摘　要: 地理現(xiàn)實(shí)的動(dòng)態(tài)性早已被人們所廣泛接受, 目前關(guān)于時(shí)空GIS 的研究也越來(lái)越多. 本體技術(shù)的引進(jìn), 為地理時(shí)空研究提供了一條新途徑. 從地理時(shí)空本體的起源基礎(chǔ)介紹了時(shí)間本體、空間本體的基元、特性、表示模型等, 綜述了目前時(shí)空本體的研究進(jìn)展, 總結(jié)了目前研究中存在的一些問(wèn)題并展望了未來(lái)的發(fā)展方向.
關(guān)鍵詞: 地理時(shí)空本體; 時(shí)間本體; 空間本體
時(shí)間與空間永遠(yuǎn)是人類永恒的話題, 也是一直困擾著各學(xué)科的少數(shù)共同概念之一. 對(duì)于地理學(xué)而言, 其所有的研究對(duì)象都與時(shí)間和空間密切相關(guān).地理信息具有區(qū)域性、多維結(jié)構(gòu)特征和動(dòng)態(tài)變化特征. 地理信息系統(tǒng)的出現(xiàn), 使其以地理信息世界來(lái)表達(dá)地理現(xiàn)實(shí)世界, 來(lái)真實(shí)、快速地模擬各種自然過(guò)程和思維過(guò)程. 傳統(tǒng)的地理信息系統(tǒng)中只考慮了地物的空間特性, 忽略了其時(shí)間特性. 而在許多應(yīng)用領(lǐng)域, 這種動(dòng)態(tài)變化規(guī)律在問(wèn)題的求解過(guò)程中起著十分重要的作用. 因此, 近年來(lái)對(duì)G IS 中時(shí)態(tài)特性的研究十分活躍, 即所謂“時(shí)空系統(tǒng)”. 時(shí)空語(yǔ)義對(duì)于在建立真實(shí)世界和地理信息系統(tǒng)的聯(lián)系起極其重要的橋梁作用. 但是, 受到研究理論和技術(shù)制約, 目前對(duì)于時(shí)空G IS 的研究進(jìn)展仍十分緩慢. 隨著G IS 的智能化、網(wǎng)絡(luò)化和大眾化的發(fā)展必然趨勢(shì), 對(duì)G IS 理論和技術(shù)上的創(chuàng)新也提出了更高的要求.
為此, 將本體論作為新的理論和方法引入時(shí)空G IS 的研究中具有十分重要的意義. 代寫(xiě)論文由于本體技術(shù)對(duì)于地理信息科學(xué)研究的重要性以及地理信息科學(xué)中時(shí)空的重要性, 地理本體必須包含一個(gè)對(duì)于世界的全面的時(shí)空觀點(diǎn), 成了地理時(shí)空本體研究的重要背景. 本文介紹了時(shí)空本體的相關(guān)概念、表示模型等, 綜述了目前時(shí)空本體的研究進(jìn)展, 并對(duì)目前研究中存在的一些問(wèn)題及發(fā)展方向進(jìn)行了探討.
1 時(shí)空本體的起源基礎(chǔ)
本體最初為哲學(xué)概念, 是指關(guān)于存在及其本體和規(guī)律的學(xué)說(shuō), 是關(guān)于世界某個(gè)方面的一個(gè)特定的分類體系. 本體論發(fā)展到后來(lái), 演變成了一種“借用”或“承諾”. 后來(lái)被引入人工智能領(lǐng)域后, 本體被認(rèn)為是共享的概念模型的明確的形式化規(guī)范說(shuō)明[ 1 ]. 在地理信息領(lǐng)域, 雖然目前還沒(méi)有達(dá)成共識(shí)的地理本體的概念, 但一致認(rèn)為地理本體應(yīng)該包含哲學(xué)本體和信息本體的內(nèi)涵.
時(shí)空地理本體的研究是建立在前人對(duì)時(shí)間本體和空間本體的大量研究成果之上的. 代寫(xiě)畢業(yè)論文這里簡(jiǎn)要介紹時(shí)間本體以及空間本體的基元、屬性以及表示模型等.
1. 1 時(shí)間本體
心理學(xué)和哲學(xué)領(lǐng)域通常把時(shí)間分為3 種, 即自然時(shí)間( natu ral t im e )、習(xí)俗時(shí)間( conven t ional t im e) 和邏輯時(shí)間( logic t im e) [ 2 ]. 在人工智能領(lǐng)域,由于應(yīng)用領(lǐng)域的復(fù)雜性, 需要使時(shí)間概念更加明確. 因而時(shí)間本體的建立一般是基于時(shí)間基元( tempo ral p rim it ive) 的, 時(shí)間基元的選擇對(duì)于表示時(shí)間概念的時(shí)間模型尤其重要. 目前對(duì)于時(shí)間基元主要有兩種對(duì)立的觀點(diǎn), 即時(shí)間點(diǎn)( in stan t s o r po in t s) 和時(shí)間段(periods o r in tervals). 有些學(xué)者認(rèn)為時(shí)間基元可以同時(shí)包含二者. 此外, 也有學(xué)者并不基于純粹的時(shí)間基元建立時(shí)間本體. 例如Moen 等人便從語(yǔ)言學(xué)角度出發(fā), 研究了基于原因、結(jié)果等概念上的時(shí)間本體[ 3 ].
