面向高考地理智能问答的知识库体系设计进展及问题讨论

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1 面向高考地理智能问答的知识库体系设计进展及问题讨论
项目组成员：高志强 李雪莲 倪朝曦 潘敬敏 徐飞飞

2 目 录 基于RDF和OWL规范的知识库表示 知识点的覆盖度 常用语言结构表示 问题讨论 OWL/RDFS常用词汇 文本内容中的知识点
阅读内容中的知识点 图中的知识点 常用语言结构表示 对比关系 序列结构 推理规则（有待讨论） 问题讨论

3 基于RDF和OWL规范的知识库表示 使用Turtle(Terse RDF Triple Language)语法 一般包含如下命名空间
@prefix gso: < @prefix gsr: < @prefix xsd: < @prefix rdf: < @prefix rdfs: < 新定义的类和属性使用命名空间gso 新定义的资源使用命名空间gsr 按小节形成文件，命名为知识源-教材编号-章编号-节编号.ttl 例： ttl代表教材地理必修一第一章第一节中的知识 例： gso:恒星 rdfs:subClassOf gso:天体. gsr:太阳系 gso:行星数量 "8^^xsd:integer".

4 OWL/RDFS常用词汇 OWL词汇： owl:Class owl:equivalentClass owl:Restriction owl:one of RDFS 类词汇： rdfs:Class rdf:Property rdfs:Datatype rdf:Seq RDFS属性词汇： rdf:type rdfs:subClassOf rdfs:domain rdfs:range rdfs:subPropertyOf rdfs:comment rdfs:label rdfs:seeAlso

5 知识点的覆盖度 文本内容中的知识点 阅读内容中的知识点 图中的知识点（尝试阶段）

6 文本内容中的知识点

7 阅读内容中的知识点标注

8 图中的知识点（尝试阶段）

9 OWL的本体标注示例—等价类和封闭集 gso:热量带 a owl:Class . gso:热量带 owl:equivalentClass [
owl:oneOf ( gsr:北寒带; gsr:北温带; gsr:热带; gsr:南温带; gsr:南寒带; ) ] . gso:热量带 rdfs:comment "以南、北回归线和南、北极圈为界限，可以把地球表面粗略地分为热带、北温带、南温带、北寒带和南寒带五个热量带。" . //热量带等价于由北寒带等5个个体组成的类。

10 OWL的本体标注示例—限制类 gso:轨迹 a owl:ObjectProperty . gso:公转轨道 a owl:Class .
gso:天体公转 rdfs:subClassOf [ a owl:Restriction; owl:onProperty gso:轨迹; owl:allValuesForm: gso:公转轨道 ] . 一个天体公转类型的个体，如果形成轨迹只能形成一个公转轨道。同时并没有限定轨迹属性本身的domain和range。

11 数值类型表示 使用“(值, 单位)”结构结合XSD进行表示： “确定值” “接近值” “范围值” “约取值”

12 范围值和接近值的标注 gsr:地球大气 gso:上界 gsr:地球大气上界. gsr:地球大气上界 gso:密度 [ a gso:接近值;
例：大气上界：地球大气密度接近星际气体密度，高度大约为2000—3000千米。 gsr:地球大气 gso:上界 gsr:地球大气上界. gsr:地球大气上界 gso:密度 [ a gso:接近值; rdfs:label "地球大气上界密度"; gso:取值 “星际气体密度” ]. gsr:地球大气上界 gso:高度 a gso:范围值; rdfs:label "地球大气上界高度"; gso:上边界 [a gso:约取值; gso:取值 “3000千米”^^gso:长度单位]; gso:下边界 [a gso:约取值; gso:取值 “2000千米”^^gso:长度单位] 注：地理教材中概念所关联的主体常被忽略，应予补全，如“大气上界”改为“地球大气上界”

13 约取值的标注

14 常用语言结构表示 地理知识和地理试题中存在一些常用的语言结构，应对其采用规范化的表示方法： 对比关系 序列结构 推理规则（有待讨论）

15 常用语言结构表示—对比关系

16 常用语言结构表示—序列结构

17 问题讨论1 例：地球自西向东自转，在同一纬度地区，相对位置偏东 的地点，要比相对位置偏西的地点先看到日出。这样，时 间就有了早和迟之分。相对位置偏东的地点，总比相对位 置偏西的地点的时间要早一些。同一时刻,不同经度的地 方具有不同的地方时。经度每隔15°,地方时相差1小时， 经度每隔1°，地方时相差4分钟。 该句表示了一个计算公式，计算公式的表示不在RDF的表 示范围内，可交换的计算公式的表示如何标注。

18 问题讨论2—正/负相关性的表示 例：太阳黑子的大小和多少 ，反映太阳本身活动的强弱，黑子愈大及愈多表明 太阳活动越强。
尝试：在RDF范围内难以表示，如何对这个例子进行标注？

19 问题讨论3 例：地球表面除南北两极点外，任何地点的角速度都一样。地球自转的线速度，则因纬度的不同而有差异。 结合课本中知识，可以推断此处应该表示纬度绝对值越小，线速度越大的知识，应为一规则。

20 问题讨论3—基于OWL的标注尝试 由于“地球自转速度”似乎不会单独出现，并且角速度和速度单位不同，暂时不标注这个类。 该标注的解释：
位于地球的点组成的类，与非地球极点的类，组成的交，是角速度为15°每时的个体组成的类的子类。 gso:天体 a owl:Class . gso:位于 a owl:ObjectProperty . gso:角速度单位 a rdfs:DataType . gso:角速度 a owl:DatatypeProperty . gsr:地球自转 gso:角速度 “15°/时”^^gso:角速度单位 . gsr:地球 a gso:天体 . [ a owl:Class; owl:intersectionOf ( a owl:Restriction; owl:onProperty gso:位于; owl:hasValue gsr:地球; ] owl:complementOf gso:地球极点 ) ] rdfs:subClassOf [ owl:onProperty gso:角速度; owl:hasValue "15°/时"^^gso:角速度单位 ] . 2019/5/26

21 问题讨论4—过程知识的表示 例如： 太阳辐射能在传播过程中，部分被大气吸收或反射，大部分到达地面，并被地面反射和吸收。地面吸收太阳辐射能而增温，同时又以长波辐射的形式把热量传递给大气。这种辐射热交换是大气增温的最重要方式。 这是大气的受热过程，包含了7个过程，各过程有顺序且有逻辑（考试中常会缺一过程，让考生填写），但是用三元组很难把这些过程连贯有逻辑的表示，如果用规则的话，如何表示。

22 规则—多元谓词的尝试 gsp:等于 ⊆ rdfs:DataType ×rdfs:DataType .
gsp:角速度 ⊆ owl:Thing × rdfs:DataType . 多元谓词的事实 gso:角速度(gsr:北极点, "0°/h"^^gso:角速度单位) . gso:角速度(gsr:南极点, "0°/h"^^gso:角速度单位) . 规则 gsp:等于(v1, v2) :- gso:角速度(x1, v1), gso:角速度(x2, v2), gso:位于(x1, gsr:地球), gso:位于(x2, gsr:地球), gsp:不相同(x1, gsr:北极点), gsp:不相同(x1, gsr:南极点), gsp:不相同(x2, gsr:北极点), gsp:不相同(x2, gsr:南极点) .

23 欢迎批评指正 谢 谢！