBRL采用一种扁平的数据结构，在Schema文件中定义财务报告的概念，在链接库文件中定义概念间关系，形成了财务报告领域的“业务辞典”，即XBRL财务报告分类标准。
随着XBRL技术在全球范围内的广泛应用，XBRL数据量也在急速增长。包括中国、美国在内的多个国家已颁布和实施了各自的XBRL分类标准和XBRL财务报告报送，基于此的XBRL数据分析往往会面临处理异构XBRL分类标准产生的XBRL实例文档的问题。导致XBRL数据异构的主要原因如下：一，世界各地在制定分类标准的时候，所依据的会计制度和政策不同，采用的技术路线和模型架构不同，导致依照各地不同分类标准制定的实例文档之间并不具备很强的互操作性；二，同一地区的分类标准也存在新旧版本的更替问题，会计概念或关系的变更也会影响不同会计期间财务报告的互操作性；三，XBRL技术强大的可扩展性虽然在极大程度上满足了财务报告编制者全面披露企业财务信息的需求，但不当和过度的扩展会严重限制XBRL数据的可比较性和互操作性。
为了从语义层面实现跨分类标准的数据分析，通常需要建立不同分类标准之间的映射关系。如果有N个不同的分类标准，就需要建立N(N-1)/2个数据转换模板，这无疑大大增加了海量XBRL数据管理和查询的难度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于语义的XBRL数据到OWL数据的转换方法，旨在解决现有技术在语义层面不能实现数据格式的转换，需要建立不同分类标准之间的映射关系和需要建立多个数据转换模板，大大增加了海量XBRL数据管理和查询的难度的问题。
本发明是这样实现的，一种基于语义的XBRL数据到OWL数据的转换方法，所述基于语义的XBRL数据到OWL数据的转换方法包括：
(1)基于语义网技术构建XBRL财务报告和事实数据语义元模型：首先利用OWL本体编辑工具将XBRL语义元模型创建成OWL本体；然后将XBRL技术规范的模式文件中定义的数据类型创建成OWL本体形式；
(2)解析XBRL分类标准构建其XML信息集：分类标准XML信息集是在解析了XBRL分类标准的模式文件和链接库文件之后生成的携带语义信息的XML树模型，用于保证转换过程中语义信息的完整性；
(3)解析XBRL实例文档构建实例文档信息集：实例文档信息集是在解析了XBRL分类标准和实例文档之后生成的XML树模型，在事实数据的属性中融入在XBRL分类标准模式文件中定义时设置的balance属性和periodType属性；
(4)设计XBRL分类标准到OWL本体转换算法：首先将XBRL分类标准模式文档中定义的元素转换为OWL类，XBRL分类标准的标签链接库和参考链接库中相应的信息转换为OWL类的标签子元素和注释子元素；然后，从步骤(2)生成的解析后的XBRL分类标准的XML信息集中提取元素和元素间关系，信息集中的元素转换为OWL对应类的个体，信息集中元素间关系转换为OWL个体间的关系，基于步骤(1)生成的语义元模型本体，转换为OWL本体格式；
(5)设计XBRL实例文档到OWL实体的转换算法：基于步骤(4)生成的分类标准OWL本体，从步骤(3)生成的解析后XBRL实例文档的XML信息集中提取元素及其上下文信息和计量单位，信息集中的元素引用步骤(4)中对应的OWL个体，通过hasContext对象属性给该OWL个体增加上下文信息，通过hasUnit和hasVAlue数据属性分别给该OWL个体增加计量单位信息和数值信息。
进一步，解析XBRL分类标准构建XML信息集算法，具体步骤如下：
1)解析XBRL定义链接库文件，判断是否存在弧角色；
2)输出linkType、extRole、arcRole等信息的值；
3)定义链接弧的from属性指向元素的uri作为输出文件fromPath属性值；
4)定义链接弧的to属性指向元素的uri作为输出文件toPath属性值；
5)剩余信息进行复制；
6)得到链接库信息集后，判别最后一个弧角色是否满足要求，如果满足要求，则算法结束；如果未满足要求，则返回第2)步执行。
进一步，解析XBRL实例文档构建XML信息集算法，具体步骤如下：
(a)解析XBRL实例文档，判断是否读取到实例值；
(b)通过字符串的匹配，将读取到的信息复制输出；
(c)在分类标准中找到当前元素的balance和periodType属性，作为该元素的属性输出；
(d)剩余信息进行复制输出；
