CN107885863B - 基于本体的地图符号表达方法及系统 - Google Patents

Abstract

一种基于本体的地图符号表达方法，其包括如下步骤：S1、参考图元法、汉字符形系统和汉字结构，构建地图符号语义模型，定义地图符号组成单位及组合规则和地图符号的内部结构；S2、总结地图符号本体属性，构建地图符号本体属性结构，明确组成单位的参数信息；S3、根据不同类型地图符号的特征，基于OWL语言进行描述，实现地图符号的形式化表达。本发明还提供一种基于本体的地图符号表达系统。

Description

基于本体的地图符号表达方法及系统

技术领域

本发明涉及地图制图技术领域，特别涉及一种基于本体的地图符号表达方法及系统。

背景技术

地图符号作为地图的图解语言，是可视化表达地理环境现状与发展的基本手段。随着地理信息共享技术和数字地图制图技术的发展，地图符号共享问题逐渐凸显。但是由于不同平台系统在地图符号构图方式上存在较大差异，导致同一符号有多种不同解构和绘制方式，最终造成符号数据不能共享。

本体是对某种概念化体系的规范说明。本体的本质是概念模型，表达的是概念及概念之间的关系，目的在于提供相关领域的明确化表达，并从不同层次的形式化模式上给出这些词汇和词汇间相互关系的明确定义，从而为该领域提供语义和知识层次上描述信息系统的概念模型建模工具。近年，学者们将本体概念引入地理学，用以解决地理学中概念不统一，语义信息不共享等问题。随着本体在地理学中应用的深入和范围扩大，涉及在地图制图领域中，目前也有关于地理要素表达的相关研究。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种基于本体的地图符号表达方法及系统。

一种基于本体的地图符号表达方法，其包括如下步骤：

S1、参考图元法、汉字符形系统和汉字结构，构建地图符号语义模型，定义地图符号组成单位及组合规则和地图符号的内部结构；

S2、总结地图符号本体属性，构建地图符号本体属性结构，明确组成单位的参数信息；

S3、根据不同类型地图符号的特征，基于OWL语言进行描述，实现地图符号的形式化表达。

在本发明所述的基于本体的地图符号表达方法中，

所述步骤S1中建立地图符号语义模型包括地图符号的组成单位及组合规则和地图符号结构信息两部分。

在本发明所述的基于本体的地图符号表达方法中，

地图符号的组成单位及组合规则包括：

地图符号的组成单位及组合规则参考汉字符形系统和图元法；参照汉字符形系统，并基于地图符号的图元构建法，将地图符号的组成单位分为简单图元和复合图元，最后确定地图符号的组成单位及组合规则：地图符号的基本组成单位为基本图形，组合规则为由基本图形组合成地图符号或复合图形、由复合图形组合成地图符号、由基本图形和复合图形组合成地图符号。

在本发明所述的基于本体的地图符号表达方法中，

地图符号结构包括：

地图符号属性中的结构信息参考汉字符号结构，地图符号结构包括上下结构、左右结构、包围结构、独体结构和框架结构。

在本发明所述的基于本体的地图符号表达方法中，

所述步骤S2包括从地图符号的本体属性出发，根据输出地图符号所需信息，最终确定地图符号的本体属性结构：包括地图符号概念、地图符号属性、地图符号实例和三者之间的关系。

在本发明所述的基于本体的地图符号表达方法中，

地图符号概念为地图符号领域中地图符号实体的集合；地图符号由地图符号的组成单位组成，包括基本图形和复合图形。其中基本图形是在绘制符号时其基本组成单元，复合图形主要用来在地图符号绘制时，反复出现的图形单元；

基本图形：圆形、三角形、矩形、直线、折线和曲线；

复合图形：箭头角、双实线、虚线和点虚线。

在本发明所述的基于本体的地图符号表达方法中，

地图符号属性为地图符号概念拥有的属性，概括为地图符号类型信息、地图符号定位信息、地图符号结构信息和地图符号参数信息；

类型信息是地图符号的符号类型，按地图符号的空间分布情况分为点状符号、线状符号和面状符号；

定位信息是地图符号在地图上的定位点或定位线，定位地图符号的定位点和定位线包括几何中心、交叉点、底线中心、中轴线和中心点；

结构信息是指地图符号自身的内部结构，即步骤一中的地图符号结构信息；

参数信息是地图符号组成单位的形状、尺寸、色彩、网纹和方向等视觉变量的参数值；地图符号的形状包括地图符号语义模型中的简单图形和复合图形；尺寸包括长度、高度、线宽、边长、直径；色彩信息包括轮廓颜色和填充颜色；网纹信息是面状地图符号的填充单位的排列方向、组合特征，以及组成单位之间的间隔距离，分为左右间隔和上下间隔；方向信息包括组成单位图形的旋转角和圆心角。

