一種基于知識圖譜的數據檢索與可視化方法

李磊 魯興河 康警予 陳忠 朱峰

摘要：在現有的數據基礎上通過本體構建工具建立起包括組織、人員及設施等本體概念，通過對本體間建立關系，利用本體概念下的參數關系構建實體知識圖譜，為信息系統的數據資源利用提供技術保障。同時對需要支持檢索的本體模型建立索引，并利用圖譜間的關聯關系，直觀、高效地向用戶展現檢索結果，滿足檢索結果的個性化和智能化，從而更好地為決策提供支撐。

關鍵詞：知識圖譜；本體模型；數據可視化

中圖分類號：TP391文獻標志碼：A文章編號：1008-1739（2020）05-61-4

0引言

知識圖譜是在傳統知識工程的基礎上以及語義Web的發展中孕育并發展而來的知識表示技術[1]，旨在描述客觀世界的概念、實體[2-3]、事件及其之間的關系。知識圖譜亦可被看作是一張巨大的圖，圖中的節點表示實體或概念，而圖中的邊則由屬性或關系構成[4]。知識圖譜已被用來泛指各種大規模的知識庫，知識圖譜技術逐步滲透到各個領域[5-6]。同時，隨著作戰保障和業務處理系統穩步發展，各類數據資源逐漸豐富，各領域軍事應用需求的不斷增長，作戰指揮、作戰保障和日常業務處理信息系統建設投入不斷加大，各類作戰保障和業務處理信息系統規模逐步擴展，積累形成了一批可用、實用的信息資源，成為構建知識圖譜的重要支撐。

1知識圖譜構建方法

基于本體模型構建知識圖譜方法流程圖如圖1所示。

首先將存儲在關系型數據庫內數據構建成多個本體模型，然后利用原有數據庫表內字段之間的關系構建本體模型間關系，完成現有數據架構下的數據關系圖譜構建，接著獲取本體模型下所有的實體數據，利用本體模型關聯參數構建實體數據關系，形成實體數據關系網，最終將本體模型、實體數據和關系按照鄰接表的方式存入到圖數據庫中，并實現基于圖結構的索引技術，提高對圖數據庫中節點和關系的查找速度。

1.1本體模型構建方法

存在于數據庫中的各基礎和業務數據通常包含各種本體模型，如人員、設施及地名等，這些本體多以表為單位進行存儲，本體之間的關系通過主外鍵進行關聯。本文提供了一種配置化的本體模型構建工具，此工具首先獲取數據庫用戶空間下的所有表結構，用戶根據表的存儲信息構建本體模型，再通過字段關聯將關聯信息加入到本體模型中，形成了多個獨立的本體模型，使數據庫使用人員能夠迅速獲取到數據庫內的數據結構信息，然后根據需求進行數據訪問。

1.2本體模型關系構建方法

人員本體與組織本體模型關系如圖2所示。

本體模型構建完成后會形成多個獨立的本體，這些本體之間存在諸多關系，這些關系在數據庫中一般通過關聯表實現，如建立一張人員與組織的關系表，表結構為人員內碼和組織內碼，一行數據就表示了某個人員的所屬組織。本文提出了一種基于知識圖譜的本體模型關系構建方法，步驟如下所示：

步驟1：選擇需要建立關系的多個數據模型，模型的數量不定，如M1，M2，M3，……M。

步驟2：選擇每個模型的關聯字段，建立字段之間的關系，此關系可以是相等關系，如內碼相等，也可以是其他復雜關系，如子字符串、取模計算等。

步驟3：將本體模型關系存入圖數據庫中，存入的信息包括本體模型的字段信息、參與關聯的模型名稱、關聯的參數。

1.3實體關系構建方法

在本體模型關系構建之后，就可以根據關系參數構建實體關系，構建方法如下：

步驟1：對參與構建關系的每個本體模型通過統一的數據訪問接口獲取所有的數據。

步驟2：由數據庫表中對于表的注釋和對于表中字段的注釋，將實體數據由英文屬性名轉為中文屬性名，如組織實體中英文字段“zzmc”轉為中文字段名稱“組織名稱”，使所有數據表現更為直觀。

步驟3：將所有本體模型的實體數據存入圖數據庫中。

步驟4：利用本體模型的關聯參數構建實體關系，例如對于組織、人員組織關系和人員這3個本體，如果某個組織實體的組織內碼等于人員組織關系實體的組織內碼且此人員組織關系實體的人員內碼等于某個人員實體的人員內碼，則在此組織實體和人員實體之間構建組織下屬人員關系。

步驟5：重復步驟1～步驟4，直至所有的本體模型關系都完成對應實體關系的構建。

2數據檢索與可視化方法

基于知識圖譜的數據檢索[7-8]是指通過語義檢索[9]，對大量數據進行過濾、分析和管理，實現搜索數據的結構化并且提供詳細的主題相關信息，有利于建立數據間知識體系，理解各種實體概念以及它們的關聯。本文創新之處在于構建了一套完整的從知識圖譜構建到檢索展現的系統，實現了對結構化數據進行本體構建、實體抽取、索引構建和檢索結果展現的全流程可視化操作。

2.1方法體系架構

數據檢索與可視化方法體系架構如圖3所示，自底向上可分為數據源層、圖譜及索引構建層和外部應用層。