領(lǐng)域本體構(gòu)建 [旅游領(lǐng)域本體的構(gòu)建與應(yīng)用研究]

　　[摘要]在研究幾種典型本體構(gòu)建方法的基礎(chǔ)上，提出一種全新的領(lǐng)域本體構(gòu)建方案。該方案把應(yīng)用案例作為本體構(gòu)建的數(shù)據(jù)源和本體實(shí)用性檢驗(yàn)的用例，詳細(xì)給出利用該方案構(gòu)建旅游領(lǐng)域本體的步驟和細(xì)節(jié)，實(shí)踐表明該方案具有很強(qiáng)的可操作性和實(shí)用性。將旅游領(lǐng)域本體應(yīng)用于建設(shè)基于ontology的旅游線路自動(dòng)生成系統(tǒng)和基于語義的旅游電子商務(wù)平臺(tái)兩個(gè)方面，并給出前者的系統(tǒng)模型與后者的系統(tǒng)框架。
　　[關(guān)鍵詞]旅游　本體　方案　應(yīng)用　模型
　　[分類號(hào)]TP391
　　
　　旅游業(yè)是一個(gè)綜合性產(chǎn)業(yè)，涉及吃、住、行、游、購、娛等多方面。旅游信息具有涉及面廣、信息量大、比較分散、時(shí)空性強(qiáng)等特點(diǎn)，而目前的旅游信息資源建設(shè)存在技術(shù)手段落后、缺乏一致性、缺乏廣泛共享、信息服務(wù)自動(dòng)化和智能化程度低等缺點(diǎn)。中國是旅游資源大國，旅游產(chǎn)業(yè)信息化建設(shè)嚴(yán)重落后于市場(chǎng)發(fā)展的需要，迫切需要提高旅游服務(wù)質(zhì)量以及旅游服務(wù)的自動(dòng)化和智能化程度。通過構(gòu)建旅游領(lǐng)域的基礎(chǔ)知識(shí)庫一本體，并利用本體開發(fā)基于語義Web服務(wù)的旅游服務(wù)和旅游電子商務(wù)平臺(tái)是一種較先進(jìn)的解決方案。
　　
　　1　本體構(gòu)建方法
　　
　　1.1　本體
　　本體最早是一個(gè)哲學(xué)的范疇，本體在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中的定義也有多種，其中1991年Neches等人最早給出了一個(gè)定義：構(gòu)成相關(guān)領(lǐng)域詞匯的基本術(shù)語和關(guān)系，以及利用這些術(shù)語和關(guān)系構(gòu)成的規(guī)定這些詞匯外延的規(guī)則定義。Perez等人用分類法組織了本體，歸納出5個(gè)基本的建模元語：類或概念、關(guān)系、函數(shù)、公理和實(shí)例。本體一般可分為元本體、通用本體、領(lǐng)域本體和應(yīng)用本體等多種本體。本體的描述語言有非形式化語言、半非形式化語言、半形式化語言和形式化語言，在本項(xiàng)目中采用OWL。本體開發(fā)工具有OntoEdit、Onto-lingua、Prot6g6等。本體在知識(shí)檢索中具有廣泛的應(yīng)用，在語義Web中也具有非常重要的地位，同時(shí)本體為語義化Web服務(wù)和電子商務(wù)平臺(tái)提供了語義支持。
　　　
　　1.2　常見的領(lǐng)域本體構(gòu)建方法
　　目前尚無構(gòu)建本體的標(biāo)準(zhǔn)方案，許多學(xué)者在自己的研究項(xiàng)目中都提出了相應(yīng)的本體構(gòu)建方案。文獻(xiàn)中介紹了7種比較有影響的方法：IDEF5法、TOVE法、METHONTOLOGY法、骨架法、SENSUS法、KACTUS法和七步法。這些方法各有千秋，沒有一種方法是完備的。
　　
　　1.3　基于應(yīng)用案例的領(lǐng)域本體構(gòu)建方案