在本发明所述的基于本体的地图符号表达方法中，

地图符号实例是地图符号概念所表示的具体符号，包括三角点、铁路和地面河流在内的具体符号实例。

在本发明所述的基于本体的地图符号表达方法中，所述步骤S3包括：

点状符号的本体表达：点状符号内部结构信息包含左右结构、上下结构、包围结构、框架结构和独体结构五种；参数信息包括形状、色彩和尺寸；

线状符号的本体表达：根据线状符号的绘制特点，结构信息为上下结构；参数信息包括形状、色彩、尺寸；

面状符号的本体表达：面状符号结构信息包括包围结构、上下结构和单体结构；面状符号参数信息类型分为边界线参数信息、填充参数信息：边界线参数信息包括形状、色彩和尺寸；填充方式参数信息包括填充方式、填充图形排列方式、色彩、形状和尺寸；

将上述不同类型地图符号的本体属性基于OWL描述语言进行描述，实现地图符号的形式化表达。

本发明还提供一种基于本体的地图符号表达系统，其包括如下单元：

地图符号语义模型构建单元，用于参考图元法、汉字符形系统和汉字结构，构建地图符号语义模型，定义地图符号组成单位及组合规则和地图符号的内部结构；

本体属性结构确立单元，用于总结地图符号本体属性，构建地图符号本体属性结构，明确组成单位的参数信息；

本体表达单元，用于根据不同类型地图符号的特征，基于OWL语言进行描述，实现地图符号的形式化表达。

实施本发明提供的基于本体的地图符号表达方法及系统与现有技术相比具有以下有益效果：从地图符号的构建方法和实现地图符号共享两个角度出发，对地图符号图元构建法进行进一步优化，将汉字符形系统与汉字结构融入地图符号，构建地图符号语义模型，减少了地图符号的组成图元数量，明确了地图符号的内部组合结构；利用构建的地图符号语义模型，并总结地图符号的本体属性，基于本体的方法对不同类型地图符号进行表达，对每种图元、每个参数都实现精确控制，提高了地图符号表达的精确性，实现了符号本体属性的概念统一，基于本体描述语言OWL实现地图符号的形式化表达，使不同系统可以共享地图符号的本体属性，为地图符号共享提供基础。

附图说明

图1为本发明的流程示意图；

图2地图符号语义模型；

图3地图符号结构示例表；

图4地图符号的本体属性结构；

图5“水塔”地图符号图示描述；

图6“单线标准轨铁路”地图符号图示描述；

图7“幼林、苗圃”地图符号图示描述。

具体实施方式

如图1-6所示，

(1)建立地图符号语义模型

地图符号与汉字符号拥有相似的结构，参考汉字符号建立地图符号语义模型，用以构建地图符号，为地图符号的本体表达提供基础。地图符号语义模型主要包括地图符号的组成单位及组合规则和地图符号结构信息两部分，如图2所示。

①地图符号的组成单位及组合规则

地图符号的组成单位及组合规则主要参考汉字符形系统和图元法。汉字符形系统包括组成单位与组合规则：汉字符形系统的初始符号为笔画，组合规则为由笔画组合成独体字或部件和由部件组合成字符。参照汉字符形系统，并基于地图符号的图元构建法，将地图符号的组成单位分为简单图元和复合图元，最后确定地图符号的组成单位及组合规则：地图符号的基本组成单位为基本图形，组合规则为由基本图形组合成地图符号或复合图形、由复合图形组合成地图符号、由基本图形和复合图形组合成地图符号。

②地图符号结构信息

地图符号属性中的结构信息主要参考汉字符号结构。汉字符号结构主要为上下结构、左右结构、包围结构、独体结构四种，还包括框架结构、独体结构、品字结构和田字结构等。总结归纳后，地图符号结构包括上下结构、左右结构、包围结构、独体结构和框架结构。地图符号结构示例如图3所示。

(2)确定地图符号的本体属性结构

从地图符号的本体属性出发，根据输出地图符号所需信息，最终确定地图符号的本体属性结构：包括地图符号概念、地图符号属性、地图符号实例和三者之间的关系四部分，如图4所示。

①地图符号概念

地图符号概念是地图符号领域中地图符号实体的集合。地图符号由地图符号的组成单位组成，包括基本图形和复合图形。其中基本图形是在绘制符号时其基本组成单元，复合图形主要用来在地图符号绘制时，反复出现的图形单元。

