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基于本体的农业资源地理信息服务技术 0 引言 农业资源是人们从事农业生产或农业经济活动时可利用资源的总和，主要包括农业自然资源和农业社会资源两部分: 农业自然资源指农业生产及其相关领域中可以利用的自然要素，如土壤、水、大气和生物等; 农业社会资源是指直接或间接对农业生产发挥作用的社会经济因素和社会生产成果，如农业人口、劳动力的数量和质量、农业技术装备以及交通运输、通讯、文教和卫生等农业基础设施等。 农业地理信息资源作为农业社会资源中的重要组成部分，其合理开发与可持续利用越来越受到关注。整合网络资源、农业地理信息资源和技术资源，并对农业资源进行统一管理能够为国家和地区农业决策提供有力支持。 地理信息技术在我国农业资源与环境领域中的应用非常广泛，越来越受到重视［1］。农业资源信息量大、变更复杂、存在地区多样性的特征，对地理信息技术提出了更高的要求。主要体现在以下4 个方面: 1) 为农业资源调查提供工具，管理大量的农业资源地理信息数据，实现地理信息数据的浏览、检索功能; 并通过农业资源分布图和正规的报表对农业资源数据进行直观的展示。 2) 为农业资源分析提供工具，通过地理信息技术对图形及数据进行重新处理和分析，将结果作为分析不同目标的基础。 3) 为农业生产管理提供工具，通过建立农业生产模型可以直接对农业生产过程进行细粒度的管理。 4) 为农业管理提供辅助决策工具，利用地理信息技术的模型功能、空间动态分析以及预测能力，与专家系统、智能决策支持及其它的现代技术有机结合，便于我国农业生产的管理和辅助决策。 在地理信息技术与各个领域结合并快速发展的几十年里，共享和互操作成为日益突出的问题。因此，基于Web Service 架构的地理信息服务技术应运而生。地理信息服务是为用户采集、加工、提供或管理地理信息的服务。地理信息服务应用广泛，成为交通、农业、土地和能源等领域的主要信息管理技术。作为成熟技术在实际的应用系统中得以应用，并且得到了国内外优秀的地理信息平台产品( ArcGIS，MapInfo， SuperMap 等) 的支持，成为目前地理信息应用的主要方式［2］。 笔者认为，将地理信息服务应用到农业资源管理，形成农业资源地理信息服务平台的重要需求包括以下方面: 1) 能够根据不同应用需求，通过简单易用的界面定制地理信息服务。 2) 具有自动和操作简单的数据处理方法。 3) 支持与其它本地或远程Internet 上的软件包和数据源之间的简单无缝集成和互操作; 能够引入专家知识，并根据需要修订分析和处理模型的参数。 4) 有较好的集成性和标准化，减少技术支持需求，投入和维护使用的成本低廉。 语义地理信息服务技术是解决农业资源管理中出现问题的有效解决方案。语义地理信息服务技术的分布式存储以及SOA 架构能够满足用户灵活定制服务的组合方案，适应不同的应用需求。同时，功能服务的可重用性提高也降低了应用开发的成本，并且提高了信息利用率。标注地理信息服务的语义信息加强了服务的可集成性，不仅仅实现了基于XML 数据结构层面的集成，更是实现了基于本体的语义层面的集成。 1 研究现状 目前，基于组件式GIS 服务技术的农业资源地理信息管理已经比较成熟，各大GIS 平台产品都支持为以REST 接口和OGC 标准的WMS，WFS，WCS 服务接口提供地理信息服务。但是通过语义描述的地理信息服务接口仍停留在框架和具体技术的研究讨论阶段。有的研究者从服务集成的角度去分析处理地理信息服务［3 － 4］; 不过，通过服务集成只是解决了服务之间的可集成性和互操作性，对于语义地理信息服务真正能够为应用提供灵活可定制的服务还需要解决服务的组合问题。利用语义服务的语义信息进行自动或半自动的组合是应用语义地理信息服务的关键技术问题，也是目前研究的热点问题。语义服务的组合研究大致包括3 个方向［5－6］: 一是借助流程语言描述服务组合模型［7］，帮助用户通过简单的操作就可以实现地理信息服务的生成、查询、组合和发布过程。二是借助形式化方法完成服务组合。借助本体对服务的服务能力描述文档、计算语义相似度，以完成服务发现和服务匹配［8］。服务能力描述文档通常包括服务的输入、输出、前提条件和产生结果( 简称IOPE)信息。针对服务能力描述文档或者单独为语义服务建立描述模型，基于文档的相似度［9］或者模型的相似度［10－11］使用改进的相似度度量方法［12］或者进行逻辑推理［13］完成服务匹配和组合。三是利用人工智能的方法辅助服务组合。通过引入遗传算法［14］和Petri 网结构［15］等人工智能方法以优化或者规划的思路完成服务的发现匹配和组合。 2 系统框架 为了提高农业资源相关地理信息的使用率和信息系统开发效率，提出了一种基于语义网技术的农业资源管理地理信息服务平台框架。如图1 所示，框