(e)得到实例文档信息集后，判别是否存在实例值，如果满足要求，则算法结束；如果未满足要求，则返回第(b)步执行。
进一步，XBRL分类标准到OWL本体转换算法，具体步骤如下：
(一)输入XBRL分类标准文件，提取和解析分类标准模式文件、标签链接库和参考链接库文件；
(二)判断是否是element节点，如果满足要求将模式文件定义的元素转换为OWL类，元素名即类名；
(三)判断是否具有标准标签和参考信息，然后通过ID匹配标签链接库和参考链接库中的信息，转换成<rdfs:label xml:lang＝""></rdfs:label>和<rdfs:comment></rdfs:comment>两种属性；
(四)将element节点type、periodtype、balance、substitutionGroup属性转换为相应的owl:subClassOf元素的rdf:resoure属性值；再判断是否有abstracts属性，若属性值为false，则生成Concept类的子类，若属性值为true，则生成AbstractsConcept类的子类，
(五)提取和解析计算链接库、定义链接库、列报链接库文件，按照解析XBRL实例文档构建XML信息集算法，对文件进行解析形成XML信息集；
(六)依次读取XML信息集中的元素，提取元素和元素间关系，信息集中的元素转换为OWL对应类的个体，信息集中元素间关系转换为OWL个体间的关系，基于第1步生成的语义元模型本体，转换为OWL本体格式。
进一步，如XBRL实例文档到OWL实体转换算法，具体包括：
(A)输入分类标准解析后生成的OWL文件；
(B)输入XBRL实例文档，按照解析XBRL分类标准构建XML信息集算法解析XBRL实例文档，生成信息集；
(C)依次读取信息集中的元素，若当前元素在OWL本体中有对应的类，则转换成该OWL类对应的个体，该元素的contextRef属性、unitRef属性和decimal属性分别转换为其对应OWL个体的hasContext对象属性、hasUnit数据属性和hasDecimal数据属性，该元素值转换为其对应OWL个体的hasFactvalue数据属性的值；否则指向下一个节点；
(D)直至最后一个节点，算法结束。
本发明提供的基于语义的XBRL数据到OWL数据的转换方法，能在语义层面实现数据格式的转换，解决XBRL语义异构的映射问题。
本发明采用语义网技术体系的分类标准可从语义层面解决XBRL语义异构的映射问题，需将XBRL分类标准和实例文档转换为网络本体语言OWL(Web Ontology Language)格式的数据。语义网技术最大的特征就是可利用形式化的概念逻辑模型描述语义层次的信息，解决领域知识在术语和关系上的混淆，通过提供统一的框架，利用本体之间的协作，实现不同数据源的智能检索和信息集成。OWL技术通过提供更多具有形式语义的词汇，使之在Web内容的机器可理解性方面要强于XML、RDF和RDF Schema(RDF-S)。
附图说明
图1是本发明实施例提供的解析XBRL分类标准构建XML信息集算法流程图。
图2是本发明实施例提供的解析XBRL实例文档构建XML信息集算法流程图。
图3是本发明实施例提供的XBRL分类标准到OWL本体转换算法流程图。
图4是本发明实施例提供的XBRL实例文档到OWL实体转换算法流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。
本发明实施例提供的基于语义的XBRL数据到OWL数据的转换方法，包括：
(1)基于语义网技术构建XBRL财务报告和事实数据语义元模型：首先利用OWL本体编辑工具将XBRL语义元模型创建成OWL本体；然后将XBRL技术规范的模式文件中定义的数据类型创建成OWL本体形式；
(2)解析XBRL分类标准构建其XML信息集：XML信息集是在解析了XBRL分类标准的模式文件和链接库文件之后生成的携带语义信息的XML树模型，用于保证转换过程中语义信息的完整性；
(3)解析XBRL实例文档构建实例文档信息集：实例文档信息集是在解析了XBRL分类标准和实例文档之后生成的XML树模型，在事实数据的属性中融入在XBRL分类标准模式文件中定义时设置的balance属性和periodType属性；