時(shí)間本體的屬性主要涉及次序、結(jié)構(gòu)和界限性等問(wèn)題. 時(shí)間的次序性問(wèn)題主要為: 時(shí)間流是線形、分支還是循環(huán)的? 時(shí)間的結(jié)構(gòu)是密集的、離散的還是連續(xù)的? 時(shí)間是有限的還是無(wú)限的? 線性時(shí)間是最普遍的模型, 而分支模型考慮了將來(lái)可能發(fā)生的多種可能性, 循環(huán)時(shí)間可以看作是線性時(shí)間的特殊形式. 密集型時(shí)間與有理數(shù)集(Q ) 同構(gòu), 離散時(shí)間與整數(shù)集(Z) 同構(gòu), 而連續(xù)時(shí)間則與實(shí)數(shù)集(R ) 同構(gòu). 時(shí)間的無(wú)限延展可以發(fā)生在連續(xù)的線性時(shí)間和循環(huán)時(shí)間中, 卻不能發(fā)展在離散的線性或分支時(shí)間里; 在時(shí)間系統(tǒng)里引入度量關(guān)系就可以轉(zhuǎn)化為一個(gè)日歷系統(tǒng).
決定時(shí)間關(guān)系類型以及時(shí)間表現(xiàn)形式的時(shí)間約束有基于定性時(shí)間關(guān)系的和基于定量信息的, 也有將二者融合進(jìn)行約束的. 定性關(guān)系主要有A llen的時(shí)間區(qū)間代數(shù)[ 4 ]、M atu szee 等人的基于時(shí)間段端點(diǎn)的局部信息方法[ 5 ]、F rek sa 基于鄰近概念的半?yún)^(qū)間方法[ 6 ]等. 定量關(guān)系中最簡(jiǎn)單的例子是根據(jù)日期或其他準(zhǔn)確的數(shù)值形式獲得時(shí)間信息. Kau tz和L adk in[ 7 ]等人提出了把時(shí)間的定性和定量關(guān)系相結(jié)合的方法來(lái)處理不同精度時(shí)間知識(shí)的可得性.
時(shí)間關(guān)系的表示模型很多, 根據(jù)它們所采用的時(shí)間本體的基元不同可以大致分為兩類, 即以時(shí)間點(diǎn)為時(shí)間基元的表示模型和以時(shí)間段為時(shí)間基元的表示模型. 在人工智能早期的研究中, 多數(shù)的工作是以時(shí)間點(diǎn)為時(shí)間基元的, 例如狀態(tài)演算(situat ional calcu lu s) [ 8 ]、B ruce 的Ch rono s 系統(tǒng)[ 9 ]以及時(shí)間專家系統(tǒng)( t im e specialist) [ 10 ]等. 但是在后來(lái)的研究中, 以A llen 為首的許多學(xué)者認(rèn)為時(shí)間段比時(shí)間點(diǎn)更能體現(xiàn)人們常識(shí)中的時(shí)間概念.A llen 提出, 由于時(shí)間段是表示屬性(p ropert ies) 和事件(even t s) 的最好概念, 因而它應(yīng)該是唯一的時(shí)間基元. 此后, 許多學(xué)者都以此為依據(jù)建立一些模型. 也有學(xué)者提出過(guò)包含兩種基元的時(shí)間模型, 例如V ila[ 11 ]等人.
1. 2 空間本體
對(duì)于空間本體的基元, 主要有基于點(diǎn)和基于區(qū)域兩種選擇[ 12 ]. 最初的空間數(shù)學(xué)理論中, 把點(diǎn)作為基本空間實(shí)體, 并用點(diǎn)把區(qū)域定義為點(diǎn)的集合. 在Q SR (定性空間表示) 中, 更趨向于把區(qū)域作為基本空間實(shí)體. 盡管本體的出現(xiàn)意味著為多數(shù)空間和幾何概念建立新的理論, 但是多數(shù)學(xué)者仍認(rèn)為區(qū)域是本體基元.
除了基元問(wèn)題外, 空間本體還要考慮空間的性質(zhì), 即它是同維的還是混合維的、離散的還是連續(xù)的、有限的還是無(wú)限的.代寫(xiě)碩士論文 這些問(wèn)題引發(fā)了允許什么樣的基元“計(jì)算”的問(wèn)題. 即相當(dāng)于邏輯理論中什么樣的簡(jiǎn)單非邏輯符號(hào)在沒(méi)有定義而只是被某個(gè)公理既約束條件下可以被承認(rèn). 另一個(gè)本體問(wèn)題就是多維空間的建模問(wèn)題, 一個(gè)方法是通過(guò)分別考慮每個(gè)維來(lái)進(jìn)行空間建模, 但這種方法仍非常不完備.