　　筆者通過對(duì)上述方法進(jìn)行仔細(xì)比較研究后，充分從應(yīng)用領(lǐng)域角度出發(fā)，在實(shí)踐中提出一種基于應(yīng)用案例的領(lǐng)域本體構(gòu)建方案，如圖1所示：
　　
　　該方案分4個(gè)階段：第一個(gè)階段是在確定應(yīng)用領(lǐng)域和范圍之后通過激發(fā)應(yīng)用案例進(jìn)行數(shù)據(jù)收集與分析，這個(gè)階段往往需要進(jìn)行多次案例激發(fā)才能完成；第二階段是對(duì)收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行概念化并開發(fā)初始本體，概念化和初始本體設(shè)計(jì)是一個(gè)反復(fù)的過程；第三階段在初始本體確定后通過多應(yīng)用案例檢驗(yàn)，根據(jù)檢驗(yàn)所得的統(tǒng)計(jì)結(jié)果對(duì)本體做進(jìn)一步的調(diào)整和改進(jìn)；第四階段是本體維護(hù)和應(yīng)用開發(fā)。
　　這里對(duì)該方案做出說明：①通過激發(fā)實(shí)際的領(lǐng)域應(yīng)用案例進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和分析，避免了無源之水和沒有應(yīng)用背景的本體開發(fā)，當(dāng)然效果的好壞在很大程度上由開發(fā)者的經(jīng)驗(yàn)和領(lǐng)域?qū)＜业膮⑴c情況所決定；②初始本體開發(fā)時(shí)一定要考察復(fù)用已有本體中的概念和屬性的可能性；③初始本體設(shè)計(jì)完后遵照Gruber在1995年提出的5條規(guī)則進(jìn)行評(píng)價(jià)，在符合要求后才允許進(jìn)入下一階段；④在第三階段通過多應(yīng)用案例進(jìn)行檢驗(yàn)?zāi)軌虮苊忾_發(fā)的本體過分抽象化，以提高本體的實(shí)用性；⑤通過前面的工作將得到一個(gè)符合標(biāo)準(zhǔn)并且實(shí)用的領(lǐng)域本體，同時(shí)在進(jìn)行本體應(yīng)用開發(fā)過程中還可進(jìn)一步維護(hù)本體。
　　
　　2　旅游領(lǐng)域本體的構(gòu)建
　　
　　旅游領(lǐng)域本體的構(gòu)建遵循上述新方案，旅游行業(yè)最重要的商業(yè)活動(dòng)包含于三個(gè)方面：①游客與旅行社之間；②旅行社之間；③旅行社與其他相關(guān)旅游機(jī)構(gòu)(如交通運(yùn)輸公司、賓館酒店、景區(qū)、購物點(diǎn)、保險(xiǎn)公司等)之間。旅游領(lǐng)域本體的應(yīng)用范圍就是為旅游行業(yè)的商業(yè)活動(dòng)提供知識(shí)支持，從而達(dá)到旅游信息的一致性和充分共享，并且為建設(shè)自動(dòng)化和智能化程度高的旅游電子商務(wù)平臺(tái)打下語義基礎(chǔ)。
　　
　　2.1　激發(fā)應(yīng)用案例與數(shù)據(jù)收集
　　案例(一)：某游客想在即將到來的國慶長假期間到外地旅游，于是他來到當(dāng)?shù)丶茁眯猩�，旅行社的組團(tuán)部負(fù)責(zé)人熱情地接待他并推薦一些行程，最終該游客選擇“昆明、麗江四飛六日游”。國慶很快到來，該游客愉快地度過了一個(gè)長假，旅游結(jié)束回家休息一天準(zhǔn)備接下來的工作。
　　案例(二)：乙旅行社準(zhǔn)備整合推銷當(dāng)?shù)芈糜钨Y源，便與當(dāng)?shù)芈糜尉皡^(qū)的經(jīng)營單位和交通食宿企業(yè)聯(lián)系，制定具有當(dāng)?shù)靥厣�的地接方案�?
