基于邯鄲市的旅游本體構(gòu)建研究

張宇飛 李騰 賈東立

摘要：針對(duì)旅游領(lǐng)域信息過載、語義異構(gòu)的問題，該文以“邯鄲市”為例研究了旅游本體構(gòu)建工作。首先將本體的概念進(jìn)行了介紹、將幾種目前比較具有代表性的本體描述語言和本體構(gòu)建做出了研究和對(duì)比;然后選擇參考醫(yī)學(xué)領(lǐng)域運(yùn)用較多的“七步法”、采用斯坦福大學(xué)醫(yī)學(xué)院開發(fā)的Protege本體編輯軟件，經(jīng)過旅游領(lǐng)域內(nèi)類（Classes）的定義、類之間層級(jí)關(guān)系和各類具體屬性的定義以及為各個(gè)類添加實(shí)例幾個(gè)步驟，完成了邯鄲市旅游本體構(gòu)建。文章通過本體技術(shù)將旅游信息進(jìn)行合理的整合，完善地解決了語義異構(gòu)問題，極大地提高了搜索效率。

關(guān)鍵詞：旅游;本體構(gòu)建;七步法;Protege

中圖分類號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2020）27-0238-03

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

1 背景

隨著信息時(shí)代的到來，人們的生活方式逐步發(fā)生著翻天覆地的變化。就旅游領(lǐng)域來講，海量的網(wǎng)絡(luò)資源可以向游客提供多方面關(guān)于景區(qū)的數(shù)據(jù)，這在方便游客掌握景區(qū)信息的同時(shí)也強(qiáng)有力地推動(dòng)著旅游業(yè)的蓬勃發(fā)展。然而，目前的市場(chǎng)情況卻是由于搜索引擎和旅游類垂直網(wǎng)站種類繁多，其中提供的信息又無法做到精確及統(tǒng)一，進(jìn)而導(dǎo)致了信息過載、語義異構(gòu)等問題不斷浮出水面。對(duì)此本文提出關(guān)鍵的解決方案，即構(gòu)建完整的旅游本體[1]。

本文不僅從本體的概念、描述本體的語言和構(gòu)建本體的方法幾方面對(duì)本體技術(shù)進(jìn)行了知識(shí)層面的介紹，還參考“七步法”、選擇Prot696本體編輯軟件，以“邯鄲市”為例構(gòu)建了邯鄲市旅游領(lǐng)域的本體，實(shí)現(xiàn)了本體技術(shù)從知識(shí)層面向?qū)嶋H應(yīng)用層面的延展。本文對(duì)于邯鄲市旅游領(lǐng)域本體構(gòu)建的基本流程如下，首先對(duì)旅游領(lǐng)域中的景區(qū)、地址、餐飲、住宿、等級(jí)五大父類以及各父類的下級(jí)子類進(jìn)行定義，然后將各類的重要屬性和類與類之間的關(guān)鍵關(guān)系進(jìn)行描述和定義，最后為添加實(shí)例步驟，確保為每一個(gè)類都添加至少一個(gè)具體實(shí)例，使旅游領(lǐng)域本體的構(gòu)建工作得以順利完成。

2 本體技術(shù)的研究

2.1本體的概念

本體（ Ontology） -詞是在17世紀(jì)首次出現(xiàn)的，在哲學(xué)領(lǐng)域表示對(duì)現(xiàn)實(shí)世界中的客觀事物進(jìn)行的描述。隨著時(shí)代的迅速發(fā)展，本體概念不再局限于哲學(xué)范疇，從20世紀(jì)90年代開始，信息科學(xué)領(lǐng)域的學(xué)者不斷對(duì)其進(jìn)行研究與應(yīng)用。然而該領(lǐng)域的不同專家對(duì)于“本體”給出了多個(gè)版本的定義，其中認(rèn)可度較高的是格魯伯（ Gruber）教授提出的觀點(diǎn)[2]，即“本體論是對(duì)概念化的精確描述，用于描述事物的本質(zhì)”。

