摘要:地理現(xiàn)實(shí)的動(dòng)態(tài)性早已被人們所廣泛接受,目前關(guān)于時(shí)空GIS的研究也越來(lái)越多.本體技術(shù)的引進(jìn),為地理時(shí)空研究提供了一條新途徑.從地理時(shí)空本體的起源基礎(chǔ)介紹了時(shí)間本體、空間本體的基元、特性、表示模型等,綜述了目前時(shí)空本體的研究進(jìn)展,總結(jié)了目前研究中存在的一些問(wèn)題并展望了未來(lái)的發(fā)展方向.

　　關(guān)鍵詞:地理時(shí)空本體,時(shí)間本體,空間本體

　　時(shí)間與空間永遠(yuǎn)是人類永恒的話題,也是一直困擾著各學(xué)科的少數(shù)共同概念之一.對(duì)于地理學(xué)而言,其所有的研究對(duì)象都與時(shí)間和空間密切相關(guān).地理信息具有區(qū)域性、多維結(jié)構(gòu)特征和動(dòng)態(tài)變化特征.地理信息系統(tǒng)的出現(xiàn),使其以地理信息世界來(lái)表達(dá)地理現(xiàn)實(shí)世界,來(lái)真實(shí)、快速地模擬各種自然過(guò)程和思維過(guò)程.傳統(tǒng)的地理信息系統(tǒng)中只考慮了地物的空間特性,忽略了其時(shí)間特性.而在許多應(yīng)用領(lǐng)域,這種動(dòng)態(tài)變化規(guī)律在問(wèn)題的求解過(guò)程中起著十分重要的作用.因此,近年來(lái)對(duì)GIS中時(shí)態(tài)特性的研究十分活躍,即所謂“時(shí)空系統(tǒng)”.時(shí)空語(yǔ)義對(duì)于在建立真實(shí)世界和地理信息系統(tǒng)的聯(lián)系起極其重要的橋梁作用.但是,受到研究理論和技術(shù)制約,目前對(duì)于時(shí)空GIS的研究進(jìn)展仍十分緩慢.隨著GIS的智能化、網(wǎng)絡(luò)化和大眾化的發(fā)展必然趨勢(shì),對(duì)GIS理論和技術(shù)上的創(chuàng)新也提出了更高的要求.

　　為此,將本體論作為新的理論和方法引入時(shí)空GIS的研究中具有十分重要的意義.論文由于本體技術(shù)對(duì)于地理信息科學(xué)研究的重要性以及地理信息科學(xué)中時(shí)空的重要性,地理本體必須包含一個(gè)對(duì)于世界的全面的時(shí)空觀點(diǎn),成了地理時(shí)空本體研究的重要背景.本文介紹了時(shí)空本體的相關(guān)概念、表示模型等,綜述了目前時(shí)空本體的研究進(jìn)展,并對(duì)目前研究中存在的一些問(wèn)題及發(fā)展方向進(jìn)行了探討.

　　1時(shí)空本體的起源基礎(chǔ)

　　本體最初為哲學(xué)概念,是指關(guān)于存在及其本體和規(guī)律的學(xué)說(shuō),是關(guān)于世界某個(gè)方面的一個(gè)特定的分類體系.本體論發(fā)展到后來(lái),演變成了一種“借用”或“承諾”.后來(lái)被引入人工智能領(lǐng)域后,本體被認(rèn)為是共享的概念模型的明確的形式化規(guī)范說(shuō)明[1].在地理信息領(lǐng)域,雖然目前還沒有達(dá)成共識(shí)的地理本體的概念,但一致認(rèn)為地理本體應(yīng)該包含哲學(xué)本體和信息本體的內(nèi)涵.

　　時(shí)空地理本體的研究是建立在前人對(duì)時(shí)間本體和空間本體的大量研究成果之上的.畢業(yè)論文這里簡(jiǎn)要介紹時(shí)間本體以及空間本體的基元、屬性以及表示模型等.