由于空間關(guān)系可以分為3 類, 即拓?fù)潢P(guān)系、方位關(guān)系和度量關(guān)系. 因而, 其表示模型可以分為拓?fù)淠Ｐ?、方向模型和度量模? 空間拓?fù)淠Ｐ陀悬c(diǎn)集拓?fù)浜蛥^(qū)域拓?fù)鋬深? 影響較大的是RCC 模型[ 13 ] , 它是以區(qū)域作為空間基元的. 方向模型研究中, 使用了點(diǎn)和區(qū)域兩種基元, 例如F rank 的“錐形法”和“投影法”[ 14 ]以及F rek sa 的“雙十字模型”[ 15 ]等都是針對(duì)點(diǎn)對(duì)象的; 而Goyal 和Egenhofer 的MBR 法則[ 16 ]依據(jù)于區(qū)域. 度量關(guān)系模型中多以點(diǎn)為空間基元, 定量度量關(guān)系通常使用歐氏距離來(lái)進(jìn)行量算, 偶爾也采用曼哈頓距離等; 而定性度量關(guān)系則常用遠(yuǎn)、近、中等等來(lái)表示距離. 在定位時(shí), 度量關(guān)系往往需要和方向關(guān)系進(jìn)行結(jié)合.
2 時(shí)空本體的研究進(jìn)展
現(xiàn)實(shí)世界中時(shí)間和空間是緊密聯(lián)系、不可分割的. 因而, 人們?nèi)找嬲J(rèn)識(shí)到真實(shí)世界的時(shí)空模型的重要性和必要性. 目前, 有兩種建立時(shí)空模型的思路, 其一是利用已有的時(shí)間模型和空間模型; 其二是試圖重新建立統(tǒng)一的時(shí)空模型. 前者主要是在已有的時(shí)態(tài)模型的基礎(chǔ)上添加對(duì)空間的支持能力; 或在已有的空間模型的基礎(chǔ)上添加對(duì)時(shí)態(tài)的支持; 或者是將時(shí)態(tài)模型和空間模型作正交組合. 后者則將時(shí)空看作原子實(shí)體, 以此為基礎(chǔ)建立新的時(shí)空統(tǒng)一模型. 兩種思路各有千秋, 從實(shí)現(xiàn)難度看, 前者與現(xiàn)有研究基礎(chǔ)結(jié)合比較緊密, 更易于實(shí)現(xiàn); 而從理論角度看, 后者則更為完美. 總的說(shuō)來(lái), 目前從本體角度對(duì)時(shí)空關(guān)系進(jìn)行研究仍處于探索階段, 尚無(wú)十分成熟的理論和技術(shù)方法.
2. 1 主要研究趨向
目前孤立研究時(shí)間關(guān)系或空間關(guān)系的學(xué)者較多, 但是將二者結(jié)合起來(lái), 并明確提出從本體角度研究時(shí)空關(guān)系的學(xué)者仍比較少, 主要有A UF rank, B it tner T , P ierre Grenon 等. F rank 最早開(kāi)始在對(duì)時(shí)空數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)本體的研究中提出了一個(gè)5 層的本體, 每層都應(yīng)用不同的規(guī)則. 他把自然事實(shí)看作一個(gè)四維場(chǎng)模型, 構(gòu)造公式a= f (x , y , z , t) 來(lái)表示一個(gè)只有唯一值的函數(shù), 該公式表明只有唯一的時(shí)空世界[ 17 ]. 此外他還從語(yǔ)言學(xué)和認(rèn)知角度研究了時(shí)空G IS 中的本體的一致性[ 18 ].
但也有學(xué)者認(rèn)為時(shí)空本體并非是唯一的, 單一四維模型不能有效的表達(dá)現(xiàn)實(shí)世界的時(shí)空關(guān)系.B it tner[ 19 ]首先提出了建立兩種時(shí)空本體, 即SNA Pon to logy (快照本體) 和SPAN on to logy (時(shí)段本體) , 前者認(rèn)為永久的實(shí)體處于特定的時(shí)刻之中, 后者認(rèn)為實(shí)體持續(xù)存在于完整的時(shí)間之中. 并且他提出了粒度的概念來(lái)分解空間和時(shí)間, 分別建立對(duì)應(yīng)的本體論. Grenon[ 20 ]定義的時(shí)空本體在時(shí)空表示方面也區(qū)分了兩種對(duì)象: 持續(xù)對(duì)象(Endu ran t) , 可以在給定時(shí)刻存在的物質(zhì)、性質(zhì)、關(guān)系、功能等; 連續(xù)對(duì)象(Perdu ran t) , 對(duì)應(yīng)某個(gè)過(guò)程, 并不在某個(gè)給定時(shí)刻存在, 而是作為整體存在于一段時(shí)間之內(nèi).這兩種對(duì)象分別對(duì)應(yīng)E2本體和P2本體. 持續(xù)對(duì)象可以作為連續(xù)對(duì)象的組成部分, 參與連續(xù)對(duì)象對(duì)應(yīng)的過(guò)程. 他還給出了時(shí)空本體的20 條公理. 在隨后的工作中, Grenon 和Sm ith[ 21 ] 針對(duì)地理現(xiàn)實(shí)的動(dòng)態(tài)性, 進(jìn)一步提出一個(gè)好的本體應(yīng)該既能表示同時(shí)發(fā)生的現(xiàn)實(shí)又能表示歷史事實(shí), 針對(duì)這兩個(gè)不同的任務(wù)他們提出了用當(dāng)代哲學(xué)本體中的三維和四維相結(jié)合的辦法來(lái)解決, 他們建立了一個(gè)包括兩個(gè)成分的形式本體SNA P 和SPAN , 一個(gè)是針對(duì)地理對(duì)象, 一個(gè)針對(duì)地理過(guò)程. SNA P 處理三維實(shí)世界, 包括它們所處的空間區(qū)域以及所有的性質(zhì)、功率、功能、角色以及其他從一個(gè)時(shí)刻到下一個(gè)時(shí)刻保持一致的實(shí)體. SPAN 則適于處理包括持續(xù)實(shí)體在內(nèi)的過(guò)程以及這些過(guò)程發(fā)生的時(shí)空體( spat io tempo ralvo lum es). 國(guó)內(nèi)也有學(xué)者[ 22 ]將其分為T(mén)SOO (時(shí)空對(duì)象本體) 和TSPO (時(shí)空過(guò)程本體) , 其觀點(diǎn)與Grenon 觀點(diǎn)實(shí)質(zhì)相同.