基本图形：圆形、三角形、矩形、直线、折线和曲线

复合图形：箭头角、双实线、虚线和点虚线

②地图符号属性

地图符号属性是地图符号概念拥有的属性，概括为地图符号类型信息、地图符号定位信息、地图符号结构信息和地图符号参数信息。

类型信息是地图符号的符号类型。按地图符号的空间分布情况分为点状符号、线状符号和面状符号。

定位信息是地图符号在地图上的定位点或定位线。定位地图符号的定位点和定位线包括几何中心、交叉点、底线中心、中轴线和中心点。

结构信息是指地图符号自身的内部结构，即步骤一中的地图符号结构信息。

参数信息是地图符号组成单位的形状、尺寸、色彩、网纹和方向等视觉变量的参数值。地图符号的形状主要包括地图符号语义模型中的简单图形和复合图形；尺寸主要包括长度、高度、线宽、边长、直径；色彩信息包括轮廓颜色和填充颜色；网纹信息主要是面状地图符号的填充单位的排列方向、组合特征，以及组成单位之间的间隔距离，分为左右间隔和上下间隔；方向信息包括组成单位图形的旋转角和圆心角。

③地图符号实例

地图符号实例是地图符号概念所表示的具体符号，例如三角点、铁路和地面河流等具体符号实例。

(3)地图符号的本体表达

根据不同类型的地图符号的特点，完成地图符号的本体表达。

①点状符号的本体表达

点状符号内部结构与汉字符号结构最为相近，结构信息包含左右结构、上下结构、包围结构、框架结构和独体结构五种。参数信息包括形状、色彩和尺寸。

以地图符号实例“水塔”为例，“水塔”地图符号图示描述如图5所示。具体表达如下：

组成单位：直线、矩形、双实线；

类型信息：点状符号；

定位信息：中轴线；

结构信息：上下结构；

参数信息：

1)直线轮廓颜色：K100长度：0.3线宽：0.1旋转角：90°

2)矩形轮廓颜色：K100长度：1.2高度：0.6

3)双实线轮廓颜色：K100长度：1.2线宽：0.1左右间隔：0.8旋转角：90°

4)直线轮廓颜色：K100长度：1.2线宽：0.1

②线状符号的本体表达

根据线状符号的绘制特点，结构信息主要为上下结构。线状符号的参数信息包括形状、色彩和尺寸。

以地图符号实例“单线标准轨铁路”为例，“单线标准轨铁路”地图符号图示描述如图6所示。具体表达如下：

组成单位：直线、虚线；

类型信息：线状符号；

定位信息：中轴线；

结构信息：上下结构；

参数信息：

1)直线轮廓颜色：K70线宽：0.6

2)虚线边长：6线宽：0.4左右间隔：6

③面状符号的本体表达

面状符号结构信息主要为包围结构、上下结构和单体结构。面状符号参数信息类型分为边界线参数信息、填充参数信息：边界线参数信息包括形状、色彩和尺寸。填充方式参数信息包括填充方式、填充图形排列方式、色彩、形状和尺寸。

以地图符号实例“幼林、苗圃”为例，“幼林、苗圃”地图符号图示描述如图7所示。具体表达如下：

组成单位：点虚线、圆形；

类型信息：面状符号；

定位信息：几何中心；

结构信息：包围结构；

参数信息：

边界线参数信息：

组成单位：点虚线

颜色：C100Y100直径：0.15左右间隔：1.25

填充方式参数信息

规则填充：品字填充

颜色填充：C30Y30

填充单位参数信息

圆形轮廓线颜色：C100K100填充颜色：C30Y30直径：0.6上下间隔：10左右间隔：10。

将上述文字描述基于OWL描述语言进行描述，实现地图符号的形式化表达。

可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于本体的地图符号表达方法，其特征在于，其包括如下步骤：

S1、参考图元法、汉字符形系统和汉字结构，构建地图符号语义模型，所述地图符号语义模型主要包括地图符号的组成单位及组合规则和地图符号结构信息两部分；

S2、总结地图符号本体属性，构建地图符号本体属性结构，明确组成单位的参数信息；

S3、根据不同类型地图符号的特征，基于OWL语言进行描述，实现地图符号的形式化表达；

地图符号的组成单位及组合规则包括：

地图符号的组成单位及组合规则参考汉字符形系统和图元法；参照汉字符形系统，并基于地图符号的图元构建法，将地图符号的组成单位分为简单图元和复合图元，最后确定地图符号的组成单位及组合规则：地图符号的基本组成单位为基本图形，组合规则为由基本图形组合成地图符号或复合图形、由复合图形组合成地图符号、由基本图形和复合图形组合成地图符号；

