Тематична онтологія процесів застосування даних дистанційного зондування для моніторингу Землі з космосу

Тематична онтологія процесів застосування даних дистанційного зондування для моніторингу Землі з космосу

У статті розглянуто алгоритм побудови онтології відбору даних дистанційного зондування Землі за тематичним призначенням та навпаки. Сформовано вимоги до розроблення онтології. Наведено фрагменти глосарію....

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:
Bibliographische Detailangaben
Datum:2013
1. Verfasser: Вишняков, В.Ю.
Format: Artikel
Sprache:Ukrainian
Veröffentlicht: Інститут телекомунікацій і глобального інформаційного простору НАН України 2013
Schriftenreihe:Екологічна безпека та природокористування
Schlagworte:
Науково-технологічна безпека та інтелектуальні ресурси
Online Zugang:http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/57588
Tags: Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:Тематична онтологія процесів застосування даних дистанційного зондування для моніторингу Землі з космосу / В.Ю. Вишняков // Екологічна безпека та природокористування: Зб. наук. пр. — К., 2013. — Вип. 12. — С. 188-195. — Бібліогр.: 6 назв. — укр.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id irk-123456789-57588
record_format dspace
spelling irk-123456789-575882014-03-12T03:01:30Z Тематична онтологія процесів застосування даних дистанційного зондування для моніторингу Землі з космосу Вишняков, В.Ю. Науково-технологічна безпека та інтелектуальні ресурси У статті розглянуто алгоритм побудови онтології відбору даних дистанційного зондування Землі за тематичним призначенням та навпаки. Сформовано вимоги до розроблення онтології. Наведено фрагменти глосарію. В статье рассмотрен алгоритм построения онтологии отбора данных дистанционного зондирования Земли согласно тематическим задачам и наоборот. Сформированы требования по разработке онтологии. Приведены фрагменты глоссария. In this article describes an algorithm for constructing ontology selection of remote sensing data according to thematic objectives and vice versa. Formed requirements for the development of the ontology. Presented by glossary fragments. 2013 Article Тематична онтологія процесів застосування даних дистанційного зондування для моніторингу Землі з космосу / В.Ю. Вишняков // Екологічна безпека та природокористування: Зб. наук. пр. — К., 2013. — Вип. 12. — С. 188-195. — Бібліогр.: 6 назв. — укр. XXXX-0062 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/57588 004.942 + 528.88.04 uk Екологічна безпека та природокористування Інститут телекомунікацій і глобального інформаційного простору НАН України
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
language Ukrainian
topic Науково-технологічна безпека та інтелектуальні ресурси
Науково-технологічна безпека та інтелектуальні ресурси
spellingShingle Науково-технологічна безпека та інтелектуальні ресурси
Науково-технологічна безпека та інтелектуальні ресурси
Вишняков, В.Ю.
Тематична онтологія процесів застосування даних дистанційного зондування для моніторингу Землі з космосу
Екологічна безпека та природокористування
description У статті розглянуто алгоритм побудови онтології відбору даних дистанційного зондування Землі за тематичним призначенням та навпаки. Сформовано вимоги до розроблення онтології. Наведено фрагменти глосарію.
format Article
author Вишняков, В.Ю.
author_facet Вишняков, В.Ю.
author_sort Вишняков, В.Ю.
title Тематична онтологія процесів застосування даних дистанційного зондування для моніторингу Землі з космосу
title_short Тематична онтологія процесів застосування даних дистанційного зондування для моніторингу Землі з космосу
title_full Тематична онтологія процесів застосування даних дистанційного зондування для моніторингу Землі з космосу
title_fullStr Тематична онтологія процесів застосування даних дистанційного зондування для моніторингу Землі з космосу
title_full_unstemmed Тематична онтологія процесів застосування даних дистанційного зондування для моніторингу Землі з космосу
title_sort тематична онтологія процесів застосування даних дистанційного зондування для моніторингу землі з космосу
publisher Інститут телекомунікацій і глобального інформаційного простору НАН України
publishDate 2013
topic_facet Науково-технологічна безпека та інтелектуальні ресурси
url http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/57588
citation_txt Тематична онтологія процесів застосування даних дистанційного зондування для моніторингу Землі з космосу / В.Ю. Вишняков // Екологічна безпека та природокористування: Зб. наук. пр. — К., 2013. — Вип. 12. — С. 188-195. — Бібліогр.: 6 назв. — укр.