　　1.1時(shí)間本體

　　心理學(xué)和哲學(xué)領(lǐng)域通常把時(shí)間分為3種,即自然時(shí)間(naturaltime)、習(xí)俗時(shí)間(conventionaltime)和邏輯時(shí)間(logictime)[2].在人工智能領(lǐng)域,由于應(yīng)用領(lǐng)域的復(fù)雜性,需要使時(shí)間概念更加明確.因而時(shí)間本體的建立一般是基于時(shí)間基元(temporalprimitive)的,時(shí)間基元的選擇對(duì)于表示時(shí)間概念的時(shí)間模型尤其重要.目前對(duì)于時(shí)間基元主要有兩種對(duì)立的觀點(diǎn),即時(shí)間點(diǎn)(instantsorpoints)和時(shí)間段(periodsorintervals).有些學(xué)者認(rèn)為時(shí)間基元可以同時(shí)包含二者.此外,也有學(xué)者并不基于純粹的時(shí)間基元建立時(shí)間本體.例如Moen等人便從語(yǔ)言學(xué)角度出發(fā),研究了基于原因、結(jié)果等概念上的時(shí)間本體[3].

　　時(shí)間本體的屬性主要涉及次序、結(jié)構(gòu)和界限性等問(wèn)題.時(shí)間的次序性問(wèn)題主要為:時(shí)間流是線形、分支還是循環(huán)的?時(shí)間的結(jié)構(gòu)是密集的、離散的還是連續(xù)的?時(shí)間是有限的還是無(wú)限的?線性時(shí)間是最普遍的模型,而分支模型考慮了將來(lái)可能發(fā)生的多種可能性,循環(huán)時(shí)間可以看作是線性時(shí)間的特殊形式.密集型時(shí)間與有理數(shù)集(Q)同構(gòu),離散時(shí)間與整數(shù)集(Z)同構(gòu),而連續(xù)時(shí)間則與實(shí)數(shù)集(R)同構(gòu).時(shí)間的無(wú)限延展可以發(fā)生在連續(xù)的線性時(shí)間和循環(huán)時(shí)間中,卻不能發(fā)展在離散的線性或分支時(shí)間里;在時(shí)間系統(tǒng)里引入度量關(guān)系就可以轉(zhuǎn)化為一個(gè)日歷系統(tǒng).

　　決定時(shí)間關(guān)系類型以及時(shí)間表現(xiàn)形式的時(shí)間約束有基于定性時(shí)間關(guān)系的和基于定量信息的,也有將二者融合進(jìn)行約束的.定性關(guān)系主要有Allen的時(shí)間區(qū)間代數(shù)[4]、Matuszee等人的基于時(shí)間段端點(diǎn)的局部信息方法[5]、Freksa基于鄰近概念的半?yún)^(qū)間方法[6]等.定量關(guān)系中最簡(jiǎn)單的例子是根據(jù)日期或其他準(zhǔn)確的數(shù)值形式獲得時(shí)間信息.Kautz和Ladkin[7]等人提出了把時(shí)間的定性和定量關(guān)系相結(jié)合的方法來(lái)處理不同精度時(shí)間知識(shí)的可得性.

　　時(shí)間關(guān)系的表示模型很多,根據(jù)它們所采用的時(shí)間本體的基元不同可以大致分為兩類,即以時(shí)間點(diǎn)為時(shí)間基元的表示模型和以時(shí)間段為時(shí)間基元的表示模型.在人工智能早期的研究中,多數(shù)的工作是以時(shí)間點(diǎn)為時(shí)間基元的,例如狀態(tài)演算(situationalcalculus)[8]、Bruce的Chronos系統(tǒng)[9]以及時(shí)間專家系統(tǒng)(timespecialist)[10]等.但是在后來(lái)的研究中,以Allen為首的許多學(xué)者認(rèn)為時(shí)間段比時(shí)間點(diǎn)更能體現(xiàn)人們常識(shí)中的時(shí)間概念.Allen提出,由于時(shí)間段是表示屬性(properties)和事件(events)的最好概念,因而它應(yīng)該是唯一的時(shí)間基元.此后,許多學(xué)者都以此為依據(jù)建立一些模型.也有學(xué)者提出過(guò)包含兩種基元的時(shí)間模型,例如Vila[11]等人.