　　案例(三)：乙旅行社將制定好的地接方案?jìng)鹘o外地的丙旅行社，邀請(qǐng)聯(lián)合推銷乙所在地的旅游資源，雙方商談了具體的合作事宜。丙旅行社結(jié)合本地區(qū)到乙旅行社所在地的交通、食宿等具體情況制定了幾套行程方案，并有針對(duì)性地向當(dāng)?shù)芈糜慰驮词袌?chǎng)進(jìn)行推廣。
　　篇幅有限，以上案例均省略了大量具體信息。通過充分地激發(fā)一定數(shù)量而又具有旅游行業(yè)代表性的應(yīng)用案例，開發(fā)人員能夠掌握足夠的、關(guān)于旅游領(lǐng)域的原始數(shù)據(jù)。
　　這些應(yīng)用案例通常以文檔的形式存儲(chǔ)，接下來的重要工作就是從這些文檔中收集和分析出有用的數(shù)據(jù)。可采用人工或半自動(dòng)化的工具從文檔中提取出重要的詞匯、術(shù)語。從上述的部分案例中提取出這樣一些重要術(shù)語：游客、導(dǎo)游、旅行社、法人、組團(tuán)部、地接部、旅游團(tuán)、行程、旅游資源、景區(qū)、景點(diǎn)、企業(yè)、交通、食宿、旅游線路、地接方案、日期、時(shí)間、制定、選擇、執(zhí)行、合作、利用、具有、隸屬于等和其他大量實(shí)例數(shù)據(jù)，如旅行社名稱、游客姓名等。
　　
　　2.2　概念化
　　根據(jù)上面收集的重要術(shù)語和實(shí)例數(shù)據(jù)，在旅游領(lǐng)域?qū)＜业膮⑴c下，對(duì)旅游領(lǐng)域的知識(shí)進(jìn)行概念化并建模。圖2給出了旅游領(lǐng)域頂層概念模型，圖3給出了部分底層概念模型。
　　
　　2.3　初始本體設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)
　　根據(jù)概念化所得的概念模型就可以進(jìn)行初始本體設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)前需選定本體描述語言和本體設(shè)計(jì)工具，本項(xiàng)目相應(yīng)采用OWL和Prot6g63.3.1進(jìn)行本體開發(fā)。需要完成以下工作：①設(shè)計(jì)類和類的層次(核心類層次參見圖4)；②設(shè)計(jì)類的屬性(部分主要屬性參見表1)；③設(shè)計(jì)屬性的Facets(部分屬性的Facets參見表2)；④實(shí)例化。在設(shè)計(jì)過程中尤其要注意復(fù)用已有本體中的慨念和屬性，如時(shí)間、地址、價(jià)格、簡單數(shù)據(jù)類型等。
　　初始本體設(shè)計(jì)完成后進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)可采用Grubel的五條規(guī)則：明確性和客觀性、完全性、一致性、最大單調(diào)可擴(kuò)展性、最小承諾。如果不滿足，就對(duì)概念模型進(jìn)行調(diào)整并重新設(shè)計(jì)初始本體直到滿足上述五條規(guī)則為止。
　　
　　2.4　本體檢驗(yàn)與改進(jìn)
　　領(lǐng)域本體主要應(yīng)用于本領(lǐng)域的實(shí)踐應(yīng)用案例中，這借鑒于“從實(shí)踐中來到實(shí)踐中去”的哲學(xué)思想。在 開發(fā)旅游領(lǐng)域本體之初激發(fā)了許多應(yīng)用案例，并從中提取并設(shè)計(jì)初始本體。這里反過來把設(shè)計(jì)好的本體應(yīng)用于新的應(yīng)用案例來檢驗(yàn)本體的實(shí)用性，在檢驗(yàn)過程中對(duì)初始本體進(jìn)行調(diào)整和改進(jìn)，并最終得到完善的旅游領(lǐng)域本體。
　　
　　3　旅游領(lǐng)域本體的應(yīng)用探索
　　
　　本體不僅能應(yīng)用于信息系統(tǒng)的建設(shè)，而且成為語義Web解決語義層次上Web信息共享和交換的基礎(chǔ)。本項(xiàng)目中構(gòu)建的旅游領(lǐng)域本體主要應(yīng)用于兩個(gè)方面：①為建設(shè)基于Ontology的旅游線路自動(dòng)生成系統(tǒng)提供本體支持；②為建設(shè)基于語義的旅游電子商務(wù)平臺(tái)提供語義支持。
　　
　　3.1　基于Ontology的旅游線路自動(dòng)生成系統(tǒng)
