一种基于本体模型的Geodatabase到地理OWL文件的转换方法与流程

文档序号：12124163阅读：316来源：国知局

本发明涉及地理数据处理领域，尤其是涉及一种基于本体模型的将地理空间数据库Geodatabase中的信息转换成地理OWL文件的方法。

背景技术：

随着计算机技术的迅猛发展，地理信息在网络环境中呈现出爆炸的局面。海量的地理信息呈现出多样性，在体系和结构上存在差异化，而这不利于地理信息之间的共享。而且地理信息的表达注重结构而忽略语义，也不利于知识层面的地理信息服务。

本体是共享概念模型的明确的形式化规范说明；地理本体是指将信息本体应用于地学领域，将与地理科学领域相关的知识和信息抽象成按照一定关系由若干具有共识对象构成的对象体系，并进行概念化处理及明确定义。构建地理本体最终是为了实现地理信息的知识重用和共享。

OWL（Web Ontology Language，网络本体语言）是万维网联盟W3C开发的以描述逻辑为逻辑基础对本体进行语义描述的一种网络本体语言，采用 XML等各种语法形式表示描述逻辑本体知识库，具有人机可读的特点，因此语义Web采用 OWL 来表达描述逻辑本体。基于OWL的地理本体具有很强的语义表达能力，可以挖掘地理本体中蕴含的丰富信息。利用地理本体可以描述网络地理信息的内容，提高检索效率，还可以定性推理空间对象间的空间关系。因此需要一种方法将地理空间数据库中的信息转换为地理OWL文件。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于本体模型的Geodatabase到地理OWL文件的转换方法，将计算机无法理解，且缺乏语义和无法共享的地理空间数据库中的信息转换成人机可读的地理OWL文件，以便于实现地理信息的知识重用和共享。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种基于本体模型的Geodatabase到地理OWL文件的转换方法，具体包括如下具体步骤：

S1用本体编辑工具Protégé构建一个地理本体OWL文件的模型；

S2在Java工作环境下加载GDAL驱动，并根据GDB文件路径获取GDB数据源；

S3利用GDAL解析GDB；读取GDB基本信息和GDB类个体；遍历图层读取图层信息和图层类个体；在每个图层里遍历要素，读取要素信息和要素类个体；

S4调用jena，根据步骤S3中GDAL解析GDB获得的信息和S1中构建的地理本体OWL文件的模型生成地理OWL文件，地理OWL文件通过文件输出流输出。

与现有技术相比，本发明的优点在于通过创建地理本体OWL文件的模型，在Java工作环境下调用GDAL和jena对GDB中计算机无法理解且缺乏语义和无法共享的信息进行解析和转换，生成并输出人机可读的地理OWL文件，从而方便地理信息的知识重用和共享。

其中，步骤S1所述地理本体OWL文件的模型包括类、对象属性和数据属性，以及对象属性和数据属性的domain和range；所述类有图层、要素、要素属性定义、要素坐标定义、FIELD、GDB和GeoBOX。

其中，所述GDB基本信息包括GDB名称和图层个数；所述图层信息包括图层名和要素个数；所述要素信息包括属性字段个数和几何类型。

其中，步骤S4的具体内容如下：先对每个图层创建一个OntModel和文件输出流，文件输出流中写有该图层对应的OntModel；然后OntModel读取步骤S1构建的地理本体OWL文件的模型；再根据GDAL解析GDB获得的信息，查询得到地理本体OWL文件的模型中相应的类、对象属性和数据属性；再接着创建相应类的实例，在实例下添加相应的对象属性和数据属性及对象属性和数据属性的属性值。

其中，在实例下添加相应的对象属性和数据属性及对象属性和数据属性的属性值的具体步骤为：

①获取OntModel中GeoBOX类和相应属性，将GDB获取的相应值，添加到GeoBOX实例相应属性值中；

②获取OntModel中FIELD类和相应属性，将GDB获取的相应值，添加到FIELD的相应属性值中；

③获取OntModel中FEATURE类和要素信息属性和坐标属性，将GDB获取的相应值和相应的FIELD、GeoBOX实例，添加到FEATURE的这些相应属性值中；

