CN112132284A - 一种对地观测知识枢纽系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种对地观测知识枢纽系统，包括：依次连接的知识表达单元、知识载体单元、数据库、知识展示单元；知识表达单元用于对地观测知识的形式表达；知识载体单元包括若干个知识载体，通过知识载体对所述对地观测知识的形式表达结果实例化；知识载体之间具有关联关系；数据库用于对所述对地观测知识的实例化结果以及实现对地观测知识枢纽系统的资源实体进行存储；知识展示单元用于实现所述对地观测知识的显示和下载。本发明实现了知识载体类型明确、载体间语义关系清晰、输入数据集合被科学描述、可拓展性强的对地观测知识枢纽系统，便于开展科学家和普通大众之间的知识共享和知识服务，能够使富含隐性知识的对地观测知识得到大规模的共享。

Description

一种对地观测知识枢纽系统

技术领域

本发明涉及对地观测知识共享技术领域，特别是涉及一种对地观测知识枢纽系统。

背景技术

在地学(地球科学)领域，随着数据共享技术的不断发展和数据共享事业的不断进步，相关研究人员和应用人员获取所需的数据资源已经不是十分的困难，然而，数据资源的最终目的还是要被使用、分析和挖掘，产生决策所需的知识。而知识挖掘工具的匮乏、描述知识产生过程的论文、报告、说明文档分散在互联网上，没有形成关联的整体，不易查找，这些都成为制约知识共享的难点。

知识枢纽的概念来源于知识经济和交通枢纽，是知识经济时代知识交换的枢纽、中心或基地的意思，是在数据共享基础上发展起来的新的共享模式。知识枢纽侧重于把知识应用与分析模型相关的数据、软件、代码、使用文档以及计算资源一体化提供和共享的方式，帮助用户方便的实现知识挖掘。自人类进入二十一世纪以来，医学、农学、生态等学科已经建立了知识枢纽系统，例如美国和加拿大病理学学会建立的病理学知识枢纽系统，病理学知识枢纽系统把病理学专家认证的课程、资料、诊断结论通过互联网网站共享出来，以实现病理学知识的传播；马来西亚农业及农业产业部建立的农产品交易知识枢纽，通过把静态网页的数据内容放入数据库，用元数据实现数据的标准化表达、提供知识抽取工具等实现传统农产品交易系统的知识枢纽化；联合国防治荒漠化公署的知识枢纽通过连接各个国家、地区的知识节点，以共享有关荒漠化防治的最佳实践和科学知识。

虽然国内外已经开始探索知识枢纽系统的建设，但是现在的知识枢纽主要以提供显性知识和资料的查询，和传统的数据图书馆的区别不是很明显，没有实现知识、特别是隐性知识的共享。主要原因如下：(1)对知识枢纽的内涵把握不准，现有知识枢纽以为把各种可以用文字、文档、视频等表达的知识堆放在网络系统上，就实现了知识共享；(2)知识枢纽的表达模型尚未进行深入的研究。现有的知识枢纽系统大多采用简单的链接、描述等方式实现知识要素间的松散连接，既没有界定知识枢纽包含的知识要素的种类，也没有没有提供隐性知识的相关的数据、使用文档、软件、以及计算资源逻辑关联，此外用以表达隐性知识的模型的输入数据集合没有描述方法，导致用户不明确到底哪些数据可以作为模型的输入数据。(3)知识枢纽尚无有效的实现架构。目前的知识枢纽的实现架构主要是数字图书馆的实现架构，即把数据库中的数据资料通过元数据进行描述，并展示的架构；而知识枢纽要求知识相互按照内在逻辑进行关联，且数据资源不必要全部存储在知识枢纽网站内部，可以链接外部资源，并进行组织。这些要求，现有的知识枢纽都不能实现这些要求。(3)对地观测领域尚无建成的知识枢纽。对地观测学科通过使用卫星通信技术、空间定位技术、遥感技术和地理信息系统等技术，源源不断地、快速地获取地球表面地物随时间变化的几何和物理信息，了解地球上各种现象及其变化，从而指导人们合理地利用和开发资源，有效地保护和改善环境，积极地防治和抵御各种自然灾害，不断地改善人类生存和生活的环境质量，以达到经济腾飞和社会可持续发展的双重目的。随着对地观测学科的发展，积累了大量的数据挖掘和利用模型，但是这些非常有价值的富含隐性知识的模型目前尚未大规模进行共享，尚无对地观测领域的知识枢纽，开展对科学家和普通大众知识共享和知识服务。

