本文件定义了地理信息语义互操作的框架。该框架定义了使用本体来处理地理信息标准语义所需组件的高层次模型。

ICS07.040;35.240.70
CCSA75
中华人民共和国国家标准
GB/T42986.1-—2023
地理信息
本体第1部分：框架
Geographic information—Ontology—Part 1:Framework（IS0/TS19150-12012,MOD）
2023-09-07发布
国家市场监督管理总局
国家标准化管理委员会
2023-09-07实施
GB/T42986.1—2023
规范性引用文件
术语和定义
缩略语
一致性
地理信息中的本体
本体价值
相关事宜
基于Web本体语言(OWL)的本体开发规则语义操作符
服务本体
领域本体注册簿
服务本体注册簿
协调本体
框架中包的依赖关系
附录A（规范性）
抽象测试套件
附录B（资料性）
本体的背景信息·
附录C（资料性）
参考文献
本体匹配
GB/T42986.1—2023
本文件按照GB/T1.1一2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。
本文件是GB/T42986《地理信息本体》的第1部分。GB/T42986已经发布了以下部分：一第1部分：框架。
本文件修改采用ISO/TS19150-1：2012《地理信息本体第1部分：框架》。文件类型由ISO的技术规范调整为我国的国家标准。本文件与ISO/TS19150-1：2012相比做了下述结构调整：将原文第2章“一致性”调整至第5章。本文件与ISO/TS19150-1：2012的技术差异及其原因如下：一更改了规范性引用文件，将被代替的文件替换为现行有效的版本，并统一为不注日期引用（使规范性引用文件清单与被引用的文件保持一致）。本文件做了下列缩辑性改动：
更改了术语3.4的来源，用我国文件替换了已被代替的国际标准，并标注“有修改”；—增加了术语3.9的注，使之更便于理解，并删除了来源（已被代替）；一更改了图1、7.8、附录B中资料性引用的文件，更新了被代替的文件，删除了废止的文件。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中华人民共和国自然资源部提出。本文件由全国地理信息标准化技术委员会（SAC/TC230)归口。本文件起草单位：北京中科数遥信息技术有限公司、福建师范大学、武汉大学、自然资源部测绘标准化研究所、国家基础地理信息中心、国家国防科技工业局重大专项工程中心、中国科学院空天信息创新研究院。
本文件主要起草人：毕建涛、李新通、朱海红、邵远征、刘小强、郭建坤、王星星、石振。GB/T42986.1—2023
万维网（WWW）自建立以来一直是一个具有特定语法（结构）但对机器没有任何意义（语义）的数据网络。如今数据Web引人了语义Web（SemanticWeb），通过添加机器可处理的数据（带有嵌人式语义）而不仅是文档，语义Web成为了现有数据Web的扩展。可以将方维网视为一个巨天的全球开放数据库，人们可以从自已的视角、理解或对现实世界的现象或事件的抽象来进行查询，并得到准确、详细和适当的答案。这种方法包括基于本体的推理能力。随着引人“链接数据”概念，不同来源的各种数据通过HTTPURIs方式在Web上连接在一起。由此，语义Web和“链接数据”为地理信息领域带来了新的机遇，为实现地理信息语义互操作提供了新一代标准。本体包含了基于基本词汇对语言世界现象的形式化表示，包括在原意明确和描述现象中作出的定义和公理以及它们之间的关系。它支持概念的表示，支持数据的解译和推理，以满足语义的互操作性。可以整合包括地理信息在内的不同学科的数据，并有助于解决从特定问题（如石油泄漏)到全球问题（如气候变化）。
GB/T42986拟由6个部分构成。
第1部分：框架。定义了一个高层次的框架结构标准，以通过本体来专门处理地理信息的语义操作。
一一第2部分：基于Web本体语言（OWL)的本体开发规则。定义了OWL-DL本体发展的规则和指导方针，包括UML类图元素和OWL-DL之间的映射和OWL-DL应用模式的描述规则。一第3部分：语义操作符。定义了概念之间的语义临近运算符，以补充几何和时空运算符。一第4部分：服务本体。标示服务本体的框架和描述地理信息本体语言的Web服务的定义。一第5部分：领域本体注册簿。定义地理信息领域本体及其维护的国际注册系统第6部分：服务本体注册簿。定义地理信息服务本体及其维护的国际注册系统。这些部分共同组成了ISO/TC211（国际标准化组织地理信息技术委员会）的协调本体，组成了一套OWL-DL本体，转换和补充了ISO/TC211基于UML开发的协调模型。本文件主要为方便地理信息标准开发者使用，也适用于信息系统分析员、ISO地理信息标准方案规划者和开发人员。本文件将有助于提高对语义互操作基本原则的理解和地理信息的应用。1范围
地理信息本体第1部分：框架
GB/T42986.1—2023
本文件定义了地理信息语义互操作的框架。该框架定义了使用本体来处理地理信息标准语义所需组件的高层次模型。
