论文研究-基于SUMO的交通网格决策本体层次模型设计.pdf

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交通信息资源的合理集成是提高智能交通系统性能的有效手段。为集成交通网格上异构信息与不同领域本体,利用网格作为智能交通系统的信息资源存储与协同工作平台,利用本体作为智能交通系统资源表示和信息描述的基础,提出了基于SUMO的交通网格决策本体层次结构,论述了异构信息获取机理。实例证明此模型有利于交通信息资源的整合利用,并为基于网格的智能交通系统的决策支持及与网格上其他系统之间的开放式协作奠定了语义基础。
第4期 王煜,等:基于SUMO的交通网格决策本体层次模型设计 1375 〈owl:Classrdf;ahout="hp:/w.owl-ontologies.com/Geog-的应用能够提供以下传统IS所难以提供的非平凡的决策攴 raphy Ontology ow I# Hospital 持功能。 rdfssubclassofrdfresource="http://www.ontdlogyportal.org 1)基于网格的数据集成网格平台运用网络技术与通信 translations/SUMO. owl# Building"/) 协议为分散在各地、各个ⅣTS子系统之间的异构数据库提供了 K rdf: comment)A building which provides medical care to patients 一致的数据访问服务接口。通过网格中间件将远程异地、异构 〈/rdfs: comment 的数据库无缝地组织起来,可以建立起网格层次上的统一虚拟 aSS K owl: ObjectProperty rdf: ID="near"> 数据库,实现远程大规模异构数据的物理与结构集成,为分布 rdis: domain rdf: resource="htp:/w. ontologyportal.og/ transla-式大规模数据挖掘提供了平台支持。 tions/SUMO. owl# Building"/> 2)基于语义的交通信息集成通过对虚拟数据库上数据 〈rds: range rdf; resource"htp:/ww. ntologyportal.og/ transl.资源的本体概念化描述,使用语义杏询语句对物理集成的数据 UMO. owl# Roadway"/ 资源进行语义查询与组合。同时,对大规模数据挖掘所得到的 〈/owl: ObjectProperty 数据实例进行基丁语义的二次集成,建立信息层次上的相互联 (b)交通本体( transportation ontology,TO)。该本体提供系,为信息的有效共享提供保证。 与交通信息相关的概念与关系,又分为静态本休和事件本体两 3)基于语义的交通服务集成利用对用户的交通服务请 类。其屮静态体描述固有的、实物性的概念,如车辆、红绿求进行基于本体的服务查找及匹配处理,通过诱导的方式提供 灯、站台、乘客等;事件本体则描述临时的、动作类的概念,如堵与用户需求相同或相似的交通服务来帮助用户进行服务的选 车、交通事故、加油等。 择与交通⊥作流的定义,促进子系统内的服务集成并建立相应 (c)多媒体本体( multimedia ontology,MO)。交通视频数的语义案例库 据是智能交通决策支持系统中,用于交通流量预测、交通事故 4)基于语义的交通应用集成基于网格的交通决策支持 鉴定、交通路径诱导等高层决策支持的重要数据源。为满足多系统是一个跨领域的分布式决策支持系统。组织内各领域子 媒休语义信息和形象特征信息的整合,本文采用多娸休内容描系统通过SUMO这个一致的上层本体基础进行本体集间的映 述接口MPEG7的概念扩展——基于MPEG-7架构的多媒体射,建立共同的知识库。利用共同知识库对各系统模块进行服 本体。MPEC7是MEC组织制定的国际标准,它规定了一务封装和语义措述,提供应用集成的语义服务配置与管理,实 组能充分冇效描述各种多媒体信息的描述器以及它们之间的现跨领域系统的决策资源共享和协同调度工作。 内在联系,通过其定义的描述定义语言DDL( description defi2.2基于语义的信息获取流程 milion language)形成标准化的ⅹ ML Schema描述,提供了一个 基于语义的交通信息获取是交通网格信息集成的基础。 通用、灵活、可扩展的多媒体内容描述机制MDs( multimedia采用符合OCSA规范的网格服务作为本体应用的统一操作单 description schemes)用于描述多媒体环境中的视觉信息和音频 元,系统基于本体的信息获取及关联应用所涉及的网格服务流 信息。通过与MPEG-7架构的整合,木文利用所定义的多媒体程定义如图2所示。 本体对图像、图形、图片等多媒体文件进行符合交通领域信息 如车祸地点、发生时间、发生车辆等)的语义文字措述,为基 培;□ 推理「数据 :國w小时一B0NB的一理服务 服务服务 于语义文本的交通监控多媒体文件查找提供语义基础。 company (d)交通组织本体( organization ontology,OO)。