生態環境執法事件本體構建研究和實踐應用*

王曉爽 諸云強

(1.中國科學院地理科學與資源研究所，資源與環境信息系統國家重點實驗室，北京 100101；2.中國科學院大學，北京 100049；3.北京市生態環境局綜合事務中心，北京 100048)

生態環境執法是污染源管理和環境污染綜合治理的重要手段，其主要流程是環境執法人員發現生態環境違法行為，對違法機構或個人、違法行為進行現場詢問或調查，獲得基本信息和相關違法證據。依據相關生態環境法規標準、管理條例和技術標準等，判定違法行為性質，對違法機構或個人進行處罰裁定并下達處罰決定文件。執法人員監督違法機構或個人執行處罰決定文件并進行整改。

因此，生態環境執法是包含違法行為發現、現場調查取證、處罰決定和整改監督等不同階段的動態過程，每個執法階段都有多個事件銜接組成。每個事件指的是在執法過程中特定時間和環境下發生的，若干角色參與，表現出若干動作特征的事情[1]190。由此構成了生態環境執法事件體系，在這個體系中通過事件類別和性質的變化，體現執法過程的動態變化特征。

由于不同執法事件能產生大量多源、異構的數據，難以實現整合集成、交互共享和對執法全生命周期的追溯管理，需建立共享的生態環境執法本體，對生態環境執法各階段不同事件涉及的概念及其相關關系進行統一的定義與約束。

傳統領域的本體主要以概念為核心，對領域知識進行形式化規范表達，很難將生態環境執法事件概念與形成事件的時間、環境、對象、動作等要素作為整體進行考慮，也很難充分體現執法事件之間的語義關系和變化特征。這就需要采用一種表征事件動態變化的本體模型，形成生態環境執法領域的統一規范性表達。事件本體是一種面向事件的知識表示方法[2]149。通過構建事件本體完成事件描述，梳理事件之間的關系，可為語義描述、信息查找、挖掘和事件推理提供更準確的支持。

事件本體在國內外的研究主要經歷了兩個階段，包括基于傳統本體結構的事件表示模型和基于事件類層次結構的事件本體模型。

基于傳統本體結構的事件表示模型，主要依據傳統領域本體建模理論，描述具有動態過程特征的領域對象知識，定義領域事件，進而建立事件表示模型。主要模型有ABC模型[3]和簡單事件模型[4]等。此外，徐志紅[5]從事件語義的角度提出了對地理實體的時空數據建模的思路，結合地理實體的變化提出了對象、時間、地點、事件和屬性五元組描述方式。但以上研究都沒有以研究對象的變化過程中的具體事件類作為研究單元，分析事件之間的關系、事件要素的變化和事件狀態的動態變化特征等。

基于事件類層次結構的事件本體模型，以事件為研究單元，通過事件的組成要素完成對事件的定義，描述事件類分類和事件間關系，設計事件本體結構形成模型。劉宗田等[1]190提出了較完善的事件定義，事件由動作、對象、時間、環境、斷言和語言表現六要素組成。將事件本體結構定義為事件類集合、關系集合和推理規則三元組，提取事件間關系，形成事件本體建模理論。后續多方面的研究在其理論基礎上提出了不同領域的事件本體模型。劉菲京等[6]29結合大氣污染突發事件特征，建立大氣污染突發事件類間關系，構建大氣污染突發事件本體模型。朱文躍等[2]148結合突發事件領域特征，將劉宗田等[1]190的事件本體模型進行優化，將事件類六要素定義為觸發詞、對象、時間、地點、狀態和語言表現。將事件本體結構定義為上層事件類、下層事件類、事件類間關系、事件推理規則和事件實例的五元組。該模型可完整準確描述突發事件領域，并具有較強的可擴展性。朱宇倩等[7]和郭曉黎等[8]113均基于劉宗田等[1]190提出的事件本體模型為基礎，結合各自領域特征，構建了安全信息認知事故本體模型和煤礦安全事件本體模型。這些研究基于各領域特征形成各領域的具有事件類層次結構的事件本體模型，對于生態環境執法事件本體建模研究具有一定的借鑒作用。但對于生態環境執法事件本體模型需結合執法過程特征進行設計構建，因此本研究在分析生態環境執法業務基礎上提出了生態環境執法事件本體的構建方法；對生態環境執法事件、事件類進行了定義，通過時間、環境、對象、動作、狀態和語言描述六要素對執法事件進行描述；設計了包含生態環境執法事件類、事件類間關系、事件推理規則和案件實例的四元組結構；利用開源軟件protégé和不同的知識獲取方式完成生態環境執法事件本體的建模；同時，以某熱力工程公司運營的鍋爐房超標排放煙氣污染物的執法案件為例，驗證本研究提出的生態環境執法事件本體模型的合理性和可操作性。