(4)设计XBRL分类标准到OWL本体转换算法：首先将XBRL分类标准模式文档中定义的元素转换为OWL类，XBRL分类标准的标签链接库和参考链接库中相应的信息转换为OWL类的标签子元素和注释子元素；然后，从步骤(2)生成的解析后的XBRL分类标准的XML信息集中提取元素和元素间关系，信息集中的元素转换为OWL对应类的个体，信息集中元素间关系转换为OWL个体间的关系，基于步骤(1)生成的语义元模型本体，转换为OWL本体格式；
(5)设计XBRL实例文档到OWL实体的转换算法：基于步骤(4)生成的分类标准OWL本体，从步骤(3)生成的解析后XBRL实例文档的XML信息集中提取元素及其上下文信息和计量单位，信息集中的元素引用步骤(4)中对应的OWL个体，通过hasContext对象属性给该OWL个体增加上下文信息，通过hasUnit和hasVAlue数据属性分别给该OWL个体增加计量单位信息和数值信息。
下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。
1、基于语义网技术构建XBRL财务报告和事实数据语义元模型：首先利用OWL本体编辑工具将XBRL语义元模型创建成OWL本体；然后将XBRL技术规范的模式文件中定义数据类型创建成OWL本体形式。
如表1所示，用OWL对XBRL语义元模型进行本体建模的时候，定义了9个抽象类(FinancialReport、ELR、Table、Axis、Member、LineItem、AbstractConcept、Concept和Context)，抽象类个体之间的对象属性(hasELR、hasTable、hasAxis、hasMember、hasLineItem、has AbstractConcept、hasConcept、hasSumPart、hasContext)，抽象类个体之间的数据属性(hasEntity、hasPeriod、hasSegment、hasDimension、hasFactvalue、hasUnit和hasDecimal)。
表1语义元模型OWL本体类及属性列表
Figure GDA0002623405960000061
Figure GDA0002623405960000071
XML Schema内置数据类型连同rdfs:Literal构成了OWL的内嵌数据类型，XBRL技术规范中定义的monetaryItemType类型转换为如下所示的owl类。
Figure GDA0002623405960000072
Figure GDA0002623405960000081
如图1所示，本发明实施例提供的解析XBRL分类标准构建XML信息集算法，具体步骤如下：
(1)解析XBRL定义链接库文件，判断是否存在弧角色；
(2)输出linkType、extRole、arcRole等信息的值；
(3)定义链接弧的from属性指向元素的uri作为输出文件fromPath属性值；
(4)定义链接弧的to属性指向元素的uri作为输出文件toPath属性值；
(5)剩余信息进行复制；
(6)得到链接库信息集后，判别最后一个弧角色是否满足要求。如果满足要求，则算法结束；如果未满足要求，则返回第(2)步执行。
例如，XBRL分类标准的定义链接库文件经解析后生成信息集片段，对比信息如下代码片段所示：
Figure GDA0002623405960000082
Figure GDA0002623405960000091
如图2所示，本发明实施例提供的解析XBRL实例文档构建XML信息集算法，具体步骤如下：
(1)解析XBRL实例文档，判断是否读取到实例值；
(2)通过字符串的匹配，将读取到的信息复制输出；
(3)在分类标准中找到当前元素的balance和periodType属性，作为该元素的属性输出；
(4)剩余信息进行复制输出；
(5)得到实例文档信息集后，判别是否存在实例值。如果满足要求，则算法结束；如果未满足要求，则返回第(2)步执行。
XBRL实例文档经解析后生成信息集片段，前后对比如下代码片段所示：
Figure GDA0002623405960000092
Figure GDA0002623405960000093
Figure GDA0002623405960000101
如图3所示，本发明实施例提供的XBRL分类标准到OWL本体转换算法，具体步骤如下：
(1)输入XBRL分类标准文件，提取和解析分类标准模式文件、标签链接库和参考链接库文件；
(2)判断是否是element节点，如果满足要求将模式文件定义的元素转换为OWL类，元素名即类名；