series Екологічна безпека та природокористування
work_keys_str_mv AT višnâkovvû tematičnaontologíâprocesívzastosuvannâdanihdistancíjnogozonduvannâdlâmonítoringuzemlízkosmosu
first_indexed 2025-07-05T08:54:40Z
last_indexed 2025-07-05T08:54:40Z
_version_ 1836796536036524032
fulltext Екологічна безпека та природокористування____________________________ 188 УДК 004.942 + 528.88.04 © В.Ю. Вишняков, аспірант Інститут телекомунікацій і глобального інформаційного простору НАН України, м. Київ ЦПОСІ та КНП, м. Дунаївці ТЕМАТИЧНА ОНТОЛОГІЯ ПРОЦЕСІВ ЗАСТОСУВАННЯ ДАНИХ ДИСТАНЦІЙНОГО ЗОНДУВАННЯ ДЛЯ МОНІТОРИНГУ ЗЕМЛІ З КОСМОСУ У статті розглянуто алгоритм побудови онтології відбору даних дистанційного зон- дування Землі за тематичним призначенням та навпаки. Сформовано вимоги до розроблення онтології. Наведено фрагменти глосарію. Ключові слова: ДЗЗ, онтологія, бази даних Вступ На сьогоднішній день актуальним завданням є створення автоматизованого визначен- ня можливості застосування даних дистанційного зондування Землі (ДЗЗ) та їх відповідної необхідності для виконання певних тематичних завдань фахівцями різноманітних областей, таких як геологія, лісові ресурси, охорона навколишнього середовища. Згідно з «Класифіка- тором тематичних задач оцінки природних ресурсів та навколишнього середовища, що вирі- шуються з використанням матеріалів дистанційного зондування Землі», розробленим “Вост- СибНИИГГиМС” і ІТЦ “СканЭкс” і затвердженим Департаментом науки і інформаційних систем МПР Росії 23.03.2001р., визначено 209 завдань тематичного оброблення, у тому числі 88 завдань з геології, 47 - по поверхневих водах, 25 - по лісових ресурсах, 49 - з охорони на- вколишнього середовища [1]. На сьогоднішній день дані ДЗЗ з космосу надають понад 49 штучних супутників Землі (ШСЗ) [2], кожен з яких має відповідну знімальну апаратуру з певними технічними власти- востями. Процес роботи з кожним ШСЗ може розглядатися як певний інформаційний процес, пов'язаний з пошуком, зберіганням, передачею, обробкою і подальшим використанням інфо- рмації [3]. Для формалізації опису цих завдань, їх структурування та подання в машинній формі було використано онтології. Відомо, що онтологія, як правило, описує ієрархію концептів предметної області й істотні властивості кожного концепту за допомогою механізму "атри- бут - значення". Зв'язки між концептами можуть бути описані за допомогою додаткових ло- гічних тверджень [4]. У даному випадку онтологія особливо проявляється в уявленні та управлінні знаннями, моделюванні об'єктів і процесів тематичного оброблення, проектуванні баз даних ДЗЗ, інформаційній інтеграції отриманих знань [5]. Розділ 3. Науково-технологічна безпека та інтелектуальні ресурси 189 Для опису логіки процесу запропоновано використання онтологічного підходу, а саме онтології предметної області. Комп'ютерна онтологія предметної області (ПдО) – це:  ієрархічна структура скінченної множини понять, що описують задану предметну об- ласть;  структура є онтограф, вершинами якого є поняття, а дугами – семантичні відношення між ними;  поняття і відношення інтерпретуються відповідно до загальнозначущих функцій інте- рпретації, взятих з електронних джерел знань заданої ПдО;  визначення понять і відношень виконується на основі аксіом і обмежень (правил) їх області дії;  існує засіб формального опису онтографу;  функції інтерпретації та аксіоми описані в нотації формальної теорії. Для побудови онтології автоматизованого визначення можливості застосування даних ДЗЗ та використання їх для виконання тематичних завдань визначимося з поняттями. Під онтологією розуміється кортеж множин: (1) де X, R, F - кінцеві множини відповідно: X - множина понять, які використовуються для опису тематичного завдання та відповід- них даних ДЗЗ ( ); R – кінцева множина відношень між поняттями X; F- множина функції інтерпретації, яка задається на поняттях із множини X та на відношеннях із множини R. Таким чином, узагальнену процедуру інтеграції можливо представити у наступному ви- гляді: (3) (4) У базовій онтології приймемо, що множина F тотожна множині аксіом A, що представ- ляють істинні висловлювання про відповідні поняття Х. ,),(,,,  GDAFRXO (5) де A - скінченна множина аксіом, яка складається з множини визначень Di і множини обме- жень Gi для поняття Xi.  