交通网格 用 间题参数 本-LsUM 中文参数 决策支持系统的一个重要功能是实现各韶门协同工作,因此需 体 要定义各个部门的相互关系与数据权限。本文采用根据中国领 英文 智能交通系统体系框架建立的交通组织本体,为组织之间的协 球地理交通交通组图像英文参测参数 本体本体本俐本体 本体化理 作提供知识表示,包括交通管理中心、旅客运输部门、交通信息 侉(Go)coo 隹理信息 概念关系约束化概念 服务提供商、紧急亨件管理部门、基础设施管理部门、货物运输 包含约荣的概念属性关系 服务提供者、政府执法部门。 应用本体 (AO) 实例化信息 请果信息 1)应用本体层( application ontology)应用本体是在领域 本体的基础上建立的与具体系统应用相关的概念与关系集合 图1交通网格决策 图2基于本体的信息获取 如车辆诊断维护本体、交通事故处理本体等。单一的应用本体 资源本体模型 及关联应用流程 均与一个特定的应用相关联,可以采用事先定义的方式存储于 1)问题提交用户利用本体层次模型中应用本体所定义 本体库中,也可利用本体编辑工具从领域本休中分离概念进行的与系统功能相关联的概念与属性对应的 Sinica bow中文词 实时编辑。用户通过对应用本体屮慨念的选择、组合并输入汇库进行求解问题的描述。其中问题的描述采用〈属性一值 属性一值对描述,完成对特定应用中异构资源的查询与整对的形式进行表示,并提交给信息处理服务进行信息获取。 合保证跨子系统应用的实现。 2)信息处理服务接收交通网格用户提供的中文问题参 数,并通过对其他服务的调用完成信息获取功能。 2交通网格决策本体应用场景 3)翻译服务借助 Sinica bow的中英文概念互译模型对 中文决策问趣描述信息进行英文化处理。 2.1四层交通决策本体模型的应用范围 4)本体服务对已英文化的决策问题参数进行相关本体 基于SUMO的四层交通决策本体模型为基于刚格的智能文件的获取及概念的匹配。 交通决策支持系统跨领域、多部门的协作奠定了知识基础,它 5)推理服务刈本体文件中涉及到问题参数的相关概念 1376 计算机应用研究 第26卷 进行基于知识库的推理,获取概念与属性实例间的约束关系。点位置与医院、交警、火警、修理厂等,利用“摄制”属性表示事 6)数据服务利用本体实例査询语言结合参数选择的约故与事故图片的关联关系;其次,对构建的事故处理信息模型 東条件对与决策冋題参数相关的属性值进行实例化查询与匹进行已有信息〈属性一值〉对的初始化,包括事故点位置、事故 配,通过本体概念属性与各异构数据库宇段之间的映射关系获损失情况、事故情形、事故环境等,并提交给信息处理服务进行 取决策支持所需要的集成信息。 信息处理;信息处理服务调用其他内部服务进行实例信息的获 2.3交通网格决策本体应用场景举例 取;最后,参考知识库、规则库中对交通事故处理中相关问题的 城市交通应急系统是智能交通系统的重要组成部分,其主约束条件,如对事故人员伤亡所需医疗设施、医疗能力等信息 要功能是处理城市道路交通突发事件,包括重特大交通事故 的筛选条件,通过权重设置对最终查询所涉及的头例化信息进 重的交通堵塞道路及相邻区域的治安事件等。城市交通应行排序,选出最优的事故处理方案供用户使用。相应的,也可 急处理的过程通常需要多个部门的协同工作和统一调度完成,根据信息对预案库及案例库进行基于语义的匹配与查找得到 如公安交警的事故现场保护和应急救援,公安消防的消防救交通诱导方案支持。 护、化学物品的应急抢救,卫生部门的医疗抢救等。但由于各 3结束语 道路交通事故应急系统分散于多个部门,各部门根据自身应急 救援的特点建立了相对独立的应急系统体系,其信息和资源难 本文阐述了在mS系统中引入基丁网格的资源共享与协 以集成与共享,很大程度上限制了城市交通应急系统功效的发同调度平台和基于本体的资源表示与描述方法的重要性,分析 挥。利用本文采取的四层本体结构,可以在对遗留系统作很小了日前交通本体构建及应用方法的不足,提出了基于SUMO 改动的基础上,通过体概念及关系的映射,将参与应急的多的交通网格决策本体层次模型。通过引入通用上层不体SU 个子系统的信息进行有效的集成,最终得到所需要的信息以提MO,构建了具有中英文对照及丰富词汇基础的交通网格决策 供交通应急的次策支持。本文模拟了南方某市公交车辆在某资源本体集,解次了传统本体构建方法所造成的本体集成难度 路口发生特大交通事故的场景,其涉到的部门子系统处理事高、耗时久、不支持中文推理的问题。该框架具有良好的开放 件包括 性和适用性,使得交通网格环境下分布式异构交通信息的访问 )公交运营系统。增开公交车辆,就近选择维修站点进和集成成为可能,也为网格环境下其他领域本体模型的构建提 行车辆的拖运及维修。 供了方法指导 b)122接处警系统。调用路口监控录像进行交通事故分 下阶段笔者将重心放到交通决策本体集的应用研究上,如 析及交通车辆疏导。 基十本体的交通网格服务体系结构设计、基于本体的交通网格 c)119火警系统。确定是否需要增派消防提供车辆破拆的案例表示与查询推理、基于本体的交通格工作流设计等硏 等方面的帮助。 