雖然目前對(duì)于時(shí)空本體的形式化尚未取得一致性意見(jiàn), 但是有一些學(xué)者提出了自己對(duì)建立時(shí)空本體的規(guī)范性要求的看法. Galton[ 23 ] 在在回顧了地理學(xué)以及地理信息科學(xué)范圍內(nèi)的多種現(xiàn)象種類后, 確定了3 個(gè)可以全面、適當(dāng)處理這些現(xiàn)象的時(shí)空地理本體所必要條件, 一個(gè)這樣的本體必須:①提供合適的表現(xiàn)和操作形式以適當(dāng)處理基于場(chǎng)和基于對(duì)象的世界視點(diǎn)間的豐富的相互連接的網(wǎng)絡(luò); ②把基于場(chǎng)和基于對(duì)象的模型, 以及用來(lái)處理這些模型的表現(xiàn)形式擴(kuò)展到時(shí)間領(lǐng)域; ③提供一種方法來(lái)發(fā)展時(shí)空范圍以及范圍內(nèi)存在的現(xiàn)象的不同模型, 尤其是對(duì)于那些諸如暴風(fēng)雪、洪水、野火等似乎既表現(xiàn)為對(duì)象性又表現(xiàn)為過(guò)程性的雙重性的現(xiàn)象.
2. 2 時(shí)空本體庫(kù)
由于時(shí)間與空間都屬于常識(shí)范疇, 是重要的常識(shí)概念, 因此, 任何重要的上層本體都必須考慮時(shí)間和空間的問(wèn)題. 目前已有的時(shí)空本體庫(kù)里一般是將時(shí)間本體與空間本體分開(kāi)建立. 比較大型的本體庫(kù)有斯坦福大學(xué)的P ro tégé本體庫(kù)[ 24 ]、CYC 上層本體庫(kù)[ 25 ] , IEEE 的標(biāo)準(zhǔn)上層本體工作組開(kāi)發(fā)的SUMO 本體[ 26 ]等. 其中P ro tégé本體庫(kù)中涉及到時(shí)間和空間本體的有NA SA 開(kāi)發(fā)的SW EET( Sem an t ic W eb fo r Earth and Environm en tal Term ino logy ) 本體系統(tǒng); O GC (Open G IS Con so rt ium ) 的地理標(biāo)記語(yǔ)言O(shè) GC 本體系統(tǒng); ISO的OWL 本體中包括地理信息空間框架( ISO 19107: 2003)、地理信息時(shí)間框架( ISO 19108:2002)、地理信息空間坐標(biāo)參考( ISO 19111: 2003)、地理信息空間地理標(biāo)記參考( ISO 19112: 2003) 等.比較常用的是以語(yǔ)言命名的DAML 時(shí)間本體和空間本體. 也有學(xué)者嘗試著對(duì)建立統(tǒng)一的時(shí)空本體提出了自己的構(gòu)想, 如胡鶴在其博士論文中利用OWL DL 對(duì)DAML 時(shí)間本體和空間本體進(jìn)行結(jié)合建立了統(tǒng)一的時(shí)空本體框架[ 27 ]. 此外, 還有一些小的時(shí)間本體、空間本體以及時(shí)空本體的存在.
