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《解放军信息工程大学》 2010年
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空间信息服务聚合的关键技术研究

王强  
【摘要】:开放环境下的空间信息服务已成为空间信息共享与应用的主要手段,然而服务资源的多样性和不确定性、应用需求的动态性和复杂性使人们往往难以直接获得所需的信息。空间信息服务聚合作为一种新的服务模式,目的是按照合理的业务逻辑和语义约束来集成多个服务从而满足用户需求。这是一个复杂的、创造性的过程,迫切需要强有力的计算环境、一致的语义描述与理解、合理的知识表达以及严密的逻辑推理来支持。 本文从计算和智能两个角度来实现空间信息服务聚合,将网格计算与人工智能中的技术与理论应用于空间信息服务的构建、描述、共享与集成。对空间信息服务聚合框架、高性能的空间信息服务、语义化的空间信息服务描述注册与发现、规则驱动的空间信息服务链自动规划等方面进行了深入研究,在服务聚合的理论和实践上取得了一些成果,主要的工作和创新点包括: 1.结合地震堰塞湖的应急预警过程,深入分析了空间信息应用对服务聚合提出的新要求,指出服务语义不明确和服务效率低下是目前实现空间信息服务聚合面临的主要问题。提出将空间信息网格作为服务聚合的支撑环境,提供高效的分布并行计算能力;将以地理空间本体和描述逻辑为主的空间知识表达与推理框架作为服务聚合实现的理论基础和形式化手段,为其提供一致的空间信息资源表达和严密的逻辑推理能力。在此基础上,阐述了空间信息服务聚合的定义、框架以及实现的关键技术。 2.研究了空间信息网格中的服务构建和优化的关键技术。基于WSRF规范重构现有的空间信息服务使其成为有状态的网格资源,实现网格技术与空间信息服务的融合;针对数据组织、传输和计算三个制约空间信息服务性能的关键环节,分别研究了基于聚类Hilbert R树和均衡数据划分策略的分布并行空间数据索引、基于GridFTP和网格资源管理机制的海量空间数据传输与获取、基于网格任务提交机制和扩展WPS接口的并行空间数据处理,并结合移动Agent技术研究了空间信息服务迁移计算模式,设计并实现了基于网格资源监控的服务迁移路径规划算法。 3.研究了地理空间领域本体及其支持下的空间信息服务语义描述。依据空间知识的粒度和作用关系提出了由顶层本体、地理空间领域本体及应用本体构成的地理空间本体层次模型。针对目前缺少较完善的地理空间领域本体模型及实现方法的现状,基于ISO标准和OGC规范中的核心概念及关系提出了一个较完整的地理空间领域本体概念模型,研究通过UML到OWL元素的映射和语义精确化来构建地理空间领域本体的方法。从数据、功能、执行和服务质量四个方面详细分析了空间信息服务所蕴含的语义,研究了基于地理空间领域本体和服务本体描述语言OWL-S对空间信息服务进行描述的方法,为服务共享和聚合提供了有效的形式化和自动理解的基础。 4.研究了语义支持的空间信息服务注册模型与描述逻辑支持的空间信息服务匹配方法。首先针对目前空间信息服务注册中心缺少语义支持的问题,扩展OGC推荐的ebRIM模型,将OWL描述的地理空间领域本体和OWL-S描述的空间信息服务映射到ebRIM模型中,实现了语义化的空间信息服务注册。针对服务匹配算法过于关注语义相似度计算,而忽视服务执行语义描述的问题,提出采用描述逻辑和Horn逻辑对空间信息服务的前提和效果进行形式化表达,从而实现基于逻辑推理的服务执行语义匹配。在此基础上提出多层次匹配模型,通过服务分类本体的粗略匹配、服务输入输出的语义匹配和的服务执行语义的精确推理匹配三个步骤,有效地减少了待匹配服务数量,提高了服务匹配准确性。 5.研究了规则驱动的空间信息服务链建模与执行关键技术。首先提出空间信息服务聚合的四阶段实现方案,即服务链的规划、选择、服务实例化和执行。将人工智能规划中的反向搜索算法用于服务链的自动规划,制定了相应的控制规则和领域规则,将服务执行的逻辑语义同规则的前提和效果联系起来,挖掘空间信息领域特定的应用逻辑以及领域本体中的隐含知识进行服务聚合;针对服务规划形成的多条服务链,采用局部最优算法进行服务链的优化选择;利用OWL-S同WSDL的映射关系和服务匹配机制实现服务链同服务实例之间的绑定;基于OWL-S和BPEL两种服务链执行引擎来实现服务链的执行。 6.基于论文研究成果,设计并实现了空间信息服务聚合平台,并结合堰塞湖灾害预警监测来构建典型应用案例,对论文所述模型、方法的可行性和有效性进行了验证。
【学位授予单位】:解放军信息工程大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:P208

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
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2 王家耀;孙力楠;成毅;;创新思维改变地图学[J];地理空间信息;2011年02期
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 赵姗;地理空间信息服务与网格集成理论与方法研究[D];解放军信息工程大学;2011年
