“三高”论文推荐|邱芹军等:面向灾害应急响应的地质灾害链知识图谱构建方法

学术   科学   2024-12-30 14:30   湖北  

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知识图谱是形式化描述实体及其相互关系的知识系统,其在应急救灾、时空预测决策等方面发挥着重要的作用.灾害应急领域面临数据骤增而应急关键知识匮乏问题,由此从灾害链角度分析地质灾害发展过程中关联的诸多要素,提出了一种自顶向下和自底向上结合的地质灾害链知识图谱构建方法.首先,基于灾害链角度对地质灾害间复杂形成机理及成链规律进行分析,在已有地质灾害知识基础上,基于自顶向下方法建立了统一的用于信息抽取的地质灾害链本体语义表达框架,包括描述地质灾害知识体系的地质灾害事件本体、承载地质灾害发生的地质环境本体、受地质灾害作用下的地理对象本体及地质灾害在灾前、灾中和灾后时空过程中对应的应急处置方法本体;其次,结合自底向上方法构建数据层,通过知识融合、知识存储对概念、实例与属性等要素及其关联关系进行识别;最后以汶川地震为例并对知识图谱进行可视化表达.结果表明,本方法能有效地对四类要素及其关系进行识别,实现了数据-信息-知识的转换,为地质灾害领域的知识图谱构建提供技术参考.
知识图谱的相关理论与方法为信息‒知识‒应用提供了一种全新的手段,为地质灾害减灾防灾和知识服务拓展了方向.本文针对海量地学数据未得到充分利用造成地质灾害管理关键知识匮乏问题,研究了地质灾害链知识图谱构建方法.以知识图谱理论与方法为指导,构建了地质灾害链统一逻辑表达框架,对地质灾害领域中的地质灾害事件、地质环境本体、地理对象本体及应急处置本体4类核心要素进行了定义与构建,对其中的概念间、实例间属性及语义关系进行了本体层上的分类及定义.并以多源地质灾害数据为例进行了实验案例分析,通过数据预处理、基于深度学习的地质灾害实体及关系抽取构建了地质灾害链知识图谱.实验结果表明本文所构建的地质灾害链知识图谱能够清晰描述地质灾害事件、地质环境、地理对象及应急处置内容,并能清晰及准确表达地质灾害实体间、实体与属性间丰富的语义关系,有效验证了本文所提出的地质灾害链知识图谱构建方法的可行性与有效性,为地学知识图谱的构建与研究提供了思路. 
通过构建地质灾害链知识图谱能够将复杂地质灾害事件与应急响应资源信息进行结构化表达,有效建立各类实体之间的时空及语义关系,将地质灾害事件及相应的应急响应知识进行抽取并加以关联,有助于实现对应急救援资源信息的整合与共享,帮助应急决策者更加直观地了解灾害事件信息,实现历史事件相似分析;同时,还能结合制定的推理规则推理出满足实际救援需要的应急方案,为应急决策者提供智慧化辅助支撑.但是,本研究还存在不足,后续的研究工作中,将采用更丰富的数据源,完善知识抽取方法,扩展知识图谱规模,建立高质量知识图谱,提高地质灾害防治信息服务智能化水平.
图1 地质灾害知识图谱构建基本流程
图2 地质灾害链本体
图3 地质灾害链事件知识查询展示



论文信息:

邱芹军, 吴亮, 马凯, 谢忠, 陶留锋, 2023. 面向灾害应急响应的地质灾害链知识图谱构建方法. 地球科学, 48(5): 1875-1891. doi: 10.3799/dqkx.2022.313

Qiu Qinjun, Wu Liang, Ma Kai, Xie Zhong, Tao Liufeng, 2023. A Knowledge Graph Construction Method for Geohazard Chain for Disaster Emergency Response. Earth Science, 48(5): 1875-1891. doi: 10.3799/dqkx.2022.313

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