2. 3 研究熱點(diǎn)
2. 3. 1時(shí)空本體建模的形式化語(yǔ)言與推理　
F rank 認(rèn)為本體需要形式化語(yǔ)言來(lái)描述, 并且這種語(yǔ)言應(yīng)該具有客觀的形式、明確的聲明性、類型化、自動(dòng)的一致性檢驗(yàn)機(jī)制以及可執(zhí)行性[ 17 ]. 研究時(shí)空本體的傳統(tǒng)方法主要是邏輯的方法. 且使用較多的是以一階謂詞邏輯為基礎(chǔ), 引入其他非經(jīng)典邏輯的方法. 例如,Wo lter 等人[ 28 ] (2000) 采用語(yǔ)義的方法, 將時(shí)態(tài)模型T 和空間模型S 結(jié)合成一個(gè)多維時(shí)空結(jié)構(gòu). 他們把時(shí)空解釋成時(shí)間和空間結(jié)構(gòu)的迪卡爾乘積, 并基于BRCC - 8 進(jìn)行時(shí)空表示, 構(gòu)造ST 0、ST 1、ST 2 這3 個(gè)時(shí)空邏輯. 對(duì)ST i 應(yīng)用模態(tài)算子□、◇得到STB i, 在STB i 上添加時(shí)間區(qū)域項(xiàng)得到STB i+ . Wo lter[ 29 ]等人(2002) 構(gòu)造了一階時(shí)空邏輯(FO ST ) , 并指出在基于無(wú)限時(shí)間流的拓?fù)鋾r(shí)態(tài)模型中, 由于時(shí)態(tài)操作符和作用于區(qū)域變量上的量詞導(dǎo)致FO ST 的可滿足問(wèn)題是不可判定的, 他們將BRCC- 8 嵌入到雙模態(tài)邏輯S4u 中(可判定的) , 然后再把S4u 嵌入到一階邏輯單變量子集中(N P- 完全的) , 構(gòu)造出命題時(shí)空語(yǔ)言(PST ) , 有關(guān)任意拓?fù)淠Ｐ椭械腜ST 公式可滿足性問(wèn)題的計(jì)算性質(zhì)還有待研究. 通過(guò)在BRCC- 8 中加入?yún)^(qū)間時(shí)態(tài)邏輯(ALL - 13) 得到ARCC- 8 邏輯. ARCC- 8公式在時(shí)態(tài)拓?fù)淠Ｐ椭惺荖 P 完全的. Bennet t 等人[ 30 ] (2002) 將命題時(shí)態(tài)邏輯PTL 和空間模態(tài)邏輯S4u 結(jié)合起來(lái), 形成了“二維”時(shí)空邏輯PSTL.
PSTL 是否可判定, 仍然是未解決的問(wèn)題, 但通過(guò)嵌入PSTL 到RCC8 空間邏輯, 能得到一些可判定的子系統(tǒng). M u ller[ 31 ] (2002) 把時(shí)間和空間看成同質(zhì)(homogeneity) 的, 以時(shí)空區(qū)域(時(shí)空歷史) 為基本實(shí)體, 在擴(kuò)展A sher 的空間邏輯公理集基礎(chǔ)上,定義了時(shí)序關(guān)系和時(shí)空約束, 建立了一階時(shí)空邏輯模型, 并基于該邏輯提出了有關(guān)運(yùn)動(dòng)的推理理論.隨著更易被人和機(jī)器理解的描述邏輯(DL ) 的出現(xiàn)與發(fā)展, Haarslev 在ALC (D) 的基礎(chǔ)上對(duì)描述邏輯進(jìn)行了擴(kuò)展. 他研究了ALCRP (D ) 理論作為地理信息系統(tǒng)領(lǐng)域的知識(shí)表示和查詢操作的基礎(chǔ), 通過(guò)具體領(lǐng)域和一個(gè)角色形成謂詞算子的結(jié)合, 把時(shí)間推理加入了空間和術(shù)語(yǔ)推理中, 克服了過(guò)去ALC(D) 只能進(jìn)行概念推理或只能進(jìn)行空間定性推理的局限性. 并且Haarslev 還證明了ALCRP (D ) 在具體的時(shí)空領(lǐng)域應(yīng)用中具有明顯的優(yōu)勢(shì)[ 32 ]. 該方法后來(lái)被Sw iss 國(guó)家基金委O FES 支助的部分歐洲Know ledgeW eb 和D IP 項(xiàng)目所采用.

2. 3. 2時(shí)空本體的粒度問(wèn)題　粒度是構(gòu)成完整的空間和時(shí)間數(shù)據(jù)所必需的, 粒度問(wèn)題是影響時(shí)空不確定性的關(guān)鍵因素. 大量的應(yīng)用要求事實(shí)以及其時(shí)空背景一起存儲(chǔ), 這就需要根據(jù)合適的粒度來(lái)表示. 并且, G IS 中時(shí)空數(shù)據(jù)可以用不同的粒度來(lái)記錄和查詢. 因此需要在不同粒度之間進(jìn)行轉(zhuǎn)化與合并. 目前已經(jīng)有許多學(xué)者分別研究了時(shí)間粒度和空間粒度的問(wèn)題. Bet t in i[ 33 ] 等人提出了形式化表示的時(shí)間粒度——日歷代數(shù)(Calendar A lgeb ra) , 并把它應(yīng)用到時(shí)間數(shù)據(jù)庫(kù)、時(shí)間CSP、時(shí)間數(shù)據(jù)挖掘等領(lǐng)域. 