1 生態環境執法事件本體建模

生態環境執法事件指的是在執法過程中特定對象，在特定的時間、環境下完成的違法、執法、整改等一系列行為動作的事情。執法事件由執法過程中的時間、環境、對象、動作、狀態和語言描述六要素組成。生態環境執法事件類指的是在執法過程中具有共同特征的事件集合，具有事件的內涵和外延，并且事件類下所屬的事件在統一要素上具有共同特性。

1.1 生態環境執法事件本體模型結構

生態環境執法事件本體能為客觀存在的、知識共享的生態環境執法事件類系統模型提供明確的形式化規范說明[1]192。在傳統的本體基礎上增加了對事件類及其關系的描述[9]。事件本體通常是由事件類集合、事件類間的關系和規則組成[6]30。

本研究將生態環境執法事件本體表達模型定義為包含事件類、事件類間關系、事件類推理規則和事件實例的四元組結構。

1.2 生態環境執法事件類的構建

生態環境執法事件類分層結構見圖1。生態環境執法事件類按照自頂向下設計，將每個階段視為事件類存在，每個階段事件類根據其性質和組成劃分也有多個細化的主要事件類組成。其中，生態環境違法行為發生可定義為生態環境違法事件類，根據性質劃分包括環境污染事件類和生態破壞事件類。違法行為發現通常有3個途徑，作為違法行為發現的組成事件類。環保部門在現場調查取證后依據相關法規條例判定違法行為性質，確定作出處罰決定或收集相關資料移送司法機關。

圖1 生態環境執法事件類分層結構

1.3 生態環境執法事件類間關系

在整個執法過程當中一個事件或事件類發生后以一定概率導致另一個事件或事件類發生時，兩個事件或事件類之間具有語義關系。這些語義關系是生態環境執法事件及事件類間關系[8]114，主要包括包含、組成、因果、跟隨和并發關系。

包含關系指的是生態環境執法事件類之間的層次或父子關系，其中子事件類繼承父事件類的所有相關要素特征，并具有其獨特的要素特征[8]114。組成關系指的是事件類由幾個事件類組成或某一事件類的實例由另幾個事件類的實例組成，則稱兩類事件類之間是組成關系。因果關系指的是因某事件的發生導致另外一個事件的發生。跟隨關系指的是在一定的時間范圍，某事件跟隨著另一事件的發生，稱兩件事件具有跟隨關系。并發關系指的是在一定的時間范圍內，兩個事件類可能同時發生。以大氣污染執法事件類為例，各事件之間的關系見圖2。

圖2 大氣污染執法事件類關系

1.4 生態環境執法事件要素

1.4.1 時間要素

在W3C推薦的時間本體[10]的基礎上，結合生態環境執法事件特征設計生態環境執法事件時間要素，包括時間坐標體系、時間方向、時間狀態、時間值和時間粒度，其中時間粒度包括時間位置和時間距離。生態環境執法事件實例繼承事件類的時間要素屬性，如時間方向包括“之前”“之后”等；時間距離包括“距離數月”或“距離數日”等。

1.4.2 環境要素

生態環境執法事件類中的環境要素指的是事件類的發生地點和受影響環境對象或生態系統。其中，發生地點指的是違法行為發生、舉報、查處和整改的所在空間位置和空間范圍；受影響環境對象指的是違法行為污染或破壞的大氣、水、土壤、聲和輻射環境；生態系統則包括自然生態系統(森林、草原、荒漠、海洋、河湖生態系統)和人工生態系統(農田、城市生態系統)。

1.4.3 對象要素

生態環境執法事件類的對象要素指的是參與生態環境執法過程中的對象集合。根據生態環境執法業務分析，主要包括：(1)生態環境執法過程涉及的主要參與者，包括生態環境執法者、生態環境違法者、違法行為發現者、現場調查取證人員等參與者。(2)生態環境執法過程中用于裁定違法行為的主要依據，包括生態環境法律法規、部門和地方管理條例、處罰裁量標準及行業技術標準等參考文件。(3)在環境污染事件中，因生態環境違法者的違法操作導致污染物影響生態環境質量。環境污染物是環境污染事件類中的重要對象要素，劃分為大氣、水、土壤、噪聲和輻射污染物。(4)在生態環境執法過程中，罰沒一定數額的財物和金額是常規的處罰方式。因此，罰金或罰沒財物也是生態環境執法過程中整改行為事件類的重要對象要素。

各對象要素具有相關屬性條件對其進行描述，生態環境執法事件本體對象要素核心屬性(部分)見表1。

表1 生態環境執法事件本體對象要素核心屬性(部分)