④获取OntModel中FIELDDEFN类和相应属性，将GDB获取的相应值，添加FIELDDEFN实例的相应属性值中；

⑤获取OntModel模型中GEODEFN类和相应属性，将GDB获取的相应值，添加到GEODEFN实例的相应属性值中；

⑥获取OntModel中LAYER类和相应属性，将GDB获取的相应值和FEATUREDEFN、GEODEFN、FEATURE实例，添加到LAYER实例的相应属性值中；

获取OntModel中GDB类和相应属性，将GDB获取的相应值和LAYER实例，添加到GDB实例的相应属性值中。

其中，输出的地理OWL文件的文件名为相应的图层名，输出的地理OWL文件的后缀为owl。

其中，Java工作环境的搭建过程如下：下载GDAL的源码，然后根据计算机的系统编译Java版本的GDAL，生成Java版本GDAL的jar文件和dll文件；下载jena的jar包，将Java版本GDAL的jar文件及dll文件和jena的jar包导入到Java编程环境中。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。

本优选实施例为一种基于本体模型的Geodatabase到地理OWL文件的转换方法，具体包括如下具体步骤：

S1应用本体编辑工具Protégé构建一个地理本体OWL文件的模型。其中，地理本体OWL文件的模型中包括类、对象属性和数据属性，以及对象属性和数据属性的domain（域）和range（范围）；其中类为图层（LAYER）、要素（FEATURE）、要素属性定义（FIELDDEFN）、要素坐标定义（GEODEFN）、FIELD（属性）、GDB和GeoBOX（数据集覆盖的地理范围）这7个类，7个类之间是平行的关系，每个类又包含各自的一些数据属性。

S2在Java工作环境下，在Java编程工具中加载GDAL驱动，并根据GDB文件路径获取GDB数据源。其中，Java工作环境的搭建过程如下：首选下载并安装开源工具SWIG和JRE（Java Runtime Environment，Java运行环境），并下载和解压软件编译、测试、部署等联系在一起加以自动化的工具ANT；然后下载GDAL（Geospatial Data Abstraction Library，开源栅格空间数据转换库）的源码，根据计算机的系统编译Java版本的GDAL，生成Java版本GDAL的jar文件和dll文件；再接着下载jena的jar包，并将Java版本GDAL的jar文件及dll文件和jena的jar包导入到Java编程环境中。

S3利用GDAL解析GDB；读取GDB基本信息和GDB类个体；遍历图层，读取图层信息和图层类个体；在每个图层里遍历要素，读取要素信息和要素类个体。其中，GDB基本信息包括GDB名称和图层个数；所述图层信息包括图层名和要素个数；所述要素信息包括属性字段个数和几何类型。每个要素又有数据属性和几何特征以及外包矩形；每个要素包含的属性可能不同，个数也可能不同，但是用GDAL就能遍历属性，而不用担心不同要素有着不同的属性。每个要素的外包矩形是用外包矩形的左上坐标记为A（LEFT，TOP）和右下坐标记为B（RIGHT，BOTTOM）中的4个坐标点LEFT，TOP，RIGHT，BOTTOM来表示的。

S4调用jena，根据步骤S3中GDAL解析GDB获得的信息和S1中构建的地理本体OWL文件的模型生成地理OWL文件，地理OWL文件通过文件输出流输出。具体过程如下：先对每个图层创建一个OntModel（本体模型）和文件输出流，文件输出流中写有该图层对应的OntModel；然后OntModel读入步骤S1构建的地理本体OWL文件的模型，生成地理OWL文件模型；再根据GDAL解析GDB获得的信息，查询得到地理OWL文件模型中相应的类、对象属性和数据属性；再接着创建相应类的实例，在实例下添加相应的对象属性和数据属性及对象属性和数据属性的属性值，生成地理OWL文件；地理OWL文件根据文件输出流输出到本地路径下。其中，输出的地理OWL文件的文件名为相应的图层名，输出的地理OWL文件的后缀为owl。