发明内容

本发明的目的是提供一种对地观测知识枢纽系统，以解决现有技术中存在的技术问题，实现了知识载体类型明确、载体间语义关系清晰、输入数据集合被科学描述、可拓展性强的对地观测知识枢纽系统。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种对地观测知识枢纽系统，包括：知识表达单元、知识载体单元、数据库、知识展示单元；所述知识表达单元、知识载体单元、数据库、知识展示单元依次连接；

所述知识表达单元用于对地观测知识的形式表达；

所述知识载体单元包括若干个知识载体，通过所述知识载体对所述对地观测知识的形式表达结果实例化；所述知识载体之间具有关联关系；

所述数据库用于对所述对地观测知识的实例化结果以及实现所述对地观测知识枢纽系统的资源实体进行存储；

所述知识展示单元用于实现所述对地观测知识的显示和下载。

优选地，所述对地观测知识包括对地观测显性知识、对地观测隐性知识；所述对地观测知识的形式表达包括对地观测显性知识的表达形式、对地观测隐性知识的表达形式。

优选地，所述对地观测显性知识的表达形式包括文字、图表、数学公式；所述对地观测隐性知识的表达形式包括模型，所述模型为对地观测应用模型。

优选地，所述知识载体包括显性知识载体、隐性知识载体，所述显性知识载体用于对所述对地观测显性知识进行描述，所述显性知识载体还用于描述生成所述对地观测隐性知识的方法和结果；所述隐性知识载体用于对所述对地观测隐性知识进行描述，所述隐性知识载体还用于生成所述对地观测隐性知识所需的工具、数据，所述隐性知识载体还用于描述生成所述对地观测隐性知识的过程和原理。

优选地，所述显性知识载体包括文本、文档；所述隐性知识载体包括科技论文、软件或代码、科学数据、视频、说明文档。

优选地，所述显性知识载体之间的关联关系为链接关系；所述隐形知识载体之间的关联关系采用具有逻辑语义描述的有向图进行表达。

优选地，具有逻辑语义描述的有向图的具体结构为：

所述有向图以对地观测应用模型为核心，包括介绍所述对地观测应用模型的简要文本、描述所述对地观测应用模型的科技论文、讲解所述对地观测应用模型如何使用的视频、实现所述对地观测应用模型的软件或代码、所述对地观测应用模型的输入数据、所述对地观测应用模型的输出数据、软件或代码的安装运行说明文档、软件或代码的使用说明文档、所述对地观测应用模型计算结果的解释文档。

优选地，所述对地观测应用模型的输入数据的表达形式为：

对地观测应用模型的输入数据＝{输入数据集合1}∪{输入数据集合2}∪...∪{输入数据集合n}，其中{输入数据集合i}(i∈[1,n]),表示第i类输入数据集合。

优选地，所述对地观测应用模型的输入数据通过主题内容、空间范围、时间范围、空间精度、时间粒度、类型和格式七个维度进行描绘。

优选地，所述数据库包括元数据库、实体数据库；所述元数据库用于存储所述科技论文、软件或代码、科学数据、视频以及文本的描述信息；所述实体数据库用于存储所述科技论文、软件或代码、科学数据以及视频的资源实体，所述实体数据库还用于存储所述文档显示的对地观测显性知识、所述软件或代码的说明文档。

本发明公开了以下技术效果：

本发明通过将对地观测知识划分为显性知识和隐形知识，对显性知识和隐性采用不同的形式和知识载体进行表达，并构建知识载体之间的关联关系，显性知识载体之间的关联关系采用链接关系，隐性知识载体之间的关联关系通过带有逻辑语义关系描述的有向图进行表达，实现了知识载体类型明确、载体间语义关系清晰、输入数据集合被科学描述、可拓展性强的对地观测知识枢纽系统，便于开展科学家和普通大众之间的知识共享和知识服务，能够使富含隐性知识的对地观测知识得到大规模共享。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明对地观测知识枢纽系统结构示意图；