2 承达瑜;空间型热点会商系统的动态服务计算研究[D];中国矿业大学;2012年
3 王晓辉;基于SOA的电力GIS平台及关键技术研究[D];华北电力大学;2012年
4 陈科;语义支持的空间信息服务组合关键技术研究[D];解放军信息工程大学;2012年
5 葛文;地理信息服务发现方法研究[D];解放军信息工程大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 刘云翔;景宁;陈荦;唐宇;;空间信息网格SIG:新一代的空间信息基础设施和服务框架[J];地理信息世界;2007年04期
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10 樊明辉;陈崇成;吴小竹;;OGSA-DAI的异源空间数据访问技术及应用[J];华侨大学学报(自然科学版);2008年02期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王方雄;基于原子服务的网格空间信息服务互操作研究[D];武汉大学;2005年
2 贾文珏;分布式GIS服务链集成关键技术[D];武汉大学;2005年
3 张霞;地理信息服务组合与空间分析服务研究[D];武汉大学;2004年
4 刘必欣;动态Web服务组合关键技术研究[D];国防科学技术大学;2005年
5 张建兵;基于网格的空间信息服务关键技术研究[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2006年
6 刘书雷;基于工作流的空间信息服务聚合技术研究[D];国防科学技术大学;2006年
7 韦亚星;基于数据网格的地理空间信息协作共享系统研究[D];中国科学技术大学;2007年
8 李宏伟;基于Ontology的地理信息服务研究[D];解放军信息工程大学;2007年
9 赵春宇;高性能并行GIS中矢量空间数据存取与处理关键技术研究[D];武汉大学;2006年
10 李科;网格环境下地理信息服务关键技术研究[D];解放军信息工程大学;2008年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 高志升,刘兴伟;基于语义P2P的Web服务模型[J];阿坝师范高等专科学校学报;2005年03期
2 王陆林;刘贵如;蒋朝根;;基于WLAN的嵌入式视频监控系统的研究与设计[J];安防科技;2008年05期
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4 刘彭和;韩双旺;张明珠;;基于WEBGIS的巢湖市旅游信息系统设计[J];安徽农学通报;2007年02期
5 葛伟;;基于MAPGIS的土地资源人机交互遥感解译方法研究[J];安徽农学通报;2008年07期
6 杜培林;田丽萍;薛林;韦艳柳;白丽;王进;樊科研;;遥感在作物估产中的应用[J];安徽农业科学;2007年03期
7 梁春利;谢迎春;梁俊;董玉森;;砂岩型铀矿遥感航测信息集成模型研究[J];安徽农业科学;2007年23期
8 于祥;刘香华;;基于神经网络的黄河三角洲土地利用遥感获取技术研究[J];安徽农业科学;2009年04期
9 高志宏;向学成;周晓超;;基于组件式GIS的农民专业合作社管理系统研究[J];安徽农业科学;2009年04期
10 王言荣;刘洁;;汾河源头区土地利用的遥感解译研究[J];安徽农业科学;2009年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 付晓东;邹平;;基于元流程的Web服务组合例外处理模型[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
2 陈红英;;基于广义表概念树的Web服务匹配[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
3 陈涛;陈森发;姚天行;宋跃武;;智能引导与智能控制的协同[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
4 陶冶;刘建勋;唐明董;;基于Map/Reduce的分布式Web服务搜索引擎设计与实现[A];CCF NCSC 2011——第二届中国计算机学会服务计算学术会议论文集[C];2011年
5 党德鹏;徐俏;徐娟;;基于替代的Web服务事务提交协议及其性能分析[A];CCF NCSC 2011——第二届中国计算机学会服务计算学术会议论文集[C];2011年
6 赵会群;孙晶;魏莹;王文文;;服务体系结构的动态演化方法研究[A];CCF NCSC 2011——第二届中国计算机学会服务计算学术会议论文集[C];2011年
7 白琳;魏峻;;一种面向Mashup自动构造的目标分解方法[A];CCF NCSC 2011——第二届中国计算机学会服务计算学术会议论文集[C];2011年
8 于瑞宏;朱超;刘廷玺;;遥感技术在湖泊水体提取中的应用和展望[A];全国水资源合理配置与优化调度及水环境污染防治技术专刊[C];2011年
9 张玉军;李心科;;面向自然语言描述的Web服务组合[A];2011中国仪器仪表与测控技术大会论文集[C];2011年