1.4.4 動作要素

生態環境執法事件類中的動作要素指事件發生的觸發詞[1]191。觸發詞是能觸動事件發生的詞，是決定事件類型的重要特征詞，可通過識別事件觸發詞類型來判斷事件的類型[11]。生態環境執法事件類型觸發詞(部分)見表2。

表2 生態環境執法事件類型觸發詞(部分)

1.4.5 狀態和語言描述要素

生態環境執法事件類的狀態要素指的是生態環境執法具體事件中描述事件發生前后狀態的改變，主要分為事件的前置和后置狀態[2]152。如“執法人員針對化工廠惡臭氣體排放超標案件現場調查事件”中前置狀態為“執法人員接到周邊居民對化工廠排放惡臭氣體的舉報”；后置狀態為“執法人員對化工廠進行現場調查”。

生態環境執法事件類的語言描述要素主要體現事件描述資料中的核心詞和核心詞搭配。其中，核心詞主要指的是事件類中的觸發詞，核心詞搭配指的是觸發詞的相關搭配短語。如大氣污染事件類中核心詞搭配為“超過大氣污染物排放標準”等。語言描述要素可體現事件類型的基本描述，是用于識別事件類型的關鍵要素。

2 生態環境執法事件本體模型構建和實踐應用

在生態環境執法事件本體模型結構的指導下，完成執法事件的事件類、事件類間關系和事件要素的構建。采用開源工具protégé軟件，將梳理后的事件類概念、要素等添加進入模型，以針對大氣污染執法事件為重點，創建生態環境執法本體。選擇鐵路局車務段鍋爐房煙氣污染物超標排放的執法案件，將已構建事件本體中的“針對大氣污染事件執法”的案件實例添加至模型中，用以證明執法事件本體模型的可實踐性。

在生態環境執法事件本體模型中共計創建了22個大氣污染執法相關事件類，對應的案件實例中創建了16個事件類，事件關系4類，事件類相關要素136個。在此模型中事件類定義清晰、事件類關系邏輯明確，并且具有較強的擴展性。在后續事件抽取時，也可獲取新事件類信息補充添加進入模型。

在生態環境執法事件本體中案件實例的具體描述為某熱力工程公司運營的鐵路局車務段鍋爐房煙氣污染物排放影響周邊居民點環境質量被居民投訴。執法人員接到投訴舉報，對該熱力工程公司及其運營的鍋爐情況進行調查，根據北京市《鍋爐大氣污染物排放標準》(DB11/ 139-2015)發現該鍋爐房煙氣污染物排放導致二氧化硫和氮氧化物濃度超標，根據《大氣污染防治法》對該熱力工程公司做出處罰決定，并監督其限期執行。

由表3可見，選擇案件實例中處罰決定階段事件類進行分析，通過執法人員在現場調查階段之后形成“得出調查結果”和“得出檢測結果”兩類事件，獲得“判定違法行為性質”事件的關鍵依據信息，獲得判定結果，并通過判定結果，完成“作出處罰決定”事件。在此實例中“得出調查結果”和“得出檢測結果”為并發關系事件。這兩類事件與后續的“判定違法行為性質”事件是因果關系，“判定違法行為性質”與“作出處罰決定”事件也是因果關系，能夠看出在因果關系事件中前一事件的后置狀態是前一事件的產生結果，也是后一事件獲取條件，即后一事件前置狀態，通過后一事件作用產生新結果，形成事件鏈條狀變化，為后期結合事件關系和要素關系形成事理圖譜和進行事件推理建立基礎。

表3 事件本體實例案件知識(處罰決定階段部分事件)

3 結 語

通過對生態環境執法業務的分析，將生態環境執法業務特征和事件本體構建理論知識結合起來，建立了執法領域的語義基礎，實現了領域內具體事件的規范化表達。完成了生態環境執法事件類、事件類間關系、事件要素的規范化說明以及事件本體模型的構建。采用某熱力工程公司運營的鍋爐房煙氣污染物超標排放的執法案件作為事件實例，驗證了生態環境執法事件本體模型的可用性。

通過針對生態環境執法本體模型的構建研究可表明，生態環境執法事件本體模型相對于傳統領域本體，能通過時間、環境、對象、狀態和語言描述等要素更清晰完整地描述執法事件類以及事件類間關系的動態變化。建立統一執法事件語義基礎，更為精準地體現案件執法過程中各階段環節的關聯關系，實現執法知識管理和組織，案件統一溯源。同時，結合執法事件本體模型，可具備一定擴展性，未來可通過抽取特定事件內容，并建立事件之間聯系，進一步補充執法知識信息，提升生態環境執法信息推理的精準度，為執法業務服務。