智慧城市空间信息资源规划的模型和实现方法研究

发布时间：2018-03-31 20:23

本文选题：空间信息资源规划　切入点：空间信息约束　出处：《山东师范大学》2016年博士论文

【摘要】：智慧城市的极大的推动了城市建设和经济的发展,然而在智慧城市的建设过程中,信息资源仍然面临着重复建设、浪费严重,以及标准不统一、信息资源不可知等"信息孤岛"问题,这些问题仍然是智慧城市建设和信息资源利用的巨大障碍,而信息资源规划是解决这些问题的重要手段。空间信息资源是智慧城市信息资源的一个重要组成部分,是智慧城市建设的基础性信息资源,对空间信息资源进行规划在智慧城市建设中有着举足轻重的作用。传统的信息资源规划在企业或者某些政府部门的信息化建设过程中发挥了巨大的作用,有效的解决了这些组织面临的信息资源的问题。本文尝试对智慧城市中的空间信息资源进行规划,以解决智慧城市建设中空间信息资源面临的"信息孤岛"问题。在智慧城市建设中,空间信息资源更加有效的共享和应用是空间信息资源规划的最终目的,因此本文重点对智慧城市中空间信息资源利用的规划做了研究,并提出在智慧城市空间信息资源规划中应当以空间信息资源的共享应用为目标,不仅仅要通过业务规划、数据规划和服务规划建立相关空间信息资源的目录体系,还应当建立相关的空间信息资源共享应用参考模型来推动和指导空间信息资源在智慧城市建设中更加智慧地发挥作用。本文以信息资源规划、空间信息资源管理和智慧城市建设的理论与方法为基础建立了智慧城市中空间信息资源规划的整体框架,研究了建立空间信息资源目录体系的方法,然后针对空间信息资源的业务应用、空间信息资源数据和本体的异构问题、空间信息资源服务的组合问题建立了相关的共享应用参考模型,并以实例的形式讨论了模型的实现方法,验证了模型的可行性、有效性和优势。本文的主要工作有:(1)建立了智慧城市空间信息资源规划的整体框架模型。根据目前信息资源规划的发展和智慧城市中空间信息资源的特点和应用要求,认为空间信息资源共享融合和有效利用是智慧城市空间信息资源规划的主要目标,因此对于空间信息资源规划不应局限于对数据资源、业务资源等的规划,还应当根据信息共享技术的发展,对空间信息资源的服务资源进行规划,并根据规划建立空间信息资源目录体系。本文讨论了业务规划、数据规划、服务规划和应用规划的方法,以建立业务资源目录体系、数据资源目录体系、服务资源目录体系等空间信息资源的目录体系。同时为在智慧城市建设中推动和指导空间信息资源的有效应用,提出应当建立空间信息资源共享应用的相关参考模型,包括业务应用、本体构建、本体匹配、服务分类、服务组合等相关参考模型。(2)建立了智慧城市空间信息业务应用参考模型。针对传统业务流程对空间信息资源利用的不足,根据空间信息资源对业务流程的作用层次和智慧城市对业务流程的要求,从理论角度对空间信息在业务流程中的约束作用做了较为深入的分析。为强化突出空间信息在业务流程中的自动化和优化作用,提出了在业务流程的运转过程中空间信息约束的概念,并提出和分析了空间信息约束的相关要素,建立了空间信息约束单元,从而基于空间信息约束单元和Petri Nets建立空间信息约束网。最后本文基于空间信息约束网提出了空间信息资源约束的工作流建模方法,并研究了该模型的具体实现方法,然后用一个实例验证了该模型和方法的可行性和有效性。(3)建立了智慧城市本体匹配参考模型。信息异构是阻碍智慧城市空间信息应用的巨大障碍,而本体是则解决信息异构的重要方法。但是随着本体建立的越来越多,又产生了大量的异构本体,而本体匹配则是解决本体异构的重要方法,因此本文建立了一种本体匹配参考模型,其中涉及到两个数学模型,一个是本体匹配结果权重确定模型,一个是本体匹配结果优化模型。基于相关的研究,本文提出了一种新的本体匹配相似度集成权重的确定模型,并根据待匹配本体的相似性矩阵的特点,提出一种新的本体匹配优化数学模型,然后利用蛙跳算法(SFLA)算法实现了该匹配优化模型。最后本文用Ontology Alignment Evaluation Initiative(OAEI)中的竞赛本体对该模型进行验证,证明了该本体匹配模型的有效性和优势。(4)建立了空间信息服务组合参考模型。Web服务是实现信息共享的非常重要的技术,然而单个的原子服务功能单一,无法满足复杂应用的需求,因此必须把多个相关服务组合起来。本文将空间信息服务组合分类两类:空间信息服务自身的组合、空间信息服务与其他信息服务的组合。物联网在智慧城市中占有极为重要的地位,本文以物联网服务为例,提出了一种新的服务组合和分析模型。首先对地理实体、物联网服务及空间信息服务进行了理论分析和形式化建模,并对三者之间的信息流进行了分析。然后本文基于Petri Nets和服务代数建立了物.联网服务、空间信息服务模型和它们之间的服务组合模型,对各类服务组合模型进行了深入分析。最后本文通过实例对该建模方法进行了实现和验证,通过建模工具对模型进行仿真模拟,并与其他建模方法的对比,证明了本文提出的模型和方法具有可行性且具有一定优势。
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【学位授予单位】：山东师范大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：F299.2;TP391.44;TN929.5

【参考文献】