2规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
地理信息概念模式语言（Geographicinformation-Conceptualschemalanguage）ISO19103bzxZ.net
注：GB/T35647—2017地理信息概念模式语言（ISO19103：2015，IDT)地理信息应用模式规则（Geographicinformation-Rulesforapplicationschema）ISO19109
地理信息服务（Geographicinformation—Services）ISO19119
注：GB/T25530—2010地理信息服务（ISO19119：2005，IDT）ISO19135（所有部分）地理信息项目注册程序（Geographicinformation—Proceduresforitemregistration)
3术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。3.1
应用模式
applicationschema
一个或多个应用所需数据（3.4)的概念模式(3.3）。［来源：GB/T33188.1—2016，4.1.23.2
conceptualmodel
概念模型
定义一个论域中概念的模型。
来源：GB/T33188.1—2016，4.1.5]3.3
概念模式
conceptual schema
概念模型(3.2)的形式化描述。
［来源：GB/T33188.1-2016，4.1.6]3.4
信息(3.7)的形式化再表达，以适用于通信、解释或处理。［来源：GB/T5271.1—2000，01.01.02，有修改］1
GB/T42986.1—2023
要素feature
现实世界现象的抽象。
［来源：GB/T33188.1—2016，4.1.11]3.6
框架framework
用于分类和组织复杂信息（3.7)的逻辑结构。［来源：ISO/TS27790：2009,3.27]3.7
information
关于客体（如事实、事件、事物、过程或思想，包括概念）的知识（3.8），在一定的场合中具有特定的意义。
［来源GB/T5271.1-2000,01.01.01]3.8
只knowledge
基于推理的认定。
［来源：ISO5127：2001，1.1.3.14，有修改］3.9
元数据
metadata
关于数据的数据(3.4)。
注：即数据（3.4)的标识、覆盖范围、质量、空间和时间模式、空间参照系和分发等信息。3.10
ontology
通过含有定义和公理的基本词汇表对论域现象的形式化表达，这些定义和公理使隐含的意思更明确且可描述现象及其相互关系。［来源GB/T33188.1—2016，4.1.26］3.11
registry
注册系统
维持注册的信息(3.7)系统。
［来源：GB/T33188.1—2016，4.1.33］3.12
模式schema
模型的形式化描述。
［来源：GB/T33188.1—2016，4.1.34]3.13
冈semanticweb
语义网
带有含义的数据(3.4)网络。
注：含义间的关联使数据和信息(3.7)能由自动化工具和人理解与处理。［来源：ISO19101-1:2014，4.1.33]3.14
论域universeof discourse
包括任何感兴趣事物的现实或假想世界的视图。[来源.GB/T33188.1--2016，4.1.382
统一资源标识uniformresourceidentifier；URIGB/T42986.1—2023
资源的唯一标识符，其结构与国际互联网工程任务组（IETF)的RFC2396一致。[来源ISO19136：2007，4.1.65
网络服务
webservice
通过网络实现的服务。
注：网络服务通常包括某种程序和数据的组合，也可包括人力资源。［来源：ISO19101-1:2014，4.1.39]4缩略语
下列缩略语适用于本文件。
HTTP：超文本传输协议（HyperTextTransferProtocol）LCCS：土地覆盖分类系统（LandCoverClassificationSystem）LADM：土地管理域模型（LandAdministrationDomainModel)）ODM：本体定义元模型（OntologyDefinitionMetamodel）OMG：对象管理组织（ObjectManagementGroup）OWL：Web本体语言（WebOntologyLanguage）OWL-DL：Web本体语言-逻辑描述（OWL-DescriptionLogic）OWL-S：Web本体语言-Web服务语义标记（OWL-SemanticMarkupforWebServices）PDF：可移植文档格式（PortableDocumentFormat）RDF：资源描述框架（ResourceDescriptionFramework）RDF-S：资源描述框架-模式（RDFSchema）RIF：规则交换格式（RuleInterchangeFormat）SPARQL：简单协议和RDF查询语言（SimpleProtocolandRDFQueryLanguage）UML：统一建模语言（UnifiedModellingLanguage）URI：统一资源标识符（UniformResourceIdentifier）W3C万维网联盟（WorldWideWebConsortium）WSMO：Web服务建模本体（WebServiceModellingOntology）XML：可扩展标记语言（eXtensibleMarkupLanguage）5一致性