對(duì)于本體的表示形式，最常見的是被表示成{C，R，P，C，I）的五元組形式[3]，現(xiàn)將各要素的具體含義解釋如下。

1）概念（ Concept），或稱為類（Class）：在客觀世界中，任何事物都可以定義成一個(gè)類。比如在旅游領(lǐng)域可以將旅游景區(qū)作為一個(gè)類，也可以將景區(qū)所在的地區(qū)作為一個(gè)類。

2）關(guān)系（ Relation）：用于連接兩種類，表示類與類之間的相互聯(lián)系。比如京娘湖位于武安市，其中京娘湖屬于景區(qū)類，武安市屬于地區(qū)類，那么“位于”即景區(qū)類與地區(qū)類之間的關(guān)系。

3）屬性（ Property）：任何一類事物都有它自身的特征，屬性即用于描述事物的這些具體特征。比如景區(qū)的屬性有景區(qū)名稱、景區(qū)的建立時(shí)間等等。

4）約束（ Constraint）：用于在本體構(gòu)建時(shí)，對(duì)于事物屬性的取值范圍、取值類型以及對(duì)實(shí)例選取的一些限制條件。比如對(duì)于景區(qū)門票這一屬性，必須限制為數(shù)字類型并且其單位規(guī)定為‘元。

5）實(shí)例（Individuals）：表示每個(gè)類中包含的具體對(duì)象，每個(gè)實(shí)例都擁有其所屬類的所有屬性和關(guān)系。例如京娘湖、叢臺(tái)公園都是景區(qū)類的實(shí)例，武安市、叢臺(tái)區(qū)都是地區(qū)類的實(shí)例。

2.2 本體的描述語言

隨著各領(lǐng)域?qū)Ρ倔w技術(shù)不斷深入地研究，其描述語言的種類也在持續(xù)增多。目前受到廣泛認(rèn)可的有基于謂詞邏輯和基于Web的兩種語言[4]。其中，第一類描述語言中比較有代表性的有Cycl、LOOM、Ontolingua和OCML等;第二類描述語言中比較有代表性有SHOE、OWL、RDFS和XOL等。在王向前學(xué)者的文獻(xiàn)[5]中不僅給出了這些本體描述語言的具體解釋，還從主要元素（概念、多元關(guān)系、函數(shù)、過程、實(shí)例、公理、產(chǎn)生式規(guī)則、形式語義）的有無、推理機(jī)制的是否可自動(dòng)分類、有無單調(diào)性、限制性檢驗(yàn)的有無、是否可實(shí)現(xiàn)多重繼承、錯(cuò)誤處理等特征進(jìn)行了多方面對(duì)比。但是通過優(yōu)缺點(diǎn)結(jié)果分析，得出了一條結(jié)論，內(nèi)容為‘目前還沒有一種語言可以在本體描述和知識(shí)推理方面均做到完美表達(dá)。所以需要使用者在應(yīng)用前著重對(duì)比與評(píng)估，根據(jù)需求選擇最合適以及高效的那一種描述語言。

2.3 本體的構(gòu)建方法

除了本體的描述語言外，對(duì)于本體的構(gòu)建方法也是多種多樣的。現(xiàn)將各領(lǐng)域使用較頻繁的TOVE法、骨架法、KACTUS法、七步法[6]和循環(huán)獲取法做出介紹：Tove法的關(guān)鍵在于邏輯模型的構(gòu)建;骨架法的關(guān)鍵是在流程導(dǎo)向的構(gòu)建;而KACTUS法和七步法的關(guān)鍵在于知識(shí)本體的構(gòu)建;最后的循環(huán)獲取法顧名思義關(guān)鍵在于循環(huán)，該方法可以與其他方法結(jié)合使用，以利于構(gòu)建結(jié)果更加優(yōu)化。

