[发明专利]一种基于规则和约束满足的定性空间关系推理方法

说明书

本发明公开了一种基于规则和约束满足的定性空间关系推理方法，基于规则推理用于推理出对象间的可能空间关系，使用约束满足问题的思想判定可能空间关系间的一致性，利用路径一致性法剔除将产生冲突的结果以保证可能空间关系间的一致性；保留剔除后的可能空间关系，从而实现空间关系的推理。本发明利用基于规则和约束满足的定性空间关系的推理方法可以验证结果间的一致性，避免了推理方法存在的可能缺陷。最重要的是，本发明方法能够保证推理结果间的一致性，与已有方法相比在一定程度上提高了推理的效率。

技术领域

本发明属于空间信息技术领域，特别涉及一种基于规则和约束满足的定性空间关系推理方法。

背景技术

随着定性空间推理在地理信息领域影响越来越重要，定性空间推理为空间分析与地图匹配提供可靠辅助决策的需求越来越急迫。而随着定性空间推理的发展，保证推理结果间的一致性是不同推理方法的一个重大挑战。

由于人们描述的空间信息往往是纯定性的方式，那么利用定性推理可以从这些定性描述的信息中推理出隐含的空间知识，这对空间分析辅助决策和空间信息的查询优化有着重要意义。如基于地理数据集的信息用于空间分析时，可以保证空间决策的可靠性。

定性描述比定量描述更符合人们对知识的认知。例如用定量方式表达空间关系时需要用精确数值，如方向关系用“西30度，北30度”来表达。然而从表达习惯来看，人们往往描述的空间属性不需要这么精确，而使用定性描述可以很好表达相关信息。如用东南方向、北方向等表达方向关系，远、近表达距离关系。

在空间数据库方向，如果数据库中存储的空间关系与对象间的实际关系不一致，那么在地图匹配时，数据库就无法提供正确的拓扑网络元素，可能会导致地图匹配出错，对地图规划和地图重构会产生消极影响。而已有的定性推理方法主要是对推理算法的效率或者是拓扑关系模型做了大量的研究，这些方法不仅耗时而且还无法保证推理结果间的一致性。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于规则和约束满足的定性空间关系推理方法，当给定已知条件间约束力较弱时，采用本发明可保证推理可能结果间的一致性。

本发明思路为：

基于规则推理用于推理出对象间的可能空间关系，使用约束满足问题的思想判定可能空间关系间的一致性，利用路径一致性法剔除将产生冲突的结果以保证可能空间关系间的一致性。保留剔除后的可能空间关系，从而实现空间关系的推理。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于规则和约束满足的定性空间关系推理方法，包括：

S1将空间对象的空间关系模型所表达的空间关系及其组合表中信息表示为推理规则，并构建推理规则库，所述的推理规则库进一步包括反推理规则库、确定推理规则库和不确定推理规则库；

S2采用语义描述空间对象间的已知空间关系，已知空间关系构成初始约束集；

S3基于确定推理规则库和初始约束集，利用推理引擎推理空间对象间隐含的确定空间关系；

S4将空间对象间隐含步骤S3推理的确定空间关系加入初始约束集构成第一约束集，基于第一约束集对步骤S3推理得到的确定空间关系进行路径一致性检查，并剔除第一约束集中存在冲突的空间关系；

S5基于不确定推理规则库和经路径一致性检查后的第一约束集，利用推理引擎推理出空间对象间隐含的不确定空间关系；

S6将空间对象间隐含的不确定空间关系加入经路径一致性检查后的第一约束集构成第二约束集，基于第二约束集，对步骤S5推理得到的不确定空间关系进行路径一致性检查，并剔除第二约束集中存在冲突的空间关系，所得第二约束集即最终推理结果。

S1中，采用SWRL语言将空间对象的空间关系模型所表达的空间关系及其组合表中信息表示为推理规则。