任何声称与本文件一致的文件，应符合附录A抽象测试套件所规定的要求。地理信息中的本体
6.1概述
语义在地理信息的互操作中扮演着重要的角色，相关背景资料见附录B。本体是支持地理信息语义互操作的基本概念，因此本文件遵循信息技术和人工智能的本体论观点，同时基于ISO地理信息标准的相关内容，给出本体的定义，即本体是指通过含有定义和公理的基本词汇表对论域现象的形式化表达，这些定义和公理使隐含的意思更明确且可描述现象及其相互关系。在应用软件中，可用本体支持地3
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理信息与一个所知领域以及不同所知领域之间的任何其他信息源的共享、重用和集成。本体可以表示为类、关系、内容、属性和值，为论证、演绎和推理提供基础。6.2本体价值
本体是语义互操作、语义Web中数据可获取性和地理信息互操作性的基本概念。以下本体价值可视为与相应的地理信息互操作同等重要：域之间的互操作；
一将ISO地理信息标准开放到其他非地理信息领域；一机器自动推理与推断；
从数据描述到信息描述再到知识描述；聚焦于信息与知识的在线访问（而不是离线访问）；建立相似/不同概念（如不同的关键字在元数据中的相似概念）之间的相互联系；关联域之间(相似/不同)的概念。6.3相关事宜
鉴于本体对地理信息互操作的价值，以下事项与ISO地理信息标准相关：使用OWL编写应用本体的开发规则；引人本体作为产品规范应用的一部分：用OWL开发本体中的内容标准（应用本体、领域本体和元语言）；将ISO19107和ISO19125-1中定义的空间运算符引人语义Web来进行空间推理与推断，因此，可将它们作为语义Web语言的一部分（RDF、RDF-S和OWL)；-定义关于语义在概念、定义和用作语义Web语言一部分方面的相似性的语义操作符（RDF、RDF-S和OWL)；
一从UML到OWL的ISO协调模型的转换；定义Web服务本体。
7框架
7.1概述
图1给出了包的结构，这些包是通过本体来应对地理信息的语义问题。选择OWL-DL语言作为本体语言，因其具有较高的表达和推理能力。ISO19109应用模式规则
（来自ISO/TC211协调模型）
ISO19115（所有部分）元数据
（来自ISO/TC211协调模型）
ISO19150-3语义操作符
（米自ISO/TC211本体）
ISO/TC211协调本体
（来自ISO/TC211本体）
ISO/TC211协调模型
（来自模型）
ISO19103概念模式语言
（来自ISO/TC211协调模型）
ISO/TS19150-1本体框架
（来自ISO/TC211本体）
GB/T42986.1—2023
ISO19110要素编目方法
（来自ISO/TC211协调模型）
[SO19119服务
（来自ISO/TC211协调模型）
ISO19150-2基于Web本体语言（OWL）的本体开发规则（来自ISO/TC211本体）
ISO19150-5领域本体注册薄
（来自ISO/TC211本体）
ISO19150-4服务本体
（来自ISO/TC211本体）
ISO19150-6服务本体注册筹
（米自ISO/TC211本体）
ISO19135（所有部分）项目注册程序图1包框架的组成及依赖关系
该框架引人了包括本文件在内的共7个组件，这些组件和框架中其他ISO地理信息标准已有部分均有依赖关系\。这些组件包括：《地理信息
《地理信息
《地理信息
《地理信息
《地理信息
《地理信息
第1部分：框架》（ISO/TS19150-1，即本文件）；第2部分：基于Web本体语言（OWL)的本体开发规则》(ISO19150-2)；本体
第3部分：语义操作符》（ISO19150-32)）；本体
第4部分：服务本体》(ISO19150-4)；本体
第5部分：领域本体注册簿》（ISO19150-53)）；第6部分：服务本体注册簿》（ISO19150-6)；本体
ISO/TC211协调本体。
基于Web本体语言（OWL)的本体开发规则本体需要保持一致，以简化它们的使用和互操作；开发地理信息本体时应与ISO19103和ISO19109本框架图中只显示和这些组件有直接依赖关系的地理信息标准。1）
未出版。
未出版。
