城市地名本體的構(gòu)建

摘要:本文根據(jù)北京城市道路網(wǎng)的特點，構(gòu)建城市坐標參考框架，實現(xiàn)地名實體在城市坐標參考框架的定性表達。選取在北京市重要的地名實體，組成了層次化的城市地標參照體系，利用四方位模型表達地名實體和地標之間的方位關(guān)系，并定性的表達地名實體和地標之間的方位關(guān)系、拓撲關(guān)系和距離關(guān)系，地名實體和地標之間空間關(guān)系構(gòu)成了地名本體的關(guān)系集合。最后用三元組的形式對地名實體進行明確的形式化表達，構(gòu)建城市地名本體的檢索服務(wù)框架。

關(guān)鍵詞:城市地名;地名實體;地名本體

0 前言

在現(xiàn)實生活中，人們更習慣使用地名而非地理坐標查找相關(guān)地理位置信息。目前，常用的地理知識庫主要有地名庫、地名辭典和地理本體。地理庫和地名辭典解決地名二義性和模糊邊界地名問題具有重要的應(yīng)用，但是地名庫和地理辭典利用記錄地理實體的空間覆蓋邊界實現(xiàn)空間關(guān)系推理，效率低，不能滿足快速信息檢索的需求。因此，本文從城市空間認知角度出發(fā)，提出了基于地名實體屬性特征和空間特征構(gòu)建城市地名本體的方法。

1 城市坐標框架

城市坐標框架模型表征主方位以及城市的布局結(jié)構(gòu)特點，空間關(guān)系中的方位關(guān)系的確定表征到目標實體、參考實體和參考框架。本文我們在北京城市坐標框架中對地名實體進行定性的表達。

1.1 北京城市坐標框架

以北京市天安門為城市的中心，由此穿過的長安街和中軸線猶如兩條以此為原點的橫縱坐標軸，將北京劃分為四部分。北京城市坐標框架是在投影模型和圓錐模型的基礎(chǔ)上設(shè)計了十二方向模型。如下圖：

十二方向模型示意圖

1.2 地名實體定性表達

我們采用三元組來對城市地名定位，其中：M表示環(huán)路的序號。D表示方向，12個方向為集合{NE，NM，NW，WN，NM，WS，SW，SM，SE，ES，EM，EN}。L表示與特定環(huán)路的拓撲關(guān)系，其取值為{U，O，I}，分別表示在某一環(huán)路的外部、環(huán)路上和內(nèi)部，例如“首都師范大學位于西三環(huán)北路以內(nèi)”，可以表示為<3，WN，I>。

在北京城市坐標框架中將天安門廣場中心作為坐標原點(X0，Y0)，計算地名實體和坐標原點連線與正東方向之間的夾角θ，如果(k-1)*30-15<θ

地名所屬環(huán)路計算可以通過地名在環(huán)路上投影的最大值來實現(xiàn)。令f=max{|r*cosθ|，r*sinθ|}，r0=0.如果ri-1

2 地名實體空間關(guān)系

定義地名實體除了在地里框架中定性表達之外，還包含著目標實體和城市內(nèi)其它地理實體之間的關(guān)系。本文采地理實體和地標之間的關(guān)系來定義。

2.1 城市地標層次結(jié)構(gòu)

城市地標是指在一定的城市地理區(qū)域范圍內(nèi)，對特定的認知人群同時在心理和地理意義上起著標志作用的城市空間形態(tài)。本文選取了北京三環(huán)內(nèi)兩個層次的部分地標即一級地標和二級地標。如下表所示:

一級地標萬壽橋、花園橋、普惠橋、蓮花橋、右安南橋、洋橋、趙公口橋、燈市口、東四、北京站、前門、中國鐵道科學研究院、萬泉公園、國家體育總局、萬壽橋

二級地標萬壽橋、花園橋、普惠橋、蓮花橋、右安南橋、洋橋、趙公口橋、燈市口、東四北京站、前門、中國鐵道科學研究院、明光小區(qū)、信誠居旅館、前海、萬泉公園、國家體育總局