　　在傳統(tǒng)模式中，旅游線路是由旅行社相關(guān)工作人員利用交通服務(wù)、食宿服務(wù)和旅游資源合理設(shè)計(jì)出符合現(xiàn)實(shí)操作的旅游行程并計(jì)算出成本價(jià)而產(chǎn)生的�？疾煺麄�(gè)產(chǎn)生過程幾乎是全手工式的，這浪費(fèi)了大量的人力資源和時(shí)間，同時(shí)還可能錯(cuò)過許多潛在的旅游線路所帶來的商機(jī)。通過旅游領(lǐng)域本體對(duì)旅游行業(yè)的相關(guān)信息和資源做出規(guī)范化的定義后，旅游線路的自動(dòng)生成有了語義的基礎(chǔ)保障，系統(tǒng)的模型如圖5所示：
　　
　　
　　
　　
　　
　　3.2　基于語義的旅游電子商務(wù)平臺(tái)
　　目前旅游商務(wù)活動(dòng)以人工方式為主，而旅行社扮演一種人工組裝車間的角色，在現(xiàn)代信息技術(shù)時(shí)代旅行社的功能和存在價(jià)值受到較大沖擊。基于語義的旅游電子商務(wù)平臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)電子旅行社的功能，取代旅行社的人工操作模式，最終實(shí)現(xiàn)旅游商務(wù)活動(dòng)的自動(dòng)化和智能化。游客能夠通過平臺(tái)提供的旅游線路自動(dòng)生成服務(wù)定制個(gè)性化的旅游線路，整個(gè)旅游過程中所需的諸如交通、食宿等其他服務(wù)的具體信息能夠準(zhǔn)確合成到旅游線路的行程安排之中。如圖6所示：
　　
　　
　　4　結(jié)語
　　
　　本文提出一種基于應(yīng)用案例的領(lǐng)域本體構(gòu)建方案，通過構(gòu)建旅游領(lǐng)域本體的實(shí)踐表明該方案有如下獨(dú)特之處和優(yōu)點(diǎn)：①通過激發(fā)應(yīng)用案例進(jìn)行數(shù)據(jù)收集與分析。這樣做針對(duì)性更強(qiáng)，避免了無效數(shù)據(jù)干擾的同時(shí)也減小了數(shù)據(jù)源的空間，提高了數(shù)據(jù)收集的速度。②利用Gibber五條規(guī)則對(duì)“初始本體”進(jìn)行檢驗(yàn)。在其他方案如骨架法中往往只在本體構(gòu)建后期進(jìn)行檢驗(yàn)，而此時(shí)本體體積龐大，不易發(fā)現(xiàn)問題，出錯(cuò)修改的開銷較高。然而處于本體構(gòu)建初期的“初始本體”體積較小，此時(shí)檢驗(yàn)容易發(fā)現(xiàn)問題，對(duì)其調(diào)整修改的開銷也較小。③利用應(yīng)用案例對(duì)“生成本體”再次進(jìn)行應(yīng)用性檢驗(yàn)。很多方案如METHONTOLOG法對(duì)生成本體檢驗(yàn)的目的不明確，用例不科學(xué)。而這里的檢驗(yàn)?zāi)康拿鞔_即為應(yīng)用服務(wù)，用例科學(xué)即應(yīng)用案例，這增強(qiáng)了本體的實(shí)用性。④該方案每一個(gè)階段的任務(wù)明確、管理規(guī)范。方案分成四個(gè)階段，每個(gè)階段的工作劃分清晰，開發(fā)者容易根據(jù)任務(wù)要求規(guī)范地完成每一個(gè)具體流程，體現(xiàn)了可操作性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。
　　旅游業(yè)通過全球范圍內(nèi)的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)作，旅游交易需要眾多參與者(用戶、軟件代理以及大型信息系統(tǒng))的緊密協(xié)作才能完成。旅游領(lǐng)域本體能為這些參與者提供知識(shí)基礎(chǔ)以達(dá)成對(duì)旅游信息組織結(jié)構(gòu)的共同理解和認(rèn)知，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)多方(用戶間、軟件代理間以及用戶與軟件代理間)的無障礙信息交互和無縫交易協(xié)作成為現(xiàn)實(shí)。旅游領(lǐng)域本體的上述功效為旅游知識(shí)管理、旅游信息資源規(guī)劃、旅游信息智能檢索系統(tǒng)設(shè)計(jì)等方面提供了保障。本文在建設(shè)基于Ontology的旅游線路自動(dòng)生成系統(tǒng)和基于語義的電子商務(wù)平臺(tái)兩個(gè)方面進(jìn)行了初步探索并給出了系統(tǒng)框架，這為提高旅游服務(wù)質(zhì)量及其自動(dòng)化和智能化程度提供了一種先進(jìn)的解決方案，也為旅游業(yè)信息化建沒指明了方向。同時(shí)，這也為其他行業(yè)實(shí)現(xiàn)知識(shí)共享、交易的自動(dòng)化和智能化提供了參考。

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