基于时空上下文迁移推理的灾害应急任务空间数据关联搜索研究

Geospatial data discovering and sharing technologies can provide a comprehensive platform for disaster monitoring, emergency response, and command decision-making. However, there is no support for disaster emergency task-semantic discovery in current geospatial data discovery approaches, and a lot of efforts need to be conducted to evaluate the search results, which hinders the quick response for disaster emergency task. Thus, in this research, we take the case data of disaster emergency task as the source of knowledge, and provides a disaster-chain coupled feature modeling method for disaster emergency task, which enrich the spatial-temporal and data semantic context. Then we proposed a spatial-temporally aware transfer inference method to establish the semantic link between disaster emergency task and geospatial data dynamically. And a transfer quality evaluating model is conducted to organize and resort geospatial data discovery results. The research achievements are expected to provide a quick access to geospatial data by disaster emergency tasks to enable quick response. Meanwhile, the related theories and methods about intelligent geospatial services will also be enriched by this research, which has important theoretical value and prospects.

空间数据的获取、共享服务能力是灾害监测评估、应急响应和指挥决策的重要保障。现有空间数据搜索方式是元数据关键词检索，不支持灾害应急任务的语义查询，且搜索结果需要大量筛选，导致准确获取所需空间数据非常困难，制约了空间数据对灾害应急任务的快速响应。本课题以灾害应急任务样例数据为知识源，通过耦合灾害链的灾害应急任务特征建模丰富其时空和数据语义上下文，提出顾及时空特征的迁移推理方法动态建立灾害应急任务与空间数据之间的语义关联，并构建迁移质量评估模型对搜索结果进行分组排序，最终实现通过灾害应急任务直接、快速、准确地获取所需空间数据。本研究不仅可提升空间数据在灾害应急任务中的快速响应能力，还可推广至各类空间信息服务中，具有重要的理论研究价值和应用前景。

灾害应急任务通常需要多源空间数据协同以宏观、综合、动态、快速、准确地获取自然灾害信息，通过任务直接获取所需的空间数据对快速响应灾害应急任务具有重要意义。本课题针对灾害应急任务与空间数据之间的语义鸿沟问题，引入迁移学习和语义推理来动态构建灾害应急任务与空间数据之间的语义关联，实现通过灾害应急任务直接获取所需空间数据。项目取得以下成果：1）建立了基于样例的灾害应急任务知识表征方法，构建了灾害应急任务样例结构模型，包含时间、空间、灾害应急任务、使用的空间数据、达到的效果五个元素，并对各要素进行了本体语义特征建模，实现了灾害应急任务样例的语义表征；2）建立了基于迁移推理的灾害应急任务与空间数据语义关联动态构建方法，首先建立了基于时间、空间和灾害应急任务语义相似性的样例可迁移性评价模型，然后基于样例之间的差异信息获取样例迁移知识，建立了基于关联知识的灾害应急任务样例迁移方法，最后扩展了样例检索网络建立了空间样例检索网络，实现了灾害应急任务样例的快速检索和迁移；3）建立了处理模型驱动的空间数据检索结果分组及排序模型，依据处理模型中的输入对空间数据搜索结果进行分组，并提出了迁移质量评估模型对迁移后样例的空间数据进行打分，实现空间数据搜索结果的排序；4）研制了原型系统对各关键技术进行验证。项目研究成果不仅可支持灾害应急任务自动高效的获取所需空间数据，增强空间数据的服务能力，还可进一步推广至其他应用领域，应用于各类空间信息基础设施中，提高空间信息智能化服务水平。