FRXO ,, Екологічна безпека та природокористування____________________________ 190 Загальними вимогами до розробки онтології є: 1) ясність - онтологія повинна ефективно передавати зміст запроваджених концептів; 2) узгодженість - всі поняття і визначення онтології повинні бути логічно не суперечливі; 3) розширюваність - онтологія повинна допускати можливість розширювати словник термі- нів без необхідності ревізії існуючих понять; 4) структурованість - простота для розуміння і пошуку понять, що досягається застосуванням системологічного підходу до аналізу предметної області [6]. Процес побудови онтології складається з ряду етапів. Основні етапи побудови онтології включають: визначення цілей створення і використання онтології, переліку питань, на які дозволяє дати відповідь онтологія; розгляд варіантів повторного використання онтології; по- будова списку понять, термінів предметної області та їх властивостей; визначення класів об'єктів предметної області та їх ієрархії; визначення властивостей класів - слотів; завдання обмежень і аксіом, побудова діаграм неієрархічних (функціональних) відносин; введення ек- земплярів об'єктів онтології. Метою побудови необхідної онтології були формальний опис і класифікація тематичних завдань за даними ДЗЗ та зв’язків між ними для оцінки функціональності застосування від- повідних даних ДЗЗ та планування подальшого їх тематичного оброблення. Тобто система мала являти собою опис процедур та компонентів, які дозволяють вирішити завдання корис- тувача. Таким чином, для базової онтології було здійснено обмеження функціональності шляхом представлення інформації про залежність між окремими компонентами по запиту користувача, включаючи тематичні завдання та відповідні дані ДЗЗ з урахуванням усіх мно- жин їх технічних властивостей. Для заданої предметної області було створено глосарій, який включає терміни тематич- них завдань та їх областей застосування. Всього описано 209 тематичних завдань та визначе- но таксономії тематичних класів з даними 58 штучних супутників ДЗЗ. Фрагмент глосарію наведено в таблиці 1. Таблиця 1 Термін Опис терміну Бази даних ДЗЗ Файл (або кілька файлів) даних, які зберігаються в ПК або на носіях да- них і містять інформацію з штучних супутників Землі, необхідну для виконання тематичного завдання. Умовно діляться на бібліотеки по кож- ному штучному супутнику. Бібліотека тематичних завдань, що вирішують- ся із застосуванням да- них ДЗЗ База даних типових тематичних завдань, яка містить в собі функціональні рішення та інформацію про вхідні дані, необхідні для реалізації цих фун- кцій. Бібліотеки скануючих пристроїв Є частиною Бази даних ДЗЗ. Містить інформацію про властивості скану- ючих пристроїв та рівнів їх оброблення. З метою спрощення представлення даних було обрано дані ДЗЗ, які на сьогоднішній день приймаються на території України. На основі глосарію було побудовано класифікаційну Розділ 3. Науково-технологічна безпека та інтелектуальні ресурси 191 схему з використанням таксономічних відносин "підклас-надкласса" і "клас-екземпляр". Фрагмент представлено в таблиці 2. Таблиця 2 Клас відносина Об’єкти Супутники ДЗЗ клас- екземпляр Terra Aqu a NOA A Січ-2 Terra клас- екземпляр MODIS Aqua клас- екземпляр MODIS NOAA клас- екземпляр AVHRR Січ-2 клас- екземпляр БСП ССІ Ч роздільна здатність см значення 780 3 800 25 000 50 000 100 000 110 000 780 підклас- надкласса БСП 7800 підклас- надкласса ССІЧ 25000 підклас- надкласса MODIS 50000 підклас- надкласса MODIS 100000 підклас- надкласса MODIS 110000 підклас- надкласса AVHRR спектр клас- екземпляр фіолето- вий синій голу- лу- бий зеле- ний оран- жевий черво- ний БІЧ * СІЧ* ДІЧ* фіолетовий підклас- надкласса MODIS синій підклас- надкласса MODIS голубий підклас- надкласса MODIS зелений підклас- надкласса MODIS БСП оранжевий підклас- надкласса MODIS червоний підклас- надкласса MODIS БСП AVH RR БІЧ* підклас- надкласса MODIS AV HRR БСП СІЧ* підклас- надкласса MODIS ССІ Ч ДІЧ* підклас- надкласса MODIS AV HRR * БІЧ - ближній інфрачервоний; СІЧ - середній інфрачервоний; ДІЧ - дальній інфрачервоний. Екологічна безпека та природокористування____________________________ 192 Фрагмент представлення класів тематичних завдань та їх зв’язок з об’єктами представ- лено в таблиці 3. Таблиця 3 Клас тематичного завдання відносини Об’єкти 592 Виявлення змін стану лісів, що відбуваються в результаті негативних впливів (у т.ч. змін, що відбулися в результаті впливу шкідливих організ- мів, лісових пожеж, вітро- валів, використання лісів і т.п.), а також причин, що призвели до таких змін роздільна здатність см 5 000 20 000 500 1 500 592 Виявлення змін стану лісів, що відбуваються в результаті негативних впливів (у т.ч. змін, що відбулися в результаті впливу шкідливих ор- ганізмів, лісових пожеж, вітровалів, використання лісів і т.