對(duì)以上五種本體的構(gòu)建方法進(jìn)行多方面的比較[7]，結(jié)果如下：就應(yīng)用領(lǐng)域而言，TOVE法和骨架法更適合企業(yè);KACTUS法更適合網(wǎng)絡(luò);七步法主要應(yīng)用在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域;循環(huán)獲取法則憑借其特有的優(yōu)勢(shì)可以在多領(lǐng)域得到有效運(yùn)用。就構(gòu)建方式而言，TOVE法和骨架法的構(gòu)建方式均為人工形式，七步法和循環(huán)獲取法均為半自動(dòng)形式，而KACTUS法的構(gòu)建方式是不確定的。在演進(jìn)方面，除了循環(huán)獲取法外其他四種方法均不支持演進(jìn)的。根據(jù)各方法的詳細(xì)程度，將以上五種構(gòu)建方法由低向高排序?yàn)楣羌芊āOVE法、KACTUS法、七步法和循環(huán)獲取法。就成熟度而言，七步法是幾種方法中最成熟的一個(gè)。綜上，每個(gè)方法都有其自身的優(yōu)缺點(diǎn)，也有比較適合的應(yīng)用領(lǐng)域，在本體構(gòu)建時(shí)可以通過幾種方法結(jié)合使用，使各方法可以做到揚(yáng)長避短，達(dá)到最優(yōu)效果。

3 邯鄲市旅游本體的構(gòu)建

根據(jù)旅游領(lǐng)域的自身特點(diǎn)，以及第二章對(duì)于本體在應(yīng)用方面的分析，本文選擇結(jié)合“七步法”與文獻(xiàn)[8]中給出的“六步法”對(duì)邯鄲市旅游本體進(jìn)行構(gòu)建[9]，選擇使用界面簡(jiǎn)潔友好、可擴(kuò)展、功能強(qiáng)大的Protege本體編輯軟件實(shí)現(xiàn)該構(gòu)建工作。

3.1邯鄲市旅游本體的構(gòu)建過程

1）確定本體領(lǐng)域及范疇：本文確定構(gòu)建旅游領(lǐng)域的本體，并將“邯鄲市”作為具體研究范圍。

2）列出重要術(shù)語：對(duì)于旅游，文章從盡可能做到住、食、游、行面面俱到的初心出發(fā)，前期通過線上線下兩種方式對(duì)游客在旅游中最關(guān)心的幾類問題進(jìn)行了探討和研究，總結(jié)出的專業(yè)術(shù)語有：景區(qū)、酒店、餐飲、特產(chǎn)、文化、星級(jí)、地址、游戲等。

3）定義類及其中的層級(jí)關(guān)系：通過對(duì)邯鄲市內(nèi)的景區(qū)以及景區(qū)周邊進(jìn)行詳細(xì)調(diào)研和評(píng)估后，將邯鄲市旅游本體定義了景區(qū)、住宿、等級(jí)、餐飲、地區(qū)五大父類，各父類又有下級(jí)子類，比如景區(qū)父類分為游樂場(chǎng)所、自然風(fēng)光、休閑廣場(chǎng)等子類，地區(qū)父類包含叢臺(tái)區(qū)、涉縣、武安市、魏縣等子類，餐飲父子下小吃街、特色飯館、快餐子類，住宿父類下有酒店、賓館、民俗子類。具體內(nèi)容見圖1本體部分類層級(jí)圖。

4）定義類的屬性：表示某類對(duì)象的具體特征。其中景區(qū)類的屬性有景區(qū)的面積、門票、海拔、建造時(shí)間、開放時(shí)間和景區(qū)別稱;餐飲類的屬性有餐廳的地理位置、聯(lián)系方式和菜品的種類、價(jià)格;地區(qū)類的屬性有地區(qū)的名稱、郵編;住宿類的屬性有房間的價(jià)格、樓層數(shù)、客房的面積以及住宿地與景區(qū)的距離。在圖2屬性信息圖中展示了本文中所有類的屬性信息。

5）定義類的關(guān)系：表示個(gè)體與個(gè)體之間，或者類與類之間的聯(lián)系，本文包括父類與子類的關(guān)系inherit;景區(qū)與地理位置之間的關(guān)系locate和與之相反意義的關(guān)系located;景區(qū)與等級(jí)之間的關(guān)系grade。類的關(guān)系信息描述見圖3本體關(guān)系圖。

6）添加實(shí)例：在Protege軟件中的Individuals by class界面通過Instance命令為每個(gè)類添加了至少一個(gè)有代表性的實(shí)例，使本體構(gòu)建更加完整。

