领域本体构建 [旅游领域本体的构建与应用研究]

　　[摘要]在研究几种典型本体构建方法的基础上，提出一种全新的领域本体构建方案。该方案把应用案例作为本体构建的数据源和本体实用性检验的用例，详细给出利用该方案构建旅游领域本体的步骤和细节，实践表明该方案具有很强的可操作性和实用性。将旅游领域本体应用于建设基于ontology的旅游线路自动生成系统和基于语义的旅游电子商务平台两个方面，并给出前者的系统模型与后者的系统框架。
　　[关键词]旅游　本体　方案　应用　模型
　　[分类号]TP391
　　
　　旅游业是一个综合性产业，涉及吃、住、行、游、购、娱等多方面。旅游信息具有涉及面广、信息量大、比较分散、时空性强等特点，而目前的旅游信息资源建设存在技术手段落后、缺乏一致性、缺乏广泛共享、信息服务自动化和智能化程度低等缺点。中国是旅游资源大国，旅游产业信息化建设严重落后于市场发展的需要，迫切需要提高旅游服务质量以及旅游服务的自动化和智能化程度。通过构建旅游领域的基础知识库一本体，并利用本体开发基于语义Web服务的旅游服务和旅游电子商务平台是一种较先进的解决方案。
　　
　　1　本体构建方法
　　
　　1.1　本体
　　本体最早是一个哲学的范畴，本体在计算机领域中的定义也有多种，其中1991年Neches等人最早给出了一个定义：构成相关领域词汇的基本术语和关系，以及利用这些术语和关系构成的规定这些词汇外延的规则定义。Perez等人用分类法组织了本体，归纳出5个基本的建模元语：类或概念、关系、函数、公理和实例。本体一般可分为元本体、通用本体、领域本体和应用本体等多种本体。本体的描述语言有非形式化语言、半非形式化语言、半形式化语言和形式化语言，在本项目中采用OWL。本体开发工具有OntoEdit、Onto-lingua、Prot6g6等。本体在知识检索中具有广泛的应用，在语义Web中也具有非常重要的地位，同时本体为语义化Web服务和电子商务平台提供了语义支持。
　　　
　　1.2　常见的领域本体构建方法
　　目前尚无构建本体的标准方案，许多学者在自己的研究项目中都提出了相应的本体构建方案。文献中介绍了7种比较有影响的方法：IDEF5法、TOVE法、METHONTOLOGY法、骨架法、SENSUS法、KACTUS法和七步法。这些方法各有千秋，没有一种方法是完备的。
　　
　　1.3　基于应用案例的领域本体构建方案
　　笔者通过对上述方法进行仔细比较研究后，充分从应用领域角度出发，在实践中提出一种基于应用案例的领域本体构建方案，如图1所示：
　　
　　该方案分4个阶段：第一个阶段是在确定应用领域和范围之后通过激发应用案例进行数据收集与分析，这个阶段往往需要进行多次案例激发才能完成；第二阶段是对收集的数据进行概念化并开发初始本体，概念化和初始本体设计是一个反复的过程；第三阶段在初始本体确定后通过多应用案例检验，根据检验所得的统计结果对本体做进一步的调整和改进；第四阶段是本体维护和应用开发。
　　这里对该方案做出说明：①通过激发实际的领域应用案例进行数据采集和分析，避免了无源之水和没有应用背景的本体开发，当然效果的好坏在很大程度上由开发者的经验和领域专家的参与情况所决定；②初始本体开发时一定要考察复用已有本体中的概念和属性的可能性；③初始本体设计完后遵照Gruber在1995年提出的5条规则进行评价，在符合要求后才允许进入下一阶段；④在第三阶段通过多应用案例进行检验能够避免开发的本体过分抽象化，以提高本体的实用性；⑤通过前面的工作将得到一个符合标准并且实用的领域本体，同时在进行本体应用开发过程中还可进一步维护本体。
　　
　　2　旅游领域本体的构建
　　
　　旅游领域本体的构建遵循上述新方案，旅游行业最重要的商业活动包含于三个方面：①游客与旅行社之间；②旅行社之间；③旅行社与其他相关旅游机构(如交通运输公司、宾馆酒店、景区、购物点、保险公司等)之间。旅游领域本体的应用范围就是为旅游行业的商业活动提供知识支持，从而达到旅游信息的一致性和充分共享，并且为建设自动化和智能化程度高的旅游电子商务平台打下语义基础。
　　
　　2.1　激发应用案例与数据收集
　　案例(一)：某游客想在即将到来的国庆长假期间到外地旅游，于是他来到当地甲旅行社，旅行社的组团部负责人热情地接待他并推荐一些行程，最终该游客选择“昆明、丽江四飞六日游”。国庆很快到来，该游客愉快地度过了一个长假，旅游结束回家休息一天准备接下来的工作。
　　案例(二)：乙旅行社准备整合推销当地旅游资源，便与当地旅游景区的经营单位和交通食宿企业联系，制定具有当地特色的地接方案。
　　案例(三)：乙旅行社将制定好的地接方案传给外地的丙旅行社，邀请联合推销乙所在地的旅游资源，双方商谈了具体的合作事宜。丙旅行社结合本地区到乙旅行社所在地的交通、食宿等具体情况制定了几套行程方案，并有针对性地向当地旅游客源市场进行推广。
　　篇幅有限，以上案例均省略了大量具体信息。通过充分地激发一定数量而又具有旅游行业代表性的应用案例，开发人员能够掌握足够的、关于旅游领域的原始数据。
