圖書發行標準領域本體構建方法的研究

王芳

摘要：針對圖書發行標準檢索復雜，利用率低等問題，本文在充分分析圖書發行標準的相關特點的基礎之上，融合現有本體構建技術，借鑒骨架法的更新及文檔化機制，改進了七步法，提出一種基于圖書發行標準的本體構建方法，并借助本體建模工具Protege實現對圖書發行標準本體的構建。本文研究實現的圖書發行標準本體構建方法是圖書發行標準領域知識圖譜構建的重要研究內容，是實現圖書發行標準可視化檢索的關鍵步驟。

關鍵詞：本體構建;圖書發行標準;骨架法;七步法

中圖分類號：G250 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）11-0192-04

0 引言

標準是社會生活中規范人們生產活動不可缺少的一種重要文獻，對推動行業的發展起到了至關重要的作用。目前現行圖書發行領域標準幾百種，每個標準都包括封皮、前言、范圍、規范性引用、基本原則等標準主體約束內容，一般一個發行領域標準含有6-8個部分，每一個部分還若干個小節。因此，人們查閱所需標準信息時需要翻閱量很大，既浪費精力又浪費時間，直接導致圖書發行標準信息利用效率比較低。本文旨在探討圖書發行標準本體構建方法，進而實現圖書發行標準知識圖譜構建，提高圖書發行標準檢索的效率，促進圖書發行標準的利用率，推動圖書發行行業的規范化。

本體（Ontology），是共享概念模型的明確的形式化規范說明[1]，是知識圖譜的重要組成部分。本體主要包含了五個基本的建模元素，分別是類或概念、屬性、關系、約束和實例，通過這六個元素對對象進行形式化描述。圖書發行領域標準最大的特點是規范，每個標準都是嚴格按照統一的規范書寫，但規范不是一承不變的，它是隨著社會的發展，發行領域要求的不斷更新而不斷改進的。因此，本文根據圖書發行領域標準特點，研究現行較成熟的幾種本體構建方法，最終，借鑒骨架法的更新機制，改進了七步法，提出一種基于圖書發行標準的本體構建方法。

1 主流本體構建方法分析

本體的構建是個復雜的過程，需要系統化的方法來支持。目前比較主流的本體構建方法有METHONTOLOGY法[2]、五步循環法[3]、七步法[4]和骨架法[5，6]等。

METHONTOLOGY方法，該方法構建本體的步驟依次是：需求分析、知識獲取、概念化、系統集成、通過OWL等本體表示語言進行形式化表達、本體評價和文檔說明。該方法是專門用于構建化學本體的方法，并支持本體層次構建，但是該方法無法進行更新迭代。

五步循環法是一種環狀的結構，循環中的五步分別是：選取構建本體的資源（數據庫、文檔或者其他本體）、概念學習、領域集中、關系學習、對構建好的本體進行評價。

七步法，顧名思義構建本體的方法有七步，所以被稱作為“七步法”。七步分別是：確定本體構建的領域、考查復用現有本體的可能性、列舉本體領域中的概念本體、定義本體中概念的結構層次、定義概念屬性、定義屬性的約束和本體的實例化。七步法忽略了本體構建過程中內容的更新。

骨架法，構建本體主要包含了四個步驟：明確本體構建的目的、執行本體構建、對構建完成的本體進行評估，最后對本體進行文檔化保存。骨架法通過對本體的評估實現對本體的更新。

圖書發行領域標準規范性很強，標準文檔層次明晰，這一特征使其適合七步法構建本體。但標準規范一旦變化，標準的主體結構就隨之改變，本體必須是可以更新的，也就必須要進行文檔化保存。因此，結合骨架法的更新機制，改進七步法，研究提出了一種適用于圖書發行領域標準的本體構建方法。

2 圖書發行標準本體構建方法

圖書發行標準的本體構建方法包括七步：確定本體構建領域及范圍、獲取并分析領域信息、定義本體概念和概念層次、定義概念的屬性和屬性約束、本體更新評估、本體實例化、文檔化說明。圖書發行標準本體構建方法的流程如圖1所示。

（1）明確本體構建的領域。標準涉及各個行業，知識面覆蓋多領域，難以統一規范，構建通用的知識本體較為繁瑣，難以實現。本文研究的本體的構建領域是圖書發行標準領域。

（2）獲取和分析領域信息。明確了本體的構建領域之后，接下來就要收集現有的圖書發行領域標準，并對其內容和結構進行分析，為本體概念的定義和概念層次的建立打下基礎。

（3）定義本體概念和概念的層次。在收集和分析圖書發行領域標準后，研究需要盡可能多的抽取圖書發行領域的核心概念，這些核心概念能較全面地描述領域特征。

（4）定義概念的屬性以及屬性值約束。依靠本體概念還不能完整的描述圖書發行領域標準，需要根據概念的特征，定義概念的屬性，來全方面的描述某一概念所具有的信息。

（5）本體更新評估。通過對概念屬性和屬性約束的對比分析，評價圖書發行領域標準是否已更新，如已更新就需要更改本體的定義，如未更新則進入本體實例化。

（6）本體實例化。定義好概念以及概念的層次結構以后，為了能夠將構建的本體模型應用到實際問題中，需要給本體中的概念添加圖書發行領域標準實例及其屬性。

（7）文檔化說明。由于領域知識是在不斷更新變化的，因此，圖書發行標準的本體內容不會是一直不變的，通過不斷地獲取新的圖書發行標準知識，我們還要對原本的本體內容進行不斷迭代和更新，因此本體的文檔化存儲是至關重要的。