　　1.2空間本體

　　對(duì)于空間本體的基元,主要有基于點(diǎn)和基于區(qū)域兩種選擇[12].最初的空間數(shù)學(xué)理論中,把點(diǎn)作為基本空間實(shí)體,并用點(diǎn)把區(qū)域定義為點(diǎn)的集合.在QSR(定性空間表示)中,更趨向于把區(qū)域作為基本空間實(shí)體.盡管本體的出現(xiàn)意味著為多數(shù)空間和幾何概念建立新的理論,但是多數(shù)學(xué)者仍認(rèn)為區(qū)域是本體基元.

　　除了基元問(wèn)題外,空間本體還要考慮空間的性質(zhì),即它是同維的還是混合維的、離散的還是連續(xù)的、有限的還是無(wú)限的.碩士論文這些問(wèn)題引發(fā)了允許什么樣的基元“計(jì)算”的問(wèn)題.即相當(dāng)于邏輯理論中什么樣的簡(jiǎn)單非邏輯符號(hào)在沒有定義而只是被某個(gè)公理既約束條件下可以被承認(rèn).另一個(gè)本體問(wèn)題就是多維空間的建模問(wèn)題,一個(gè)方法是通過(guò)分別考慮每個(gè)維來(lái)進(jìn)行空間建模,但這種方法仍非常不完備.

　　由于空間關(guān)系可以分為3類,即拓?fù)潢P(guān)系、方位關(guān)系和度量關(guān)系.因而,其表示模型可以分為拓?fù)淠Ｐ�、方向模型和度量模�?空間拓?fù)淠Ｐ陀悬c(diǎn)集拓?fù)浜蛥^(qū)域拓?fù)鋬深?影響較大的是RCC模型[13],它是以區(qū)域作為空間基元的.方向模型研究中,使用了點(diǎn)和區(qū)域兩種基元,例如Frank的“錐形法”和“投影法”[14]以及Freksa的“雙十字模型”[15]等都是針對(duì)點(diǎn)對(duì)象的;而Goyal和Egenhofer的MBR法則[16]依據(jù)于區(qū)域.度量關(guān)系模型中多以點(diǎn)為空間基元,定量度量關(guān)系通常使用歐氏距離來(lái)進(jìn)行量算,偶爾也采用曼哈頓距離等;而定性度量關(guān)系則常用遠(yuǎn)、近、中等等來(lái)表示距離.在定位時(shí),度量關(guān)系往往需要和方向關(guān)系進(jìn)行結(jié)合.

　　2時(shí)空本體的研究進(jìn)展

　　現(xiàn)實(shí)世界中時(shí)間和空間是緊密聯(lián)系、不可分割的.因而,人們?nèi)找嬲J(rèn)識(shí)到真實(shí)世界的時(shí)空模型的重要性和必要性.目前,有兩種建立時(shí)空模型的思路,其一是利用已有的時(shí)間模型和空間模型;其二是試圖重新建立統(tǒng)一的時(shí)空模型.前者主要是在已有的時(shí)態(tài)模型的基礎(chǔ)上添加對(duì)空間的支持能力;或在已有的空間模型的基礎(chǔ)上添加對(duì)時(shí)態(tài)的支持;或者是將時(shí)態(tài)模型和空間模型作正交組合.后者則將時(shí)空看作原子實(shí)體,以此為基礎(chǔ)建立新的時(shí)空統(tǒng)一模型.兩種思路各有千秋,從實(shí)現(xiàn)難度看,前者與現(xiàn)有研究基礎(chǔ)結(jié)合比較緊密,更易于實(shí)現(xiàn);而從理論角度看,后者則更為完美.總的說(shuō)來(lái),目前從本體角度對(duì)時(shí)空關(guān)系進(jìn)行研究仍處于探索階段,尚無(wú)十分成熟的理論和技術(shù)方法.

　　2.1主要研究趨向

　　目前孤立研究時(shí)間關(guān)系或空間關(guān)系的學(xué)者較多,但是將二者結(jié)合起來(lái),并明確提出從本體角度研究時(shí)空關(guān)系的學(xué)者仍比較少,主要有AUFrank,BittnerT,PierreGrenon等.Frank最早開始在對(duì)時(shí)空數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)本體的研究中提出了一個(gè)5層的本體,每層都應(yīng)用不同的規(guī)則.他把自然事實(shí)看作一個(gè)四維場(chǎng)模型,構(gòu)造公式a=f(x,y,z,t)來(lái)表示一個(gè)只有唯一值的函數(shù),該公式表明只有唯一的時(shí)空世界[17].此外他還從語(yǔ)言學(xué)和認(rèn)知角度研究了時(shí)空GIS中的本體的一致性[18].