3.2 邯鄲市旅游本體的構(gòu)建結(jié)果

經(jīng)過以上步驟的處理，對(duì)于邯鄲市旅游領(lǐng)域的可視化本體結(jié)果如圖4本體構(gòu)建結(jié)果圖所示，圖4展示了本文描述的所有類、關(guān)系、屬性和實(shí)例。圖中的矩形代表類以及實(shí)例，其中前面帶有黃色圓形的矩形框代表各個(gè)實(shí)體類，帶有紫色菱形的矩形框代表為各個(gè)類添加的具體實(shí)例。圖中帶箭頭的連接線代表關(guān)系，其中藍(lán)色連接線代表父類與子類之間的上下級(jí)關(guān)系;紫色連接線代表某類包含的具體實(shí)例;黃色連接線代表景區(qū)與其所屬等級(jí)之間的關(guān)系;橙色連接代表景區(qū)與其所在地址之間的關(guān)系。

4 結(jié)束語

本文主要以“邯鄲市”為例研究了旅游領(lǐng)域本體的建構(gòu)問題。經(jīng)過嚴(yán)密的調(diào)研和評(píng)估，首先明確了景區(qū)、住宿、等級(jí)、餐飲、地區(qū)五大父類，又根據(jù)“邯鄲市”的具體旅游特征將各父類下分了自然風(fēng)光、小吃街、民宿、酒店等子類。然后從百科類網(wǎng)站（百度百科、互動(dòng)百科）和旅游類垂直網(wǎng)站（攜程網(wǎng)、去哪兒網(wǎng)）中采集了文中各類實(shí)體的屬性、抽取了類與類之間的關(guān)系，對(duì)旅游本體進(jìn)行形式化的描述，再為各個(gè)類添加實(shí)例對(duì)象，最終完成了邯鄲市旅游領(lǐng)域本體的構(gòu)建工作。但是經(jīng)過本次對(duì)于邯鄲市旅游本體的構(gòu)建，也發(fā)現(xiàn)目前市面仍缺少特別完善、專門適用旅游領(lǐng)域的本體構(gòu)建方法、工具等。在此期望本文可以對(duì)旅游領(lǐng)域的本體技術(shù)的優(yōu)化有所貢獻(xiàn)，也期待經(jīng)過更多學(xué)者不斷地研究與探索可以使該技術(shù)擁有更廣泛以及有意義的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙碩，諸云強(qiáng)，宋佳，等.全要素旅游本體研究與模塊化構(gòu)建[J].地理與地理信息科學(xué)，2020，36（3）： 10-17.

[2]袁軍.黔南民族特色文化資源元數(shù)據(jù)與領(lǐng)域知識(shí)本體構(gòu)建[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2019，15（11）： 216-218.

[3]馬旭明，王海榮.本體構(gòu)建方法與應(yīng)用[J].信息與電腦（理論版），2018（5）： 33-35，38.

[4]任飛亮，沈繼坤，孫賓賓，等.從文本中構(gòu)建領(lǐng)域本體技術(shù)綜述[J].計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào)，2019，42（3）： 654-676.

[5]王向前，張寶隆，李慧宗.本體研究綜述[J].情報(bào)雜志，2016，35（6）： 163-170.

[6]郝培豪+安保警務(wù)知識(shí)圖譜構(gòu)建研究[D].北京：中國人民公安大學(xué)，2019.

[7]余凡.領(lǐng)域本體構(gòu)建方法及實(shí)證研究[D].武漢：武漢大學(xué)， 2013.

[8]戚利娜.基于張家界的旅游本體構(gòu)建研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2018（28）： 76-78.

[9]閆曉鵬.基于山東省的旅游本體構(gòu)建研究[J].信息技術(shù)與信息化，2019（9）： 178-180.

【通聯(lián)編輯：謝媛媛】

作者簡(jiǎn)介：張宇飛（1995-），女，河北唐山人，碩士，研究方向?yàn)樽匀徽Z言處理;李騰（1994-），男，河南安陽人，碩士，研究方向?yàn)樾畔踩?賈東立（1972-），男，河北邯鄲人，副教授，博士，主要研究方向?yàn)橹悄苄畔⑻幚怼?/p>