10 徐洸;杨伟锋;唐桂芬;;基于工作流的抢险救灾空中力量辅助决策系统设计与实现[A];第十三届中国管理科学学术年会论文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张泽宝;空间数据库的索引技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
2 陈得宇;基于MAS的智能电压控制系统研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 王红;基础地理信息地形数据库信息量度量方法研究[D];辽宁工程技术大学;2010年
4 陈飞;基于Agent船载危险品应急管理资源协同分配机制研究[D];大连海事大学;2010年
5 马纯永;城域景观VRGIS一体化仿真平台研究与实现[D];中国海洋大学;2010年
6 宁安良;面向3G终端的移动地理信息服务研究[D];中国海洋大学;2010年
7 吴启涛;城市抗震防灾规划空间决策支持系统研究[D];中国海洋大学;2010年
8 卜志国;海洋生态环境监测系统数据集成与应用研究[D];中国海洋大学;2010年
9 杨喜敏;面向多视点设计的EIS访问控制技术研究[D];华中科技大学;2010年
10 朱里越;多业务协同系统服务组合技术研究[D];中国科学技术大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张国峰;基于移动GIS的施肥推介系统研究与开发[D];华中农业大学;2010年
2 厉颖;基于本体的服装领域知识表示的建模研究[D];山东科技大学;2010年
3 陈晓慧;空间信息服务管理平台的设计与实现[D];山东科技大学;2010年
4 吕媛媛;基于本体的物流信息集成系统的研究[D];山东科技大学;2010年
5 吕芳芳;基于查询扩展的垂直搜索研究[D];山东科技大学;2010年
6 崔静怡;基于车载导航系统的大区域路径规划算法的设计与实现[D];山东科技大学;2010年
7 周玉科;基于网格环境的空间信息服务集成[D];山东科技大学;2010年
8 杨新忠;基于案例的地理时空过程表达模型研究[D];山东科技大学;2010年
9 张京钊;基于LUCC与RS/GIS的济南市生态安全评价[D];山东科技大学;2010年
10 王军;网络环境下面向服务的地理信息共享技术研究[D];哈尔滨师范大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 赵追;黄勇奇;;基于地理本体和SWRL的地理时空信息与时空推理规则表达[J];安徽农业科学;2009年03期
2 彭强勇;;面向GIS的空间数据质量评价研究[J];安徽农业科学;2011年02期
3 龚婕,职波;UML在分布处理参考模型中的应用[J];兵工自动化;2003年05期
4 高勇,邬伦,刘瑜;空间信息处理过程建模研究[J];北京大学学报(自然科学版);2004年06期
5 邢少敏;周伯生;陈天影;;基于WordNet本体和PLSA的语义Web服务发现[J];北京航空航天大学学报;2009年11期
6 梁旭鹏;李秉智;刘宴兵;;基于Web服务的空间信息共享与互操作模型研究[J];重庆邮电学院学报(自然科学版);2006年04期
7 陈广学,张东,张德,周海燕;网格技术与空间信息共享和服务[J];测绘科学;2005年01期
8 张涛;于雪芹;危双丰;;基于XMLSchema的地理信息元数据模式及存储映射研究[J];测绘科学;2007年04期
9 张瑞林;肖桂荣;;AJAX技术在地理信息服务中应用研究[J];测绘科学;2007年06期
10 张锦明;洪刚;文锐;王学涛;;Dijkstra最短路径算法优化策略[J];测绘科学;2009年05期
中国重要报纸全文数据库 前1条
1 刘经南 刘晖;[N];中国测绘报;2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李常宝;基于索引的web服务发现研究[D];北京邮电大学;2011年
2 赵姗;地理空间信息服务与网格集成理论与方法研究[D];解放军信息工程大学;2011年
3 李勤超;基于本体的地理信息语义转换模型与方法研究[D];解放军信息工程大学;2011年
4 刘嵘;集群式网格地理信息服务注册中心的构建研究[D];解放军信息工程大学;2011年
5 齐越;自由虚拟实景空间的研究与实现[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2001年
6 吴健;基于Web服务的网络化产品配置技术研究[D];浙江大学;2004年
7 赵村民;WEBGIS的QoS问题及关键技术研究[D];中国地质大学(北京);2005年
8 景东升;基于本体的地理空间信息语义表达和服务研究[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2005年
9 王建涛;基于Web的地理信息服务的研究与实践[D];中国人民解放军信息工程大学;2005年