　　但也有學(xué)者認(rèn)為時(shí)空本體并非是唯一的,單一四維模型不能有效的表達(dá)現(xiàn)實(shí)世界的時(shí)空關(guān)系.Bittner[19]首先提出了建立兩種時(shí)空本體,即SNAPontology(快照本體)和SPANontology(時(shí)段本體),前者認(rèn)為永久的實(shí)體處于特定的時(shí)刻之中,后者認(rèn)為實(shí)體持續(xù)存在于完整的時(shí)間之中.并且他提出了粒度的概念來(lái)分解空間和時(shí)間,分別建立對(duì)應(yīng)的本體論.Grenon[20]定義的時(shí)空本體在時(shí)空表示方面也區(qū)分了兩種對(duì)象:持續(xù)對(duì)象(Endurant),可以在給定時(shí)刻存在的物質(zhì)、性質(zhì)、關(guān)系、功能等;連續(xù)對(duì)象(Perdurant),對(duì)應(yīng)某個(gè)過(guò)程,并不在某個(gè)給定時(shí)刻存在,而是作為整體存在于一段時(shí)間之內(nèi).這兩種對(duì)象分別對(duì)應(yīng)E2本體和P2本體.持續(xù)對(duì)象可以作為連續(xù)對(duì)象的組成部分,參與連續(xù)對(duì)象對(duì)應(yīng)的過(guò)程.他還給出了時(shí)空本體的20條公理.在隨后的工作中,Grenon和Smith[21]針對(duì)地理現(xiàn)實(shí)的動(dòng)態(tài)性,進(jìn)一步提出一個(gè)好的本體應(yīng)該既能表示同時(shí)發(fā)生的現(xiàn)實(shí)又能表示歷史事實(shí),針對(duì)這兩個(gè)不同的任務(wù)他們提出了用當(dāng)代哲學(xué)本體中的三維和四維相結(jié)合的辦法來(lái)解決,他們建立了一個(gè)包括兩個(gè)成分的形式本體SNAP和SPAN,一個(gè)是針對(duì)地理對(duì)象,一個(gè)針對(duì)地理過(guò)程.SNAP處理三維實(shí)世界,包括它們所處的空間區(qū)域以及所有的性質(zhì)、功率、功能、角色以及其他從一個(gè)時(shí)刻到下一個(gè)時(shí)刻保持一致的實(shí)體.SPAN則適于處理包括持續(xù)實(shí)體在內(nèi)的過(guò)程以及這些過(guò)程發(fā)生的時(shí)空體(spatiotemporalvolumes).國(guó)內(nèi)也有學(xué)者[22]將其分為TSOO(時(shí)空對(duì)象本體)和TSPO(時(shí)空過(guò)程本體),其觀點(diǎn)與Grenon觀點(diǎn)實(shí)質(zhì)相同.

　　雖然目前對(duì)于時(shí)空本體的形式化尚未取得一致性意見,但是有一些學(xué)者提出了自己對(duì)建立時(shí)空本體的規(guī)范性要求的看法.Galton[23]在在回顧了地理學(xué)以及地理信息科學(xué)范圍內(nèi)的多種現(xiàn)象種類后,確定了3個(gè)可以全面、適當(dāng)處理這些現(xiàn)象的時(shí)空地理本體所必要條件,一個(gè)這樣的本體必須:①提供合適的表現(xiàn)和操作形式以適當(dāng)處理基于場(chǎng)和基于對(duì)象的世界視點(diǎn)間的豐富的相互連接的網(wǎng)絡(luò);②把基于場(chǎng)和基于對(duì)象的模型,以及用來(lái)處理這些模型的表現(xiàn)形式擴(kuò)展到時(shí)間領(lǐng)域;③提供一種方法來(lái)發(fā)展時(shí)空范圍以及范圍內(nèi)存在的現(xiàn)象的不同模型,尤其是對(duì)于那些諸如暴風(fēng)雪、洪水、野火等似乎既表現(xiàn)為對(duì)象性又表現(xiàn)為過(guò)程性的雙重性的現(xiàn)象.