他將時(shí)間劃分為日歷法中的年、月、日、小時(shí)、分鐘等不同粒度. Wo rboys[ 34 ]等則研究了空間的粒度問(wèn)題. B it tner (2000) 采用了一個(gè)基于粗糙集理論的時(shí)間或空間粒度理論, 提出用大致位置的方法來(lái)表示近似空間區(qū)域[ 35 ] 或時(shí)間段[ 36 ]. Stell[ 37 ](2003) 對(duì)時(shí)空粒度的定性外延進(jìn)行了研究. 但是這些工作都沒(méi)有形式化理論來(lái)解決時(shí)空信息的多時(shí)空粒度問(wèn)題. B it tner 的理論只適合解決單一的時(shí)間或空間問(wèn)題, 而Stell 只進(jìn)行了描述, 沒(méi)有給出明確定義和操作. Sm ith 和B rogaard[ 38 ] 于2002 年在對(duì)L ew is 提出的個(gè)體與個(gè)體和的部分- 整體關(guān)系的分類進(jìn)行總結(jié)的基礎(chǔ)上提出了粒度劃分(granu lar part it ion). 該方法以集理論和部分- 整體理論為其理論基礎(chǔ), 可作為形式化本體的工具和人類認(rèn)知表現(xiàn)結(jié)構(gòu). 隨后Sm ith 和B it tner 又提出了粒度劃分的形式化理論[ 39 ] , 并針對(duì)時(shí)空本體SNA P和SPAN 提出了粒度時(shí)空本體SNA P 和SPAN [ 40 ].國(guó)內(nèi)也有部分學(xué)者提出了自己的觀點(diǎn), 王生生等人[ 41 ]提出了一個(gè)對(duì)于時(shí)空數(shù)據(jù)模型通用的支持多粒度和不確定性時(shí)空粒度的理論. 他主要是使用了時(shí)間粒度和空間粒度的乘積空間來(lái)表示時(shí)空粒度.也有人[ 22 ]提出了用于G IS 整合的時(shí)空語(yǔ)義粒度,即時(shí)空對(duì)象粒度本體與時(shí)空過(guò)程粒度本體, 二者都可以根據(jù)粗糙程度進(jìn)一步細(xì)分為良性粒度和粗糙粒度.
2. 3. 3時(shí)空本體的應(yīng)用　由于時(shí)空問(wèn)題普遍存在于各領(lǐng)域中, 因而時(shí)空本體的研究對(duì)于解決不同時(shí)空表示系統(tǒng)之間的交互、集成、共享、重用等有著重要的意義. 代寫(xiě)醫(yī)學(xué)論文 目前, 時(shí)空本體已經(jīng)引起了生物信息化、G IS、常識(shí)庫(kù)建造以及語(yǔ)義W eb 領(lǐng)域?qū)W者的廣泛關(guān)注, 并且在一些應(yīng)用領(lǐng)域已有一些實(shí)證研究. 但是,目前對(duì)于地理時(shí)空本體的應(yīng)用研究仍然處于探索階段, 主要用于時(shí)空推理方面, 例如, Kaupp inen 和Hyv nen 等[ 42 ]建立20 世紀(jì)到2004 年的芬蘭的時(shí)間區(qū)域本體, 他們使用了本體的時(shí)間序列模型來(lái)進(jìn)行推理以解決與歷史相關(guān)的數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息查詢問(wèn)題, 該方法成功的表示了芬蘭歷史地理區(qū)域隨時(shí)間演變的過(guò)程.
3 結(jié)論與展望
總的來(lái)說(shuō), 目前對(duì)于時(shí)空地理本體的研究, 仍然處于起步階段, 因而很多研究領(lǐng)域都存在亟待解決的問(wèn)題.
(1) 地理時(shí)空本體基元的選擇. 不同基元的選擇受人們對(duì)時(shí)空現(xiàn)象認(rèn)知的影響, 反過(guò)來(lái), 基元的選擇對(duì)于時(shí)空本體的形式化表示至關(guān)重要, 以不同基元為基礎(chǔ)的時(shí)空本體會(huì)影響人們對(duì)世界的進(jìn)一步認(rèn)知以及知識(shí)的交流. 目前對(duì)于時(shí)空本體基元的選擇仍未有統(tǒng)一看法.
(2) 地理時(shí)空本體的形式化表示以及時(shí)空本體的建立. 目前對(duì)時(shí)空本體采用的形式化工具多是基于一階謂詞邏輯的基礎(chǔ)上的, 而使用描述邏輯定義時(shí)空本體的工作仍較少. 因此應(yīng)該進(jìn)一步研究時(shí)空本體的形式化方法, 建立良性的形式化時(shí)空本體, 使得所建立的時(shí)空本體更適合于人們對(duì)時(shí)空常識(shí)的理解. 此外, 如何在建立的時(shí)空本體之間進(jìn)行轉(zhuǎn)化, 尤其是如何在以不同基元為基礎(chǔ)的時(shí)空本體之間進(jìn)行轉(zhuǎn)化與無(wú)縫結(jié)合也是個(gè)值得探索的問(wèn)題.
(3) 地理時(shí)空本體粒度的研究. 粒度的變化影響人們對(duì)地理時(shí)空的認(rèn)識(shí), 不同粒度下, 人們認(rèn)知的時(shí)空范圍大小與層次有所不同. 如何選擇適合人們不同視點(diǎn)需求并且易于在G IS 中表達(dá)的粒度是值得進(jìn)一步研究的課題.