　　这些应用案例通常以文档的形式存储，接下来的重要工作就是从这些文档中收集和分析出有用的数据。可采用人工或半自动化的工具从文档中提取出重要的词汇、术语。从上述的部分案例中提取出这样一些重要术语：游客、导游、旅行社、法人、组团部、地接部、旅游团、行程、旅游资源、景区、景点、企业、交通、食宿、旅游线路、地接方案、日期、时间、制定、选择、执行、合作、利用、具有、隶属于等和其他大量实例数据，如旅行社名称、游客姓名等。
　　
　　2.2　概念化
　　根据上面收集的重要术语和实例数据，在旅游领域专家的参与下，对旅游领域的知识进行概念化并建模。图2给出了旅游领域顶层概念模型，图3给出了部分底层概念模型。
　　
　　2.3　初始本体设计与评价
　　根据概念化所得的概念模型就可以进行初始本体设计，设计前需选定本体描述语言和本体设计工具，本项目相应采用OWL和Prot6g63.3.1进行本体开发。需要完成以下工作：①设计类和类的层次(核心类层次参见图4)；②设计类的属性(部分主要属性参见表1)；③设计属性的Facets(部分属性的Facets参见表2)；④实例化。在设计过程中尤其要注意复用已有本体中的慨念和属性，如时间、地址、价格、简单数据类型等。
　　初始本体设计完成后进行评价，评价标准可采用Grubel的五条规则：明确性和客观性、完全性、一致性、最大单调可扩展性、最小承诺。如果不满足，就对概念模型进行调整并重新设计初始本体直到满足上述五条规则为止。
　　
　　2.4　本体检验与改进
　　领域本体主要应用于本领域的实践应用案例中，这借鉴于“从实践中来到实践中去”的哲学思想。在 开发旅游领域本体之初激发了许多应用案例，并从中提取并设计初始本体。这里反过来把设计好的本体应用于新的应用案例来检验本体的实用性，在检验过程中对初始本体进行调整和改进，并最终得到完善的旅游领域本体。
　　
　　3　旅游领域本体的应用探索
　　
　　本体不仅能应用于信息系统的建设，而且成为语义Web解决语义层次上Web信息共享和交换的基础。本项目中构建的旅游领域本体主要应用于两个方面：①为建设基于Ontology的旅游线路自动生成系统提供本体支持；②为建设基于语义的旅游电子商务平台提供语义支持。
　　
　　3.1　基于Ontology的旅游线路自动生成系统
　　在传统模式中，旅游线路是由旅行社相关工作人员利用交通服务、食宿服务和旅游资源合理设计出符合现实操作的旅游行程并计算出成本价而产生的。考察整个产生过程几乎是全手工式的，这浪费了大量的人力资源和时间，同时还可能错过许多潜在的旅游线路所带来的商机。通过旅游领域本体对旅游行业的相关信息和资源做出规范化的定义后，旅游线路的自动生成有了语义的基础保障，系统的模型如图5所示：
　　
　　
　　
　　
　　
　　3.2　基于语义的旅游电子商务平台
　　目前旅游商务活动以人工方式为主，而旅行社扮演一种人工组装车间的角色，在现代信息技术时代旅行社的功能和存在价值受到较大冲击。基于语义的旅游电子商务平台能够实现电子旅行社的功能，取代旅行社的人工操作模式，最终实现旅游商务活动的自动化和智能化。游客能够通过平台提供的旅游线路自动生成服务定制个性化的旅游线路，整个旅游过程中所需的诸如交通、食宿等其他服务的具体信息能够准确合成到旅游线路的行程安排之中。如图6所示：
　　
　　
　　4　结语
　　
　　本文提出一种基于应用案例的领域本体构建方案，通过构建旅游领域本体的实践表明该方案有如下独特之处和优点：①通过激发应用案例进行数据收集与分析。这样做针对性更强，避免了无效数据干扰的同时也减小了数据源的空间，提高了数据收集的速度。②利用Gibber五条规则对“初始本体”进行检验。在其他方案如骨架法中往往只在本体构建后期进行检验，而此时本体体积庞大，不易发现问题，出错修改的开销较高。然而处于本体构建初期的“初始本体”体积较小，此时检验容易发现问题，对其调整修改的开销也较小。③利用应用案例对“生成本体”再次进行应用性检验。很多方案如METHONTOLOG法对生成本体检验的目的不明确，用例不科学。而这里的检验目的明确即为应用服务，用例科学即应用案例，这增强了本体的实用性。④该方案每一个阶段的任务明确、管理规范。方案分成四个阶段，每个阶段的工作划分清晰，开发者容易根据任务要求规范地完成每一个具体流程，体现了可操作性强的优点。
　　旅游业通过全球范围内的异构网络信息系统进行运作，旅游交易需要众多参与者(用户、软件代理以及大型信息系统)的紧密协作才能完成。旅游领域本体能为这些参与者提供知识基础以达成对旅游信息组织结构的共同理解和认知，在此基础上实现多方(用户间、软件代理间以及用户与软件代理间)的无障碍信息交互和无缝交易协作成为现实。旅游领域本体的上述功效为旅游知识管理、旅游信息资源规划、旅游信息智能检索系统设计等方面提供了保障。本文在建设基于Ontology的旅游线路自动生成系统和基于语义的电子商务平台两个方面进行了初步探索并给出了系统框架，这为提高旅游服务质量及其自动化和智能化程度提供了一种先进的解决方案，也为旅游业信息化建没指明了方向。同时，这也为其他行业实现知识共享、交易的自动化和智能化提供了参考。

相关热词搜索：本体 构建 领域 旅游领域本体的构建与应用研究 领域本体构建方法研究 旅游领域本体构建的分析