п.), а також причин, що призвели до таких змін довжини хвиль фіолето- вий синій голубий зелений 611 Оцінка пожежонебез- пеки лісів роздільна здатність см 100 000 250 000 611 Оцінка пожежонебез- пеки лісів довжини хвиль дальній інфрачер- воний 612 Визначення координат ділянок загорання та опера- тивне спостереження за лісовими пожежами роздільна здатність см 100 000 250 000 612 Визначення координат ділянок загорання та опера- тивне спостереження за лісовими пожежами довжини хвиль дальній інфрачер- воний 613 Прогнозування поши- рення лісових пожеж роздільна здатність см 100 000 250 000 613 Прогнозування поши- рення лісових пожеж довжини хвиль фіолето- вий синій голубий зелений Після визначення функціональних відносин у онтологію було додано примірники об'єктів, які необхідні для виконання певного тематичного завдання, наприклад $ 8, $11 на рис.3. Розділ 3. Науково-технологічна безпека та інтелектуальні ресурси 193 Рис. 1 - Таксономія тематичних зв’язків за даними ДЗЗ Рис. 2 - Фрагмент таксономії тематичного класу «Виявлення змін стану лісів, що від- буваються в результаті негативних впливі…» Рис. 3 - Субмножини класу «Виявлення змін стану лісів, що відбуваються в результаті негативних впливі…» Екологічна безпека та природокористування____________________________ 194 Рис. 4 - Супермножини класу «Виявлення змін стану лісів, що відбуваються в резуль- таті негативних впливі…» Аналіз сформованих примірників об'єктів визначає необхідність додавання в алгоритм автоматизованого визначення можливості застосування даних дистанційного зондування Землі (ДЗЗ) та їх відповідної необхідності для виконання певних тематичних завдань додат- кових даних ДЗЗ, методів їх оброблення, або визначає можливість застосування інших тема- тичних завдань для їх вирішення. Таким чином, загальний онтологічний вираз приймає більш інформативний вигляд: ,),(,$,,,  GDAFRXO (6) Висновки 1. Розроблено базову онтологію автоматизованого визначення можливості застосування даних ДЗЗ та їх відповідної необхідності для виконання певних тематичних завдань фахів- цями різноманітних областей, а також відносини, семантично значущі для цієї предметної області. 2. На наступному етапі дана онтологія може бути доповнена екземплярами об'єктів, які необхідно або можливо додатково застосовувати в процесах тематичного оброблення. 3. Онтологія дозволила чітко визначити зв’язки різноманітних примірників об'єктів як ознак різних інформаційних процесів. 4. Послідовна побудова онтології з використанням результатів попередніх онтологій дозволяє збільшувати інформативність кожної наступної, шляхом врахування нових примір- ників об’єктів. Список використаної літератури 1. Классификатор тематических задач оценки природных ресурсов и окружающей среды, решаемых с использованием материалов дистанционного зондирования Земли. Редак- ция 7. – Иркутск: ООО «Байкальский центр», 2008. - 80 с. 2. Супутники ДЗЗ. Режим доступу: http://ru.wikipedia.org/wiki/Категория:Спутники_ДЗЗ. 3. Інформаційні процеси. Режим доступу: http://uk.wikipedia.org/wiki/Інформаційні_процеси. http://ru.wikipedia.org/wiki/Категория:Спутники_ДЗЗ http://uk.wikipedia.org/wiki/Інформаційні_процеси Розділ 3. Науково-технологічна безпека та інтелектуальні ресурси 195 4. Палагин А.В., Романов В.А., Марков К., Величко В.Ю. Базовая онтология распределен- ной виртуальной лаборатории проектирования сенсорных систем "International Science and Computing", International Book Series N 15, V.3/2009, P.19-23 5. Гладун В. П. Процессы формирования новых знаний / В. П. Гладун. – София: СД "Пе- дагог 6", 1994. – 397 с. 6. Соловьева Е.А. Естественная классификация: системологические основы. ХТУРЕ Ха- рьков. – 1999.– 222 с. Стаття надійшла до редакції 23.01.13 українською мовою © В.Ю. Вишняков Тематическая онтология процессов применения данных дистанционного зондирования для мониторинга Земли из космоса В статье рассмотрен алгоритм построения онтологии отбора данных дистанционно- го зондирования Земли согласно тематическим задачам и наоборот. Сформированы требо- вания по разработке онтологии. Приведены фрагменты глоссария. © V.U. Vishniakov Thematic ontology of procedures of using remote sensing data for monitoring the Earth from space In this article describes an algorithm for constructing ontology selection of remote sensing data according to thematic objectives and vice versa. Formed requirements for the development of the ontology. Presented by glossary fragments.

Ähnliche Einträge