(4) 地理時(shí)空本體與實(shí)際應(yīng)用. 時(shí)空本體是可應(yīng)用于各學(xué)科領(lǐng)域的頂級(jí)本體, 因此, 可以表達(dá)地理學(xué)領(lǐng)域與時(shí)空相關(guān)的一切地理現(xiàn)象. 但是, 目前對(duì)于地理時(shí)空本體的實(shí)際應(yīng)用研究尚不多, 代寫(xiě)工作總結(jié) 仍然處于探索階段. 因而, 應(yīng)該積極探索地理時(shí)空本體的廣泛應(yīng)用領(lǐng)域, 并建立與具體應(yīng)用領(lǐng)域相關(guān)的推理規(guī)則, 推理模型等, 以解決領(lǐng)域中的實(shí)際問(wèn)題.

參考文獻(xiàn):
[1 ] Bo rst W N. Construction of Engineering Onto logies [D ].Ph thesis, U niversity of Twenty, 1997.
[2 ]Pani A K, Bhattacharjee G P. Tempo ral rep resentation and reasoning in artificial intelligence: A review [ J ].M athematical and ComputerModelling, 2001, 34 (1ö2 ) : 55-80.
[ 3 ]M arcMoen, M ark Steedman. Tempo ralOnto logy in N atural L anguage [C ]ööP roceedings of the 25th annual meeting on A ssociation fo r Computational L inguistics. Stanfo rd,
Califo rnia. 1987: 127
[4 ]A llen J F. M aintaining know ledge about tempo ral intervals [J ]. Communications of the ACM , 1983, 26 (11) : 832-834.
[ 5 ] M atuszec D, Fmm T, F rltzson T, Overton C. Endpo int relations on tempo ral intervals [R ]. Technical Repo rt PRC- 2BS- 8810, PaohResearchCenter, Um sys Co rp, 1988.
[ 6 ] F rek sa C. Tempo ral reasoning based on sem i2intervals,A rtzficzal Intelligence[J ]. 1992, 54: 199-227,
[7 ] Kautz H A , L adk in P B. Integrating metric and qualitative tempo ral reasoning [ C ]ööP roceedings of AAA I291.A naheim, CA 1991: 241-246.
[ 8 ]M cCarthy J M , Hayes P. Some ph ilo soph ical p roblem s from standpo int of A I, M ach ine Intelligence [ J ]. 1969, 4: 463-502.
[ 9 ]Bruce B. A model fo r tempo ral references and its app lication m a question answering p rogram [J ]. A rtificial Intelligence,1972, 4: l-25.
[10 ] Kahn K M , Go rry G. M echanizing tempo ral know ledge [J ]. A rtificial Intelligence, 1977, 9: 872108.
[ 11 ] V ila L. A n analysis of the main app roaches to tempo ral reasoning in A I[R ]. Repo rt de Recerca IIIA , 1993.
[ 12 ] Cohn A G, Hazarika S M. Q ualitative spatial rep resentation and reasoning: A n overview [ J ].Fundamental Info rmatics, 2001, 46 (1ö2) : 1-29.
[ 13 ]RandellD, Cui Z, Cohn A. A spatial logic based on regions and connection [ C ]ööN ebel B, R ich C, Swartout W.P roceedings of the Know ledge Rep resentation and Reasoning. San M ateo: Mo rgan Kaufmann, 1992: 165-176.
[ 14 ] F rank A U. Q ualitative spatial reasoning about cardinal directions [C ]ööM ark D, W h ite D. P roceedings of the 7th . A ustrian Conference on A rtificial Intelligence. Baltimo re: Mo rgan Kaufmann, 1991: 157-167.
[ 15 ] Ch ristian F rek sa. U sing o rientation info rmation for qualitative spatial reasoning [C ]ööF rank AU , Campari I,Fo rmentiniU. P roceedings of the Int’l Conference on GIS. Berlin: Sp ringer2V erlag, 1992: 162-178.
[ 16 ] Goyal R, Egenhofer M J. Cardinal D irections between Extended Spatial Objects [ EBöOL ]. 2001. h ttp: öö spatial maine. eduö～maxöRJ36. h tm l.
[ 17 ]F rank A U. T iers of onto logy and consistency constraints in geograph ic info rmation system s [ J ]. International Journal of Geograph ical Info rmation Science, 2001, 15 (7) :667-678.
[ 18 ]F rank A U. A L inguistically Justified P ropo sal fo r a Spatio-Tempo ral Onto logy [ EBöOL ]. the P re-COS IT Wo rk shop on Fundamental Issues in Spatial and Geograph ical Onto logy. www. comp. leeds. ac. Uköbrandonö co sit03onto logyöpo sition- papersöF rank. doc
[ 19 ] Bittner T. Spatio-Tempo ral Onto logies. Repo rt in Wo rk shop on Geo2onto logy [ EBöOL ]. Ilk ley U K, 2002.h ttp: ööwww. comp. leeds. ac. uköB randonögeo2onto logy.
[ 20 ] Grenon P. The Fo rmal Onto logy of Spatio2Tempo ral Reality and its Fo rmalization, AAA I Technical Repo rt Series [ C ]öö2003 AAA I Sp ring Sympo sium on the Foundations and App lications of Spatio-Tempo ral Reasoning. Stanfo rd U niversity in Palo A lto, Califo rnia.