(3)判断是否具有标准标签和参考信息，然后通过ID匹配标签链接库和参考链接库中的信息，转换成<rdfs:label xml:lang＝""></rdfs:label>和<rdfs:comment></rdfs:comment>两种属性；
(4)将element节点type、periodtype、balance、substitutionGroup属性转换为相应的owl:subClassOf元素的rdf:resoure属性值；再判断是否有abstracts属性，若属性值为false，则生成Concept类的子类，若属性值为true，则生成AbstractsConcept类的子类，转换后生成的OWL片段如下所示。
Figure GDA0002623405960000102
Figure GDA0002623405960000111
(5)提取和解析计算链接库、定义链接库、列报链接库文件，按照第2步流程，对文件进行解析形成XML信息集。
(6)依次读取XML信息集中的元素，提取元素和元素间关系，信息集中的元素转换为OWL对应类的个体，信息集中元素间关系转换为OWL个体间的关系，基于第1步生成的语义元模型本体，转换为OWL本体格式。
如图4所示，本发明实施例提供的XBRL实例文档到OWL实体转换算法，
从基于XBRL分类标准到OWL本体转换算法中生成的分类标准OWL本体，从解析XBRL实例文档构建XML信息集算法中生成的XBRL实例文档的XML信息集中提取元素及其上下文信息和计量单位，信息集中的元素引用基于XBRL分类标准到OWL本体转换算法中对应的OWL个体，通过hasContext对象属性给该OWL个体增加上下文信息，通过hasUnit和hasVAlue数据属性分别给该OWL个体增加计量单位信息和数值信息。
具体步骤如下：
(1)输入分类标准解析后生成的OWL文件；
(2)输入XBRL实例文档，按照第3步的方法解析XBRL实例文档，生成信息集；
(3)依次读取信息集中的元素，若当前元素在OWL本体中有对应的类，则转换成该OWL类对应的个体，该元素的contextRef属性、unitRef属性和decimal属性分别转换为其对应OWL个体的hasContext对象属性、hasUnit数据属性和hasDecimal数据属性，该元素值转换为其对应OWL个体的hasFactvalue数据属性的值；否则指向下一个节点；
(4)直至最后一个节点，算法结束。
本发明提供的基于语义的XBRL数据到OWL数据的转换方法，能在语义层面实现数据格式的转换，解决XBRL语义异构的映射问题。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于语义的XBRL数据到OWL数据的转换方法，其特征在于，所述基于语义的XBRL数据到OWL数据的转换方法包括：
(1)基于语义网技术构建XBRL财务报告和事实数据语义元模型：首先利用OWL本体编辑工具将XBRL语义元模型创建成OWL本体；然后将XBRL技术规范的模式文件中定义的数据类型创建成OWL本体形式；
(2)解析XBRL分类标准构建其XML信息集：XML信息集是在解析了XBRL分类标准的模式文件和链接库文件之后生成的携带语义信息的XML树模型，用于保证转换过程中语义信息的完整性；
(3)解析XBRL实例文档构建实例文档信息集：实例文档信息集是在解析了XBRL分类标准和实例文档之后生成的XML树模型，在事实数据的属性中融入在XBRL分类标准模式文件中定义时设置的balance属性和periodType属性；
(4)设计XBRL分类标准到OWL本体转换算法：首先将XBRL分类标准模式文档中定义的元素转换为OWL类，XBRL分类标准的标签链接库和参考链接库中相应的信息转换为OWL类的标签子元素和注释子元素；然后，从步骤(2)生成的解析后的XBRL分类标准的XML信息集中提取元素和元素间关系，信息集中的元素转换为OWL对应类的个体，信息集中元素间关系转换为OWL个体间的关系，基于步骤(1)生成的语义元模型本体，转换为OWL本体格式；
(5)设计XBRL实例文档到OWL实体的转换算法：基于步骤(4)生成的分类标准OWL本体，从步骤(3)生成的解析后XBRL实例文档的XML信息集中提取元素及其上下文信息和计量单位，信息集中的元素引用步骤(4)中对应的OWL个体，通过hasContext对象属性给该OWL个体增加上下文信息，通过hasUnit和hasVAlue数据属性分别给该OWL个体增加计量单位信息和数值信息。