10 王方雄;基于原子服务的网格空间信息服务互操作研究[D];武汉大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 华建新;基于语义的Web服务发现及算法研究[D];长沙理工大学;2010年
2 黄瑞阳;地理信息服务注册中心的设计与实践[D];解放军信息工程大学;2010年
3 张浩;服务关联挖掘及网络分析[D];天津大学;2010年
4 罗叶飞;Web服务关系挖掘及应用研究[D];湖南科技大学;2011年
5 谢明霞;高维数据聚类若干关键问题研究[D];解放军信息工程大学;2011年
6 赵鸽;GIS系统的研究与开发[D];武汉理工大学;2004年
7 费爱蓉;基于贝叶斯方法的Web服务分类的研究[D];合肥工业大学;2004年
8 许勇;基于soap异构分布式对象互操作模型设计与实现[D];四川大学;2004年
9 曾希;基于网格的消息服务及其协作机制原型的研究[D];北京工业大学;2005年
10 李爱霞;基于Web Service的空间信息服务的注册与查找[D];武汉大学;2005年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前7条
1 张江水;陈晓斌;李歆;黄维;王秀莲;;基于OGSA-DAI扩展的空间数据访问与集成[J];地理信息世界;2012年03期
2 葛文;成毅;孙亚飞;刘嵘;;网格地理信息服务生命周期管理研究[J];测绘工程;2012年05期
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中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 徐彦中;许兆刚;;新技术条件下测绘产品信息化发展、实现及局限性的探讨[A];第四届“测绘科学前沿技术论坛”论文精选[C];2012年
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 刘嵘;集群式网格地理信息服务注册中心的构建研究[D];解放军信息工程大学;2011年
2 陈晓斌;基于网格中间件的空间数据访问与集成技术[D];解放军信息工程大学;2012年
3 葛文;地理信息服务发现方法研究[D];解放军信息工程大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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10 蔡砥;网络计算环境下空间分析的计算模式研究[D];华东师范大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前8条
1 尹奇韡;基于语义Web的信息表达与语义化过程研究[D];浙江大学;2003年
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4 石磊;语义Web服务发现技术研究[D];河海大学;2006年
5 韩金华;基于网格的空间数据库集成研究与应用[D];河海大学;2006年
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7 杨培;地理空间坐标参考系融合引擎及实践[D];解放军信息工程大学;2006年
8 曹波;基于遥感图像和DEM测定水库动库容的方法研究[D];华中科技大学;2006年
【相似文献】
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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10 孙翠羽;马飞虎;;空间信息网格服务的设计与实现[A];全国地图学与GIS学术会议论文集[C];2004年
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9 张建兵;基于网格的空间信息服务关键技术研究[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2006年
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1 丁万明;承德市旅游空间信息服务系统设计与实现[D];电子科技大学;2012年
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4 郑新建;空间信息服务云支撑下的移动终端个性化信息汇聚技术研究[D];成都理工大学;2012年
5 刘尹;空间信息服务云存储与管理机制的初步研究[D];成都理工大学;2012年
6 崔力升;G/S模式下分布式文件系统中数据调度的应用研究[D];成都理工大学;2011年
7 蒙安泰;G/S模式下空间信息服务云数据注册机制研究[D];成都理工大学;2012年
8 卢毅敏;分布式空间信息服务及其在电子政务中的应用研究[D];福州大学;2004年
9 张大鲲;基于WPS的空间信息统计分析服务设计与实现[D];南京师范大学;2011年
10 徐志刚;面向移动设备的奥运空间信息服务关键技术及原型系统研究[D];东北师范大学;2005年
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