图2为本发明实施例中采用具有逻辑语义关系描述的有向图的具体结构。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参照图1所示，本实施例提供一种对地观测知识枢纽系统，对地观测知识枢纽具有三个特征：(1)知识全面，知识枢纽需要汇聚本学科领域的各种知识，既包括基本常识知识，也包括前沿知识；既包括显性知识，也包括隐性知识；(2)具有隐性知识的服务能力，知识枢纽最关键的功能不在于提供以文字或者图片等形式表达的显性知识的服务，而在于能提供必须借助于一定的模型、工具，通过分析挖掘等手段才能获取的隐性知识的服务，这是知识枢纽与传统信息服务网站的根本区别；(3)知识不断更新，知识枢纽需要不断的汇聚学科前沿的研究成果，并通过平台的集散作用，扩大研究成果的影响力，发挥研究成果的实际价值。

所述对地观测知识枢纽系统包括：知识表达单元、知识载体单元、数据库、知识展示单元；所述知识表达单元、知识载体单元、数据库、知识展示单元依次连接。

所述知识表达单元用于对地观测知识的形式表达；传统方法通常采用互联网显性知识的表达形式和隐性知识的表达形式进行对地观测知识枢纽的知识表达；但由于知识枢纽中的知识最终由知识生产者上传、由知识使用者阅读、下载和使用，必须保证知识表达和使用的便捷性，因此，并不是所有能在互联网上对显性和隐性知识进行表达的形式都能够作为知识枢纽的表达形式。

本实施例所述对地观测知识包括对地观测显性知识、对地观测隐性知识，具体为：

对地观测知识＝{对地观测显性知识，对地观测隐性知识}；

所述对地观测知识的表达形式包括对地观测显性知识的表达形式、对地观测隐性知识的表达形式，具体为：

表达形式＝{对地观测显性知识的表达形式，对地观测隐性知识的表达形式}；

其中，对地观测显性知识的表达形式＝{文字，图表，数学公式}；对地观测隐性知识的表达形式＝{模型}，所述模型为对地观测应用模型，所述对地观测应用模型是指物质形式或思维形式，所述物质形式或思维形式用于再现原型客体的本质特征，所述本质特征包括：结构、功能、属性、关系、过程。

所述知识载体单元包括若干个知识载体，通过所述知识载体对所述对地观测知识的形式表达结果实例化，从而能够通过互联网实现对地观测知识的共享。

所述知识载体包括显性知识载体、隐性知识载体，所述显性知识载体用于对显性知识进行描述，所述显性知识载体还用于描述生成隐性知识的方法和结果；所述隐性知识载体用于对隐性知识进行描述，所述隐性知识载体还用于生成隐性知识所需的工具、数据，所述隐性知识载体还用于描述生成隐性知识的过程和原理。

为了便于所述知识载体生成、上传、下载、管理和使用，所述知识载体为通用的、易用的、易生成的、标准化的和现实生产和生活中广泛存在的数字对象。本实施例中不同知识表达形式知识载体如表1所示：

表1

所述知识载体之间具有关联关系；

对于对地观测知识枢纽，显性知识载体之间不必要有关联关系，但是隐性知识载体之间必须有明确的关联关系，并依据关联关系组成一个逻辑整体，使用户能够按照逻辑关联关系使用知识载体，挖掘出所需要的新知识。

所述显性知识载体之间的关联关系为链接关系；

所述显性知识载体的类型为文本、文档，具体包括html网页、pdf、doc文档，由于html网页之间能够相互链接，pdf或者doc文档中能够植入html网页而实现链接，因而显性知识载体间主要的关联关系为链接关系。基于所述链接关系，还能够对知识载体所描述的显性知识间的逻辑关联关系用语义谓词进行描述，由于显性知识间的逻辑关系非常多，例如，包含关系、组成关系、推理关系、相关关系。

所述隐性知识载体之间的关联关系采用具有逻辑语义关系描述的有向图进行表达。

所述隐性知识载体的类型包括科技论文、软件或代码、科学数据、视频、说明文档；对地观测知识枢纽将所述模型相关的科技论文、软件或代码、科学数据、视频以及说明文档，采用一体化提供的方式，帮助用户迅速获取生成隐性知识所需要的各种资源。在生成隐性知识的目的下，所述隐性知识载体之间有着丰富的语义关联关系，例如，科学数据是软件或代码的输入，科技论文是软件或代码的原理解释，只有描述清楚隐性知识载体之间的语义关联关系，用户才能明白如何使用该隐性知识资源，隐性知识资源才能被科学规范的组织成一个逻辑整体。本实施例采用具有逻辑语义关系描述的有向图来表达隐性知识载体之间的关联关系，如图2所示。