　　2.2時(shí)空本體庫(kù)

　　由于時(shí)間與空間都屬于常識(shí)范疇,是重要的常識(shí)概念,因此,任何重要的上層本體都必須考慮時(shí)間和空間的問(wèn)題.目前已有的時(shí)空本體庫(kù)里一般是將時(shí)間本體與空間本體分開建立.比較大型的本體庫(kù)有斯坦福大學(xué)的Protégé本體庫(kù)[24]、CYC上層本體庫(kù)[25],IEEE的標(biāo)準(zhǔn)上層本體工作組開發(fā)的SUMO本體[26]等.其中Protégé本體庫(kù)中涉及到時(shí)間和空間本體的有NASA開發(fā)的SWEET(SemanticWebforEarthandEnvironmentalTerminology)本體系統(tǒng);OGC(OpenGISConsortium)的地理標(biāo)記語(yǔ)言O(shè)GC本體系統(tǒng);ISO的OWL本體中包括地理信息空間框架(ISO19107:2003)、地理信息時(shí)間框架(ISO19108:2002)、地理信息空間坐標(biāo)參考(ISO19111:2003)、地理信息空間地理標(biāo)記參考(ISO19112:2003)等.比較常用的是以語(yǔ)言命名的DAML時(shí)間本體和空間本體.也有學(xué)者嘗試著對(duì)建立統(tǒng)一的時(shí)空本體提出了自己的構(gòu)想,如胡鶴在其博士論文中利用OWLDL對(duì)DAML時(shí)間本體和空間本體進(jìn)行結(jié)合建立了統(tǒng)一的時(shí)空本體框架[27].此外,還有一些小的時(shí)間本體、空間本體以及時(shí)空本體的存在.

　　2.3研究熱點(diǎn)

　　2.3.1時(shí)空本體建模的形式化語(yǔ)言與推理

　　Frank認(rèn)為本體需要形式化語(yǔ)言來(lái)描述,并且這種語(yǔ)言應(yīng)該具有客觀的形式、明確的聲明性、類型化、自動(dòng)的一致性檢驗(yàn)機(jī)制以及可執(zhí)行性[17].研究時(shí)空本體的傳統(tǒng)方法主要是邏輯的方法.且使用較多的是以一階謂詞邏輯為基礎(chǔ),引入其他非經(jīng)典邏輯的方法.例如,Wolter等人[28](2000)采用語(yǔ)義的方法,將時(shí)態(tài)模型T和空間模型S結(jié)合成一個(gè)多維時(shí)空結(jié)構(gòu).他們把時(shí)空解釋成時(shí)間和空間結(jié)構(gòu)的迪卡爾乘積,并基于BRCC-8進(jìn)行時(shí)空表示,構(gòu)造ST0、ST1、ST2這3個(gè)時(shí)空邏輯.對(duì)STi應(yīng)用模態(tài)算子□、◇得到STBi,在STBi上添加時(shí)間區(qū)域項(xiàng)得到STBi+.Wolter[29]等人(2002)構(gòu)造了一階時(shí)空邏輯(FOST),并指出在基于無(wú)限時(shí)間流的拓?fù)鋾r(shí)態(tài)模型中,由于時(shí)態(tài)操作符和作用于區(qū)域變量上的量詞導(dǎo)致FOST的可滿足問(wèn)題是不可判定的,他們將BRCC-8嵌入到雙模態(tài)邏輯S4u中(可判定的),然后再把S4u嵌入到一階邏輯單變量子集中(NP-完全的),構(gòu)造出命題時(shí)空語(yǔ)言(PST),有關(guān)任意拓?fù)淠Ｐ椭械腜ST公式可滿足性問(wèn)題的計(jì)算性質(zhì)還有待研究.通過(guò)在BRCC-8中加入?yún)^(qū)間時(shí)態(tài)邏輯(ALL-13)得到ARCC-8邏輯.ARCC-8公式在時(shí)態(tài)拓?fù)淠Ｐ椭惺荖P完全的.Bennett等人[30](2002)將命題時(shí)態(tài)邏輯PTL和空間模態(tài)邏輯S4u結(jié)合起來(lái),形成了“二維”時(shí)空邏輯PSTL.