[ 21 ]Grenon P, Sm ith B. SNA P and SPAN: Towards Dynam ic Spatial Onto logy[J ]. Fo rthcom ing in Spatial Cognition and Computation, 2004, 4: 1.
[ 22 ] W ei Xu, Yong Q in, Hou2kuan Huang. Sp tio-Tempo ral Onto logy O riented to Geograph ic Info rmation System [C ]ööP roceedings of the Th ird International Conference on
M ach ine L earning and Cybernetics. Shanghai, 26～29 A ugust 2004.
[ 23 ] A ntony Galton. Desiderata fo r a Spatio2tempo ral Geo-onto logy [C ]ööKuhnW , Wo rboysM F, T impf S. Spatial Info rmation Theo ry: Foundations of Geograph ic Info rmation Science ( P roceedings of International Conference COS IT 2003, Kartause Ittingen, Sw itzerland,
Sep tember 2003 ). Sp ringer L ecture No tes in Computer Science, 2003: 1-12.
[ 24 ] P ro tégé[EBöOL ]. h ttp: ööp ro tege. stanfo rd. eduöp luginsö ow lö ow l2libraryö index. h tm l
[ 25 ]The CYC P ro ject [EBöO L ]. h ttp: ööwww. cyc. comö
[ 26 ]IEEE Standard Upper Onto logyWo rk ing Group [EBöO L ]. h ttp: öö suo. ieee. o rgö
[ 27 ]　胡　鶴. 本體方法及其時(shí)空推理應(yīng)用研究[D ]. 長(zhǎng)春: 吉林大學(xué), 2004.
[ 28 ] Wo lter F, Zakharyaschev F. Spatio-Tempo ral rep resentation and reasoning based on RCC28[C ]ööCohn AG, Giunch iglia F, Selman B. P roceddings of the 7th Conference on P rincip les of Know ledge Rep resentation and Reasoning. Breckenridge: Mo rgan Kaufmann, 2000: 3-14.
[ 29 ] Wo lter F, Zakharyaschev M. Q ualitative spatio-tempo ral rep resentation and reasoning: A computational perspective [ C ]ööL akemeyer G, N ebel B. Exp lo ring A rtificial Intelligence in theN ew M illenium. San F rancisco: Mo rgan Kaufmann, 2002: 175-216.
[ 30 ] M uller. Topo logical spatio-tempo ral reasoning and rep resentation [ J ]. Computational Intelligence, 2002, 18(3) : 420-450.
[ 31 ] Bennett B, Cohn G, Wo lter F, et al. M ulti-D imensional modal logic as a framewo rk fo r spatio-tempo ral reasoning [J ]. App lied Intelligence, 2002, 3 (4) : 239-251.
[32 ]Haarslev V , L utz C, M ller R. A Descrip tion Logic w ith Concrete Domains and a Ro lefo rm ing P redicate Operato r [J ]. Journal of Logic and Computation, 1999, 9 (3) : 351-384.
[ 33 ] Bettini C, De Sibi R. Symbo lic Rep resentation of U ser-Defined T ime Granularities[J ]. A nnals ofM athematics andA rtificial Intelligence, 2001, 30: 1-4.
[ 34 ]Wo rboysM F. Computation w ith imp recise geo spatial data [ J ]. Computer, Environment and U rban System s, 1998,22 (2) : 85-106.
[ 35 ] Bittner T, Stell J. Rough sets in App roximate spatial reasoning [ C ]ööP roceedings of RSCTC’2000. Berlin-Heidelberg Sp ringer2V erlag, 2000: 145-156.
[ 36 ]Bittner T. App roximate qualitative tempo ral reasoning[J ].AAA I, 2000: 200-215.
[ 37 ] John G Stell. Q ualitative extents fo r spatio-tempo ral granularity[J ]. Spatial Cognition and Computation, 2003,3 (2ö3) : 119-136.
[ 38 ]Sm ith B, Brogaard B. Q uantum mereo topo logy[J ]. A nnals ofM athematics and A rtificial intelligence, 2002, 36 (1ö2) :153-175.
[ 39 ] Bittner T, Sm ith B. A taxonomy of granular partitions [ C ]öö In Montello, D R. Spatial Info rmation Theo ry: Foundations of Geograph ic Info rmation Science, vo lume2205 of L ecture No tes in Computer Science. Berlin: Sp ringer-V erlag, 2001.
[ 40 ]Bittner T, Sm ith B. Granular Spatio2Tempo ral Onto logies [ C ]öö2003 AAA I Sympo sium: Foundations and App lications of Spatio2Tempo ral Reasoning ( FA STR ). AAA I P ress, 2003: 12-17.
[ 41 ] Sheng-sheng W ang, Da-you L iu, Zhe W ang. Spatio-Tempo ral Reasoning Based Spatio-Tempo ral Info rmation M anagementM iddleware[C ]ööT he Sixth A sia PacificW eb Conference (A PW eb). 2004: 436-441.
[ 42 ]Tom i Kaupp inen, Eero Hyv nen. Modeling and Reasoning about Changes in Onto logy T ime Series[EBöO L ]. h ttp: ööwww. cs. helsink i. fiöuöeahyvoneöpublicationsö2005ök luwer05. pdf.