1. 标题

时空地质知识约束下基于本体的问题理解

Ontology-based Question Understanding with the Constraint of Spatio-temporal Geological Knowledge

2. 成果信息

Wenjia Li, Liang Wu*, Zhong Xie, Liufeng Tao, Kuanmao Zou, Fengdan Li and Jinli Miao. Ontology-based Question Understanding with the Constraint of Spatio-temporal Geological Knowledge[J]. Earth Science Informatics, 2019.

DOI: https://doi.org/10.1007/s12145-019-00402-2

This study was supported by the National Science Foundation of China (Grant No. 41871311, 41671400) and the National Key Research and Development Program (Grant No. 2017YFB0503600, 2017YFC0602204, 2018YFB0505500).

3. 成果团队成员

李文佳，博士生，中国地质大学（武汉）信息工程学院。研究方向：深度学习，地质大数据。

Email: liwejia@cug.edu.cn

吴 亮（通讯作者），教授，中国地质大学（武汉）信息工程学院。研究方向：空间分析建模和应用，空间信息服务。

Email: wuliang@cug.edu.cn

谢 忠，教授，中国地质大学（武汉）信息工程学院。研究方向：时空数据挖掘与知识发现，地理信息系统。

陶留峰，博士，中国地质大学地理与信息工程学院。研究方向：空间分析与信息服务，地质大数据。

邹宽茂，硕士生，中国地质大学（武汉）信息工程学院。研究方向：深度学习，地质大数据。

李丰丹，博士，中国地质调查局发展研究中心。研究方向：地质信息技术。

缪谨励，硕士，中国地质调查局发展研究中心。研究方向：地质信息技术。

4. 成果介绍

时空地质大数据包含大量的空间和非空间数据，如何有效地管理和检索这些现有数据始终是地质领域研究的热点问题之一，问题理解又是解决该问题的重要一步。基于语义的问题理解是在传统基于关键词匹配的基础上，增加系统对问题的语义推理和理解，为用户返回其感兴趣的内容。在通用领域，基于语义的问题检索方法已经发展得比较成熟，特别是在主要的搜索引擎如百度中，但是在地质领域中这种方法还不是很成熟，也很容易忽略不同的时间维度对检索结果和效率的影响。

基于以上问题，本文主要做了以下工作：

（1）具有地质时序特征的事件本体构建

考虑到地质事件影响因素的不同，我们将地质事件分为两个不同的子类：地质调查事件Geological Survey Events和地质事件Geological Events。前者以一般时间记录地层、岩石等地质调查事件，其执行主体除个别专业术语外，往往由个人或组织构成，对地质研究具有重要意义。而后者主要是指地质概念中的地质事件，在这些事件中，地质时间和事件内容对研究有着同样深刻的影响。

（2）时空地质知识驱动下的本体推理与规则构建

从地质大数据的时间、空间、领域三个方面分别构建了本体推理规则辅助系统进行问题理解。

图2 基于规则推断出的新知识的过程

（3）本体辅助的检索语句理解

考虑到中文问题中疑问词对检索结果的影响，构建问题本体，并基于问题本体与其他本体的帮助计算机理解问题，返回更符合用户感兴趣内容的检索结果。

图3 系统理解“造山运动是什么”的工作流程

为了验证该方法的有效性，我们对GSISSP平台进行了改进，设计了多个实验。研究案例表明了集成多种本体和特征规则的积极影响。

创新点：

1.考虑地质领域时间的特殊性，整合地质领域的事件信息，构建地质事件本体，通过在不同的地质事件中时间表达的不同将地质时间概念与地质事件相关联;

2.提出以时空地质知识为驱动的本体推理规则，包括时空特征规则等;

3.考虑汉语疑问词对问题理解的影响，扩展问题本体，并通过问题本体与其他本体之间的关联帮助计算机了解用户意图，以提高检索结果的效率。