　　PSTL是否可判定,仍然是未解決的問(wèn)題,但通過(guò)嵌入PSTL到RCC8空間邏輯,能得到一些可判定的子系統(tǒng).Muller[31](2002)把時(shí)間和空間看成同質(zhì)(homogeneity)的,以時(shí)空區(qū)域(時(shí)空歷史)為基本實(shí)體,在擴(kuò)展Asher的空間邏輯公理集基礎(chǔ)上,定義了時(shí)序關(guān)系和時(shí)空約束,建立了一階時(shí)空邏輯模型,并基于該邏輯提出了有關(guān)運(yùn)動(dòng)的推理理論.隨著更易被人和機(jī)器理解的描述邏輯(DL)的出現(xiàn)與發(fā)展,Haarslev在ALC(D)的基礎(chǔ)上對(duì)描述邏輯進(jìn)行了擴(kuò)展.他研究了ALCRP(D)理論作為地理信息系統(tǒng)領(lǐng)域的知識(shí)表示和查詢操作的基礎(chǔ),通過(guò)具體領(lǐng)域和一個(gè)角色形成謂詞算子的結(jié)合,把時(shí)間推理加入了空間和術(shù)語(yǔ)推理中,克服了過(guò)去ALC(D)只能進(jìn)行概念推理或只能進(jìn)行空間定性推理的局限性.并且Haarslev還證明了ALCRP(D)在具體的時(shí)空領(lǐng)域應(yīng)用中具有明顯的優(yōu)勢(shì)[32].該方法后來(lái)被Swiss國(guó)家基金委OFES支助的部分歐洲KnowledgeWeb和DIP項(xiàng)目所采用.

　　2.3.2時(shí)空本體的粒度問(wèn)題粒度是構(gòu)成完整的空間和時(shí)間數(shù)據(jù)所必需的,粒度問(wèn)題是影響時(shí)空不確定性的關(guān)鍵因素.大量的應(yīng)用要求事實(shí)以及其時(shí)空背景一起存儲(chǔ),這就需要根據(jù)合適的粒度來(lái)表示.并且,GIS中時(shí)空數(shù)據(jù)可以用不同的粒度來(lái)記錄和查詢.因此需要在不同粒度之間進(jìn)行轉(zhuǎn)化與合并.目前已經(jīng)有許多學(xué)者分別研究了時(shí)間粒度和空間粒度的問(wèn)題.Bettini[33]等人提出了形式化表示的時(shí)間粒度——日歷代數(shù)(CalendarAlgebra),并把它應(yīng)用到時(shí)間數(shù)據(jù)庫(kù)、時(shí)間CSP、時(shí)間數(shù)據(jù)挖掘等領(lǐng)域.他將時(shí)間劃分為日歷法中的年、月、日、小時(shí)、分鐘等不同粒度.Worboys[34]等則研究了空間的粒度問(wèn)題.Bittner(2000)采用了一個(gè)基于粗糙集理論的時(shí)間或空間粒度理論,提出用大致位置的方法來(lái)表示近似空間區(qū)域[35]或時(shí)間段[36].Stell[37](2003)對(duì)時(shí)空粒度的定性外延進(jìn)行了研究.但是這些工作都沒有形式化理論來(lái)解決時(shí)空信息的多時(shí)空粒度問(wèn)題.Bittner的理論只適合解決單一的時(shí)間或空間問(wèn)題,而Stell只進(jìn)行了描述,沒有給出明確定義和操作.Smith和Brogaard[38]于2002年在對(duì)Lewis提出的個(gè)體與個(gè)體和的部分-整體關(guān)系的分類進(jìn)行總結(jié)的基礎(chǔ)上提出了粒度劃分(granularpartition).該方法以集理論和部分-整體理論為其理論基礎(chǔ),可作為形式化本體的工具和人類認(rèn)知表現(xiàn)結(jié)構(gòu).隨后Smith和Bittner又提出了粒度劃分的形式化理論[39],并針對(duì)時(shí)空本體SNAP和SPAN提出了粒度時(shí)空本體SNAP和SPAN[40].國(guó)內(nèi)也有部分學(xué)者提出了自己的觀點(diǎn),王生生等人[41]提出了一個(gè)對(duì)于時(shí)空數(shù)據(jù)模型通用的支持多粒度和不確定性時(shí)空粒度的理論.他主要是使用了時(shí)間粒度和空間粒度的乘積空間來(lái)表示時(shí)空粒度.也有人[22]提出了用于GIS整合的時(shí)空語(yǔ)義粒度,即時(shí)空對(duì)象粒度本體與時(shí)空過(guò)程粒度本體,二者都可以根據(jù)粗糙程度進(jìn)一步細(xì)分為良性粒度和粗糙粒度.