通过图2可知，所述有向图以对地观测应用模型为核心，包括介绍所述对地观测应用模型相关知识的简要文本、描述所述对地观测应用模型的科技论文、讲解所述对地观测应用模型如何使用的视频、实现所述对地观测应用模型的软件或代码、所述对地观测应用模型的输入数据、所述对地观测应用模型的输出数据、软件或代码的安装运行说明文档、软件或代码的使用说明文档、所述对地观测应用模型计算结果的解释文档；其中，介绍所述对地观测应用模型的简要文本、描述所述对地观测应用模型的科技论文、讲解所述对地观测应用模型如何使用的视频用来描述所述对地观测应用模型，与所述对地观测应用模型的语义关联关系分别为IsDescribe(表示文档是对所述对地观测应用模型进行整体介绍的)、IsElaborate(表示科技论文是对所述对地观测应用模型的原理、建模、使用、验证等过程的详述)、IsExemplify(表示视频是对所述对地观测应用模型相关的科学数据、软件或代码如何使用的讲解，以及对计算结果的解释)；实现所述对地观测应用模型的软件或代码、所述对地观测应用模型的输入数据、所述对地观测应用模型的输出数据、软件或代码的安装运行说明文档、软件或代码的使用说明文档、所述对地观测应用模型计算结果的解释文档用来对所述对地观测应用模型进行描述，与所述对地观测应用模型的语义关联关系为IsRepresent(表示所述对地观测应用模型通过软件或代码进行表达)；所述对地观测应用模型的输入数据是所述对地观测应用模型的软件或代码的输入数据，根据具体为第一步运算的输入还是其他输入，所述对地观测应用模型的输入数据与所述对地观测应用模型的软件或代码之间的语义关联关系为IsFirstStepInput(表示第一步输入数据)\IsSecondStepInput(表示第二步输入数据)\IsNStepInput(表示第N步输入数据)；所述软件或代码的安装运行说明文档、所述软件或代码的使用说明文档用来描述所述对地观测应用模型的软件或代码，与所述对地观测应用模型的语义关联关系为IsIllustrate(表示文档是相关联对象的说明、解释)；所述对地观测应用模型的软件或代码生成的结果为所述对地观测应用模型的输出数据，与所述对地观测应用模型的输出数据的语义关系为IsGenerate(表示生成数据)；所述对地观测应用模型计算结果的解释文档用于解释所述对地观测应用模型的输出数据，与所述对地观测应用模型的输出数据的语义关联关系为IsIllustrate(表示文档是相关联对象的说明、解释)。

图2中，小括号中的数字“1”代表一个对象，“*”代表有多个对象。

所述对地观测应用模型输入数据的数据域描述方法为：

对于对地观测应用模型来讲，其适合于某些地区、某些时间、某些主题、某些分辨率的数据的输入，这就决定了其适合的输入数据通常不只有一个或一类，用如下公式表示：

对地观测应用模型的输入数据＝{输入数据集合1}∪{输入数据集合2}∪...∪{输入数据集合n}，其中{输入数据集合i}(i∈[1,n]),是对所述对地观测应用模型某个输入参数适合的第i类输入数据集合。

由于知识枢纽只能提供适合模型输入的某一部分数据，因而必须用适当的方法描述适合模型的所有输入数据，以帮助用户在更多的区域、时间、主题空间尺度，粒度等范围内，利用模型获取相关的隐性知识。这是保证知识枢纽的知识再现性、可复制性和泛化性必由之路。

本实施例采用对地观测数据的主题内容、空间范围、时间范围、空间精度、时间粒度、类型和格式七个维度来描绘所述对地观测应用模型某一类输入数据集合，即：

{输入数据集合i}＝{{i的主题内容}∩{i的空间范围}∩

{i的时间范围}∩{i的空间精度}∩{i的时间粒度}∩{i的类型}∩{i的格式}}其中，主题内容用文字进行描述，多个主题内容用分隔符分开；空间范围用地名文本表示，多个地名可以分隔符分开；时间范围由表示时间点、时间段的文本组成，多个文本用分隔符分开；空间精度是指数据的比例尺或者分辨率；时间粒度是指数据覆盖的最小时间段；类型是指数据是矢量、栅格、影像、还是表格、文档等；格式是指数据的电子文件的后缀名，如shp、img、csv、xls等。例如，人口公里网格化模型输入的人口数据的集合为：

所述数据库用于对所述对地观测知识的实例化结果以及实现所述对地观测知识枢纽系统的资源实体进行存储；所述数据库包括元数据库、实体数据库；所述元数据库用于存储所述科技论文、软件或代码、科学数据、视频以及文本的描述信息；所述实体数据库用于存储所述科技论文、软件或代码、科学数据以及视频的资源实体，所述实体数据库还用于存储所述文档显示的对地观测显性知识、所述软件或代码的说明文档。