2.如权利要求1所述的基于语义的XBRL数据到OWL数据的转换方法，其特征在于，解析XBRL分类标准构建XML信息集算法，具体步骤如下：
1)解析XBRL定义链接库文件，判断是否存在弧角色；
2)输出linkType、extRole、arcRole信息的值；
3)定义链接弧的from属性指向元素的uri作为输出文件fromPath属性值；
4)定义链接弧的to属性指向元素的uri作为输出文件toPath属性值；
5)剩余信息进行复制；
6)得到链接库信息集后，判别最后一个弧角色是否满足要求，如果满足要求，则算法结束；如果未满足要求，则返回第2)步执行。
3.如权利要求1所述的基于语义的XBRL数据到OWL数据的转换方法，其特征在于，解析XBRL实例文档构建XML信息集算法，具体步骤如下：
(a)解析XBRL实例文档，判断是否读取到实例值；
(b)通过字符串的匹配，将读取到的信息复制输出；
(c)在分类标准中找到当前元素的balance和periodType属性，作为该元素的属性输出；
(d)剩余信息进行复制输出；
(e)得到实例文档信息集后，判别是否存在实例值，如果满足要求，则算法结束；如果未满足要求，则返回第(b)步执行。
4.如权利要求1所述的基于语义的XBRL数据到OWL数据的转换方法，其特征在于，XBRL分类标准到OWL本体转换算法，具体步骤如下：
(一)输入XBRL分类标准文件，提取和解析分类标准模式文件、标签链接库和参考链接库文件；
(二)判断是否是element节点，如果满足要求将模式文件定义的元素转换为OWL类，元素名即类名；
(三)判断是否具有标准标签和参考信息，然后通过ID匹配标签链接库和参考链接库中的信息，转换成<rdfs:label xml:lang＝""></rdfs:label>和<rdfs:comment></rdfs:comment>两种属性；
(四)将element节点type、periodtype、balance、substitutionGroup属性转换为相应的owl:subClassOf元素的rdf:resoure属性值；再判断是否有abstracts属性，若属性值为false，则生成Concept类的子类，若属性值为true，则生成AbstractsConcept类的子类，
(五)提取和解析计算链接库、定义链接库、列报链接库文件，按照解析XBRL实例文档构建XML信息集算法，对文件进行解析形成XML信息集；
(六)依次读取XML信息集中的元素，提取元素和元素间关系，信息集中的元素转换为OWL对应类的个体，信息集中元素间关系转换为OWL个体间的关系，基于第1步生成的语义元模型本体，转换为OWL本体格式。
5.如权利要求1所述的基于语义的XBRL数据到OWL数据的转换方法，其特征在于，如XBRL实例文档到OWL实体转换算法，具体包括：
(A)输入分类标准解析后生成的OWL文件；
(B)输入XBRL实例文档，按照解析XBRL分类标准构建XML信息集算法解析XBRL实例文档，生成信息集；
(C)依次读取信息集中的元素，若当前元素在OWL本体中有对应的类，则转换成该OWL类对应的个体，该元素的contextRef属性、unitRef属性和decimal属性分别转换为其对应OWL个体的hasContext对象属性、hasUnit数据属性和hasDecimal数据属性，该元素值转换为其对应OWL个体的hasFactvalue数据属性的值；否则指向下一个节点；
(D)直至最后一个节点，算法结束。
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Title
"Representing Financial Reports on the Semantic Web：AFaithful Translation from XBRL to OWL";Jie Bao 等;《International Workshop on Rules and Rule Markup Languages for the Semantic Web》;20101031;论文第144-152页 *
"基于领域本体的XBRL财务报告转换研究";吴忠生 等;《计算机应用研究》;20130730;第30卷(第12期);论文第3643-3651页 *

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