3 圖書發行標準本體的具體構建過程

3.1 圖書發行標準領域信息分析

本文的研究數據是基于原中華人民共和國新聞出版總署發布的圖書發行標準，包括術語標準、信息分類與編碼標準、單證與標簽標準、元數據與信息交換標準、作業與服務標準、管理標準共6類[7]。共收集各類標準百余項，進行分析及特征歸納。

每一個標準文檔都是按照規定的規范書寫，一般包含三部分：封面、前言、主體。封面包括標準的分類號、中英文名稱、發布時間和實施時間等九項內容;前言包括歸口單位、起草單位、起草人、上一級標準;主體部分包括范圍、規范性引用文件、術語和定義，及其他具體標準規范的內容。比如：《出版物發行商務通用流程規范》的主體包括：范圍、規范性引用文件、術語和定義、發行商務通用流程、商務談判、采購、供貨、對賬等十一項，主體中的每一項又包括若干小項，如：對賬又包括對賬原則和對賬單要素，而對賬原則中還包括兩小節內容。如表1所示標準的基本結構。經研究分析可見，圖書發行標準領域規范性強，層次明確。

3.2 定義本體概念和概念的層次

通過對獲取的圖書發行標準信息進行分析和總結，得到如表1所示的標準的基本結構。根據標準的基本結構提取出核心概念，圖書發行標準部分核心概念如表2所示。

同時，根據標準的基本結構定義多層本體架構，一級子層節點是封面、前言和正文;二級子層節點分別為一級子層節點的包括項，依次類推分層。

3.3 定義概念的屬性及屬性值的約束

依靠本體概念還不能完整的描述某一領域，需要根據概念的組成信息等，定義概念的屬性，來全方面的描述某一概念所具有的信息。屬性值的約束，可以使概念的表述具有一致性和規范性，避免構建本體的時候，產生太多雜亂的知識。本體中屬性可以分為兩類，分別是對象屬性和數據屬性。

對象屬性用于描述概念之間的關系，例如“引用”（Reference）這個屬性，用于關聯“圖書發行標準”概念和另外一個“行業標準”概念，其描述的是一個圖書發行標準和另外一個行業標準之間的關系，如圖2所示。通過研究圖書發行標準之間信息，得到兩個發行標準之間的關系有：父標準、子級標準、引用關系等。

數據屬性指的是概念的“內在屬性”，表示概念本身具有的特質，如圖3所示。

圖書發行標準本體中的部分屬性值和對應屬性值約束如表3所示。

3.4 本體評估及實例化

通過對本體概念和概念層次的比對分析，評估本體是否已更新，如已更新就需要對本體定義進行更新，部分更新可復用原有的屬性和屬性約束，全部更新的需要重新定義。圖書發行標準領域一般是在原標準的基礎上改進，因此多為部分更新，可以復用原有屬性和屬性值約束。

本體實例化操作就是對于本體中的每一個概念，創建相應的實例，然后填寫實例對應的屬性。基于圖書現有的發行標準，本文進行了圖書發行標準本體的實例化操作。如：CY/T140-2015（出版物發行商務通用流程規范）是圖書發行標準的一個實例，其是一個行業標準，它的父級標準是GB/T1.1-2009（標準化工作導則），其父級標準的子標準還有CY/T52-2009（出版物發貨單）和CY/T39-2006（圖書流通信息規則）。如圖4所示。

3.5 文檔化說明

圖書發行標準的本體內容不會一直不變的，隨著行業發展的需要，圖書發行標準的修訂也一直在進行，通過不斷地獲取新的圖書發行標準知識，我們還要對原本的本體內容進行不斷迭代和更新。因此，需要對構建好的本體進行文檔化存儲，以便該本體內容在以后的工作中能夠繼續使用。

本體描述語言OWL[8]能夠實現圖書發行標準領域本體模型的形式化表示，為后續數據實例化、本體評估等提供標準、統一的語言規范。圖書發行標準本體OWL文件部分內容如下：

（1）概念的存儲：

4 總結與展望

本文通過分析圖書發行標準的特征，在研究現行主流本體構建方法的基礎上，借鑒骨架法的本體評估和文檔化機制，改進七步法，提出了圖書發行標準領域的本體構建方法，明確了本體概念及層次的定義，說明了屬性和屬性值的約束，采用本體建模工具Protege[9]實現圖書發行標準本體的構建。圖書發行標準領域本體構建方法是該領域知識圖譜構建的重要部分，該方法的提出與實現促進了圖書發行標準的利用率，將有效推動該行業的規范化。此外，各標準領域普遍存在著較強的規范性和明確的層次關系，因此，該方法可以推廣應用到其他標準領域的本體構建，實現標準領域的知識圖譜構建，為標準領域可視化檢索的實現提供了新的研究思路。但由于Protege是一種手動構建本體的工具，當本體出現更新時，迭代更新的工作量比較巨大，因此，將進一步研究圖書發行標準本體自動化構建。

參考文獻

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