所述知识展示单元用于实现所述对地观测知识的显示和下载；所述知识展示单元包括若干个展示网页、若干个下载网页，所述展示网页、下载网页的数量与所述对地观测知识的数量相对应，即每一条对地观测知识对应一个展示网页和一个下载网页，所述展示网页上的内容为所述元数据库中存储的内容，并附带资源实体的下载地址或在线使用播放地址；所述展示网页包括元数据描述网页，还包括其他网站已经存在的网页。当用户需要浏览或者下载某一载体时，直接链接到载体的元数据或者下载页面。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种对地观测知识枢纽系统，其特征在于，包括：知识表达单元、知识载体单元、数据库、知识展示单元；所述知识表达单元、知识载体单元、数据库、知识展示单元依次连接；

所述知识表达单元用于对地观测知识的形式表达；

所述知识载体单元包括若干个知识载体，通过所述知识载体对所述对地观测知识的形式表达结果实例化；所述知识载体之间具有关联关系；

所述数据库用于对所述对地观测知识的实例化结果以及实现所述对地观测知识枢纽系统的资源实体进行存储；

所述知识展示单元用于实现所述对地观测知识的显示和下载。

2.根据权利要求1所述的对地观测知识枢纽系统，其特征在于，所述对地观测知识包括对地观测显性知识、对地观测隐性知识；所述对地观测知识的形式表达包括对地观测显性知识的表达形式、对地观测隐性知识的表达形式。

3.根据权利要求2所述的对地观测知识枢纽系统，其特征在于，所述对地观测显性知识的表达形式包括文字、图表、数学公式；所述对地观测隐性知识的表达形式包括模型，所述模型为对地观测应用模型。

4.根据权利要求3所述的对地观测知识枢纽系统，其特征在于，所述知识载体包括显性知识载体、隐性知识载体，所述显性知识载体用于对所述对地观测显性知识进行描述，所述显性知识载体还用于描述生成所述对地观测隐性知识的方法和结果；所述隐性知识载体用于对所述对地观测隐性知识进行描述，所述隐性知识载体还用于生成所述对地观测隐性知识所需的工具、数据，所述隐性知识载体还用于描述生成所述对地观测隐性知识的过程和原理。

5.根据权利要求4所述的对地观测知识枢纽系统，其特征在于，所述显性知识载体包括文本、文档；所述隐性知识载体包括科技论文、软件或代码、科学数据、视频、说明文档。

6.根据权利要求5所述的对地观测知识枢纽系统，其特征在于，所述显性知识载体之间的关联关系为链接关系；所述隐形知识载体之间的关联关系采用具有逻辑语义描述的有向图进行表达。

7.根据权利要求6所述的对地观测知识枢纽系统，其特征在于，具有逻辑语义描述的有向图的具体结构为：

所述有向图以对地观测应用模型为核心，包括介绍所述对地观测应用模型的简要文本、描述所述对地观测应用模型的科技论文、讲解所述对地观测应用模型如何使用的视频、实现所述对地观测应用模型的软件或代码、所述对地观测应用模型的输入数据、所述对地观测应用模型的输出数据、软件或代码的安装运行说明文档、软件或代码的使用说明文档、所述对地观测应用模型计算结果的解释文档。

8.根据权利要求7所述的对地观测知识枢纽系统，其特征在于，所述对地观测应用模型的输入数据的表达形式为：

对地观测应用模型的输入数据＝{输入数据集合1}∪{输入数据集合2}∪...∪{输入数据集合n}，其中{输入数据集合i}(i∈[1,n]),表示第i类输入数据集合。

9.根据权利要求7所述的对地观测知识枢纽系统，其特征在于，所述对地观测应用模型的输入数据通过主题内容、空间范围、时间范围、空间精度、时间粒度、类型和格式七个维度进行描绘。

10.根据权利要求7所述的对地观测知识枢纽系统，其特征在于，所述数据库包括元数据库、实体数据库；所述元数据库用于存储所述科技论文、软件或代码、科学数据、视频以及文本的描述信息；所述实体数据库用于存储所述科技论文、软件或代码、科学数据以及视频的资源实体，所述实体数据库还用于存储所述文档显示的对地观测显性知识、所述软件或代码的说明文档。

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