究课题上,完善基丁本体的交通网格系统结构与运作机理。 d)医疗急救系统。通过医院位置、医护人员、设备要求、参考文献 当前医疗能力等信息选择就近医院进行事故人员抢救。 [1]“九五”囯家重点科技攻关项月《中国智舵运瑜系统体系框架》专 e)交通诱导系统。通过交通诱导减少车祸发生路段的车 题组。中国智能运輸系统体系框架[M].北京:人民交通出版社, 堵情况 2003:1022 图3表示∫基于本体的公交车祸处理实例中部分信息集[2]黄河萍,蒋昌俊。基于本体的城市交通的知识分析和推理[J].计 成后的相互关系。其中,TO: trafficAccident通过 TO: happens When 算机科学,2007,34(3):192-196 与车祸发生时间关联,通过T0 happens Where与车祸发生地点[3】刘卫宁,来治,IS共用息平台的据集成包装器J,计 关联;MO: camera通过TO: location at与车祸地点关联,以提供 算机工程与设计,2006,27(22):4197-4200 父通监控视频信息;CO: hospital与CO: garage则通过GO:nar 4]李阳,翟军,陈燕.用本体实现智能交通系统的语义集成[J].信息 与车祸发生地点相关联,以提供最近医院和维修点信息。 技术,2005,29(6):10-13 [5]马金素,陈毛狗,袁捷,基于本休的问题求解模型在CSP中应月 BUS NO1047: TO: BUS MO-图像本体 TO-交通本体 的研究[J].计算机应用与软件,2006,23(10):60-61,70 id: string=1047 GO_地理本体 TO: has Event SOMO-推荐上层合并本体 [6] PEASE A, NILES I, LI J. The suggested upper merged ontology:a TA No1923: TO: trafficAccident large ontology fur the semantic Wel and ils applicalions[ C//Prou or id: string=No hospital Noo031: GO: hospita id: string=0031 TO: happens When TO: happens Where name: stringeguanshan hospital Working Notes of the AAAl-2002 Workshop an Ontology and the Se 12 JUNE 07 16: 30+ guanshankou crossroad GO: near mantic Web. Edmonton, Comada:[s. n1, 2002 30: SUMO: time point TO: crossroad name: stringeguanshankou 7] WordNet LEB/OL].(2004-12-18)[2007-10-20].htp://www year: stringe2007 TO: locationAl GO near cogsci. prince ton. edu/-wn onr: string=16 camera No1324: MO: can minute: string=30 arage Nu021: GO [8 HLANG Chu-ren, CHANG Ru-yng. LEE Shang-bin. Sinica BOW second string=30 string=1324 id name: string=hust garage (bilingual ontological WordNet): integration of bilingual WordNet MO: photoBy and SUMO LCl//Proc of the 4th International Conference on Lan Viden no 3246: MO: Video id: string=3246 guage Resources and Evaluation( LREC2004 ). Lisbon Portugal: s 图3基于本体的公交车祸处理实例信息关系简化图 n.],2004:26-28 9 TSIN ARAKI C, POLYOROS P, CHRISTODOULAKIS S. Interopera 用户采用2.2节提出的基于本体的信息获取流程,首先选 bility support between MPEC-7/21 and OWL in DS-MIRFLJ. IEEE 择交通事故处理本体并利用用户界面进行概念属性的关联,建 Trans on Knowledge and Data Engineering, 2006, 19(2): 219 立起实例的事故处理信息模型,如通过“邻接”属性关联事故 232

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