地標的兩級層次表

2.2 地標影響范圍確立

一級地標和二級地標具有不同的吸引度和輻射影響范圍，我們利用ArcGIS軟件分別對一級地標采用的緩沖區(qū)半徑分別為300，600，1100，對二級地標做的緩沖區(qū)為200，400，700。如圖:

一級地標三級緩沖區(qū) 二級地標三級緩沖區(qū)

2.3 地名實體和地標空間關(guān)系

在本研究中地名實體和地標之間存在著空間關(guān)系主要有三種:方位關(guān)系、拓撲關(guān)系和距離關(guān)系。

3 地名實體屬性特征

每個地名類別實體都具有自身的屬性特征，因此我們用屬性作為準確的描述定義類的重要內(nèi)容，完整類屬性的定義能夠準確的表達地理語義、描述類與類之間的空間關(guān)系。

3.1 地名實體類別

根據(jù)地名按類別劃分為行政區(qū)域、非行政區(qū)域、群眾自治組織、單位、水利、電力和通訊設(shè)施、建筑物、旅游紀念地、交通、陸地水系、陸地地形11大類73小類。#8206;

3.2 地名實體屬性

屬性主要有兩類一類是數(shù)據(jù)屬性和對象屬性，是關(guān)于該類元素自己的定義，例如name 、Address等屬性是數(shù)據(jù)屬性;另一類屬性是對象屬性，表示兩個類元素之間的關(guān)系的屬性。

4 地名本體構(gòu)建及其檢索服務(wù)框架

在本文地名本體研究中，我們采用三元組的形式來定義每個具體的地名實體，然后用本體建模工具建立城市地名本體模型。

4.1 地名實體形式化表達

地名本體的概念集合包括地名實體在北京城市參考框架中的定位描述。三元組的形式如下: 其中C是地理實體名稱的集合;R是地理實體關(guān)系的集合;T是地理實體類型的集合。例如:C首都師范大學={3，wn，out}可以表達為首都師范大學在西三環(huán)北路外部。

在四方位空間關(guān)系的方向模型中，地理實體和地標之間的空間關(guān)系包括方位關(guān)系、拓撲關(guān)系和距離關(guān)系。空間關(guān)系為:R地名 ={l，d，t，D}，其中l(wèi)代表該地名所參考的地標，d代表該地名和參考地標之間的方位關(guān)系，t代表該地名與地標之間的拓撲關(guān)系，D代表該地名和地標之間的距離關(guān)系。例如:R首都師范大學={huayuan_bridge，west，disjoint，near}可以表達為首都師范大學在花園橋西面很近的位置，與花園橋相離的關(guān)系。

4.2 地名本體構(gòu)建

地名本體需要準確描述地名實體以及地名實體之間的關(guān)系，地名實體之間的關(guān)系包括語義關(guān)系和空間關(guān)系。語義關(guān)系是地名實體在概念層次上的關(guān)系;而空間關(guān)系是地名實體之間的在空間中的方位關(guān)系，拓撲關(guān)系以及距離關(guān)系。

4.3 地名檢索服務(wù)框架

地名本體支持地名實體類型、屬性和空間關(guān)系的查詢，還支持地名實體之間空間關(guān)系的推理。地名信息檢索服務(wù)需要以接口的形式對外提供地名檢索功能。本研究主要采取的是本體文件的存儲方式。

5 小結(jié)

本文研究北京城市地名實體在城市坐標框架中的定性表達方法，并構(gòu)建了北京地標的層次化體系，將地名實體和地標之間的空間關(guān)系作為地名實體之間關(guān)系的集合。在此基礎(chǔ)上，構(gòu)建了北京地名本體，并且構(gòu)建城市地名檢索服務(wù)及其地名檢索框架，實現(xiàn)地名信息檢索智能化、人性化具有重要的意義。

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[3]百度百科: http://baike.baidu.com/view/440795.htm

[4]王彬，徐秀珊，北京街巷圖志.北京:作家出版社，2004