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基于地理本体的生物事件应急决策关键技术研究

焦麟  
【摘要】:生物安全是国家安全的重要组成部分,对生物恐怖袭击、重大传染病疫情等生物事件的应对和处置能力建设是实现生物安全的重要保证。从2003年的SARS到2019年的COVID-19,不断警醒我们要提高应对突发生物事件的能力。地理空间信息是生物事件应急响应决策的一项重要支撑,但在实际应用中仍停留在提供数据层面,且数据与生物事件的关联性不强,未能真正融入生物事件应急决策分析。而地理本体凭借其在信息检索、关联分析、知识推理等方面的优势可有效提升地理空间信息为生物事件应急决策的服务能力。因此,本文研究将地理本体应用于生物事件应急决策,设计构建了生物事件应急决策地理本体模型,提出了基于生物事件应急决策规则库的知识模糊推理方法,并设计开发了基于地理本体的生物事件应急决策辅助平台原型系统,可为基于地理空间信息的生物事件高效、智能应急决策提供技术支撑。本文的主要研究工作与创新点如下:(1)对我国生物事件应急管理机制及其存在的不足进行了深入分析,指出将应急决策知识与地理空间技术相结合,可为生物事件的应急响应和处置提供智能化决策支持。(2)设计了生物事件应急决策地理本体模型的构建方法,构建了生物事件应急决策地理本体(BEDGM)的四元组模型,并根据生物事件特点和我国应急管理机制设计构建了BEDGM的概念和空间、语义关系,最后利用OWL DL语言和Protégé实现了BEDGM的表达。(3)根据应急决策知识构建了生物事件应急决策规则库,对其中涉及的应急决策业务规则和空间关系规则进行了建模与表达,并根据生物事件应急决策模糊地理本体(BEDFGM)设计了模糊决策规则,有效地支撑了生物事件知识的模糊推理。(4)提出了生物事件应急决策知识推理方法,针对应急决策业务规则和模糊决策规则分别设计了基于Jena和基于模糊匹配的推理方法,并利用COVID-19事件数据验证了该方法可以智能推理出合理、正确、可行的处置方案,可有效解决目前应急决策中存在的人工、主观、低效、粗略问题。(5)设计开发了基于地理本体的生物事件应急决策辅助平台原型系统,并以COVID-19爆发初期的应急响应过程为例验证了本文提出的BEDGM和知识推理方法的合理性、正确性和有效性。


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