地图符号结构信息包括：

地图符号属性中的结构信息参考汉字符号结构，地图符号结构信息包括上下结构、左右结构、包围结构、独体结构和框架结构；

所述步骤S3包括：

点状符号的本体表达：点状符号结构信息包含左右结构、上下结构、包围结构、框架结构和独体结构五种；参数信息包括形状、色彩和尺寸；

线状符号的本体表达：根据线状符号的绘制特点，结构信息为上下结构；参数信息包括形状、色彩、尺寸；

面状符号的本体表达：面状符号结构信息包括包围结构、上下结构和单体结构；面状符号参数信息类型分为边界线参数信息、填充参数信息：边界线参数信息包括形状、色彩和尺寸；填充方式参数信息包括填充方式、填充图形排列方式、色彩、形状和尺寸；

将上述不同类型地图符号的本体属性基于OWL描述语言进行描述，实现地图符号的形式化表达。

2.如权利要求1所述的基于本体的地图符号表达方法，其特征在于，

所述步骤S2包括从地图符号的本体属性出发，根据输出地图符号所需信息，最终确定地图符号的本体属性结构：包括地图符号概念、地图符号属性、地图符号实例和三者之间的关系。

3.如权利要求2所述的基于本体的地图符号表达方法，其特征在于，

地图符号概念为地图符号领域中地图符号实体的集合；地图符号由地图符号的组成单位组成，包括基本图形和复合图形，其中基本图形是在绘制符号时其基本组成单元，复合图形主要用来在地图符号绘制时，反复出现的图形单元；

基本图形：圆形、三角形、矩形、直线、折线和曲线；

复合图形：箭头角、双实线、虚线和点虚线。

4.如权利要求2所述的基于本体的地图符号表达方法，其特征在于，

地图符号属性为地图符号概念拥有的属性，概括为地图符号类型信息、地图符号定位信息、地图符号结构信息和地图符号参数信息；

类型信息是地图符号的符号类型，按地图符号的空间分布情况分为点状符号、线状符号和面状符号；

定位信息是地图符号在地图上的定位点或定位线，定位地图符号的定位点和定位线包括几何中心、交叉点、底线中心、中轴线和中心点；

结构信息是指地图符号自身的内部结构，即步骤一中的地图符号结构信息；

参数信息是地图符号组成单位的形状、尺寸、色彩、网纹和方向视觉变量的参数值；地图符号的形状包括地图符号语义模型中的简单图形和复合图形；尺寸包括长度、高度、线宽、边长、直径；色彩信息包括轮廓颜色和填充颜色；网纹信息是面状地图符号的填充单位的排列方向、组合特征，以及组成单位之间的间隔距离，分为左右间隔和上下间隔；方向信息包括组成单位图形的旋转角和圆心角。

5.如权利要求2所述的基于本体的地图符号表达方法，其特征在于，

地图符号实例是地图符号概念所表示的具体符号，包括三角点、铁路和地面河流在内的具体符号实例。

6.一种基于本体的地图符号表达系统，其特征在于，其包括如下单元：

地图符号语义模型构建单元，用于参考图元法、汉字符形系统和汉字结构，构建地图符号语义模型，所述地图符号语义模型主要包括地图符号的组成单位及组合规则和地图符号结构信息两部分；

本体属性结构确立单元，用于总结地图符号本体属性，构建地图符号本体属性结构，明确组成单位的参数信息；

本体表达单元，用于根据不同类型地图符号的特征，基于OWL语言进行描述，实现地图符号的形式化表达；

地图符号的组成单位及组合规则包括：

地图符号的组成单位及组合规则参考汉字符形系统和图元法；参照汉字符形系统，并基于地图符号的图元构建法，将地图符号的组成单位分为简单图元和复合图元，最后确定地图符号的组成单位及组合规则：地图符号的基本组成单位为基本图形，组合规则为由基本图形组合成地图符号或复合图形、由复合图形组合成地图符号、由基本图形和复合图形组合成地图符号；

地图符号结构信息包括：

地图符号属性中的结构信息参考汉字符号结构，地图符号结构信息包括上下结构、左右结构、包围结构、独体结构和框架结构；

本体表达单元包括：

点状符号的本体表达：点状符号结构信息包含左右结构、上下结构、包围结构、框架结构和独体结构五种；参数信息包括形状、色彩和尺寸；

线状符号的本体表达：根据线状符号的绘制特点，结构信息为上下结构；参数信息包括形状、色彩、尺寸；

面状符号的本体表达：面状符号结构信息包括包围结构、上下结构和单体结构；面状符号参数信息类型分为边界线参数信息、填充参数信息：边界线参数信息包括形状、色彩和尺寸；填充方式参数信息包括填充方式、填充图形排列方式、色彩、形状和尺寸；

将上述不同类型地图符号的本体属性基于OWL描述语言进行描述，实现地图符号的形式化表达。

Images