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相协调，并要求从UML向OWL-DL本体转换的方法和规则，这些均可从OMG的ODM中获取。ISO19150-2应定义本体开发的规则和指导原则，以更好地支持基于OWL-DL的语义Web上的地理信息互操作。同时也应定义地理信息标准里的UML类图元素到OWL-DL的映射，以及基于通用要素模型（在OWL-DL中ISO19109内定义的）的描述规则。这些规则应包括下列事项：命名：ISO地理信息模型允许在不同场景使用相同的名字，但本体和OWL-DL中不允许；本体中描述UML包的方式；
抽象类；
一构造型；
一聚合和组合；
一关联名称；
限定关联；
一枚举和代码列表；
操作和方法；
一本体质量评估。
7.3语义操作符
本体提供了某一背景内的概念定义以及概念间关系，因此基于本体的论证与推断成为可能。地理领域中的本体匹配背景信息，以及用于本体推理的语义相似度参见附录C。推理和推断使互操作成为可能：如数据发现、查询应答、地理数据的集成以及地理数据和其他领域或来源的数据的组合等互操作。推理和推断可以通过定义与ISO地理信息几何和时间操作符形成互补的语义操作符获得支持ISO19150-3应定义有关几何和时间表达相关概念的语义邻近操作符。这些操作符补充了目前在ISO19107、ISO19108、ISO19125-1和ISO19141中已定义的几何和时间操作符组。7.4服务本体
Web服务是万维网的重要组成部分。目前，Web服务的使用和交互仍然需要人工参与才能找到和集成Web服务。语义Web还可以通过引人Web服务的语义和本体来促进与Web服务的交互。语义Web支持Web服务以自动执行Web服务发现、Web服务的组成及其调用，从而以最少的人工参与实现无缝交互。服务的语义标注在功能、选择、获取、组成和调用方面宜得到本体的支持。如下两个框架都支持上述功能：Web服务语义标记（OWL-S)（图2）和Web服务建模本体（WMSO）(图3)。
OWL-S是服务的一个本体，支持发现、组合和Web服务的调用。服务本体的结构有3个部分：服务配置文件、服务模型和服务基础。服务配置文件详细介绍了能为客户提供的服务功能及其性能。服务配置文件的主要任务是发布和发现这些服务。服务模型详细介绍了服务是如何运作的。服务基础详细介绍了通过消息与服务进行交互的方式，比如传输协议。表达
（微什么）
（如何访间）
服务模型
服务配置文件
服务基础
图2OWL-S服务本体
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WSMO从欧洲语义系统倡议中已发展为Web服务。它主要由4个部分组成：本体、Web服务、目标和调解器。其中，本体部分提供其他WSMO组件所使用术语的正式规范；Web服务部分对Web服务在性能、接口和服务的内部交互方面进行语义描述；目标部分是指客户使用Web服务所要实现的目标；调解器部分是提供组件与处理异质性设施间的连接器。目标
调解器
图3WSMO组件
Web服务
OWL-S和WSMO已提交给W3C，作为未来W3C的推荐标准。其他像WSMO精简版和链接开放服务的发展也与此相关，应一并考虑。在ISO地理信息标准中，ISO19119为开发地理空间服务及通过服务元数据记录这些服务提供了基本框架。这可以看作是地理空间服务本体的定义充许语义标注的基础。ISO19150-4应确定地理信息中服务本体的适当框架（OWL-S或者WSMO)，并以一个本体语言定义地理信息的Web服务描述，以便其在语义Web上被发现。7.5领域本体注册薄
在ISO地理信息标准（如ISO19144-2和ISO19152)中，地理信息内容部分得到了更多的关注，其他内容如气候变化的变量和解决方法正在成为热点。因此，地理信息本体的注册薄是实现领域间语义互操作所必需的。
ISO19150-5应定义一个地理信息领域本体及其维护的国际注册系统。注册系统将是标准化的高层次地理信息本体的组成部分。这些本体应使用OWL-DL开发，并在网络上发布，以支持语义Web应用程序。为了在应用中定义更精细的粒度级本体，上述本体应被作为基本框架进行开发，也应允许专业应用本体和共享领域本体间的概念映射，也应支持跨领域的概念相关联。7.6服务本体注册满
ISO19150-6应定义地理信息服务本体及其维护的国际注册系统。这些注册系统是标准地理信息服务本体的组成部分。这些本体的制定应符合ISO19150-4规定的服务本体的定义。7.7协调本体
ISO/TC211协调本体包应由一组OWL-DL本体对应的ISO/TC211协调模型组成。这个包应在网络上发布，以支持语义Web应用程序。7.8框架中包的依赖关系
首先，该框架（ISO/TS19150-1)依赖于ISO19109、ISO19110、ISO19115（所有部分）和ISO19103中地理要素的抽象及其表达转换数据条件的部分。ISO19109中定义的通用要素模型（GFM)，规定了论域世界是如何被抽象化，定义了要素种类及其属性、要素类型之间的关系元模型。ISO19110基于7
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