　　2.3.3時(shí)空本體的應(yīng)用由于時(shí)空問(wèn)題普遍存在于各領(lǐng)域中,因而時(shí)空本體的研究對(duì)于解決不同時(shí)空表示系統(tǒng)之間的交互、集成、共享、重用等有著重要的意義.醫(yī)學(xué)論文目前,時(shí)空本體已經(jīng)引起了生物信息化、GIS、常識(shí)庫(kù)建造以及語(yǔ)義Web領(lǐng)域?qū)W者的廣泛關(guān)注,并且在一些應(yīng)用領(lǐng)域已有一些實(shí)證研究.但是,目前對(duì)于地理時(shí)空本體的應(yīng)用研究仍然處于探索階段,主要用于時(shí)空推理方面,例如,Kauppinen和Hyvnen等[42]建立20世紀(jì)到2004年的芬蘭的時(shí)間區(qū)域本體,他們使用了本體的時(shí)間序列模型來(lái)進(jìn)行推理以解決與歷史相關(guān)的數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息查詢問(wèn)題,該方法成功的表示了芬蘭歷史地理區(qū)域隨時(shí)間演變的過(guò)程.

　　3結(jié)論與展望

　　總的來(lái)說(shuō),目前對(duì)于時(shí)空地理本體的研究,仍然處于起步階段,因而很多研究領(lǐng)域都存在亟待解決的問(wèn)題.

　　(1)地理時(shí)空本體基元的選擇.不同基元的選擇受人們對(duì)時(shí)空現(xiàn)象認(rèn)知的影響,反過(guò)來(lái),基元的選擇對(duì)于時(shí)空本體的形式化表示至關(guān)重要,以不同基元為基礎(chǔ)的時(shí)空本體會(huì)影響人們對(duì)世界的進(jìn)一步認(rèn)知以及知識(shí)的交流.目前對(duì)于時(shí)空本體基元的選擇仍未有統(tǒng)一看法.

　　(2)地理時(shí)空本體的形式化表示以及時(shí)空本體的建立.目前對(duì)時(shí)空本體采用的形式化工具多是基于一階謂詞邏輯的基礎(chǔ)上的,而使用描述邏輯定義時(shí)空本體的工作仍較少.因此應(yīng)該進(jìn)一步研究時(shí)空本體的形式化方法,建立良性的形式化時(shí)空本體,使得所建立的時(shí)空本體更適合于人們對(duì)時(shí)空常識(shí)的理解.此外,如何在建立的時(shí)空本體之間進(jìn)行轉(zhuǎn)化,尤其是如何在以不同基元為基礎(chǔ)的時(shí)空本體之間進(jìn)行轉(zhuǎn)化與無(wú)縫結(jié)合也是個(gè)值得探索的問(wèn)題.

　　(3)地理時(shí)空本體粒度的研究.粒度的變化影響人們對(duì)地理時(shí)空的認(rèn)識(shí),不同粒度下,人們認(rèn)知的時(shí)空范圍大小與層次有所不同.如何選擇適合人們不同視點(diǎn)需求并且易于在GIS中表達(dá)的粒度是值得進(jìn)一步研究的課題.

　　(4)地理時(shí)空本體與實(shí)際應(yīng)用.時(shí)空本體是可應(yīng)用于各學(xué)科領(lǐng)域的頂級(jí)本體,因此,可以表達(dá)地理學(xué)領(lǐng)域與時(shí)空相關(guān)的一切地理現(xiàn)象.但是,目前對(duì)于地理時(shí)空本體的實(shí)際應(yīng)用研究尚不多,工作總結(jié)仍然處于探索階段.因而,應(yīng)該積極探索地理時(shí)空本體的廣泛應(yīng)用領(lǐng)域,并建立與具體應(yīng)用領(lǐng)域相關(guān)的推理規(guī)則,推理模型等,以解決領(lǐng)域中的實(shí)際問(wèn)題.

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