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基于本體的機(jī)場(chǎng)安全熱點(diǎn)特征分析方法

文檔作者：王潔寧1，趙曉鵬1，周沅z 文檔來(lái)源： 1．中國(guó)民航大學(xué)天津市空管運(yùn)行規(guī)劃與安全技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 2．民航華東地區(qū)空管局		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2025年03月14日
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第34卷第4期
2016年8月
中國(guó)民航大學(xué)學(xué)報(bào)
JOURNAL OF CⅣⅡ。AVIATION UNIVERSITY oF CHINA
V01．34 No．4
August 2016
基于本體的機(jī)場(chǎng)安全熱點(diǎn)特征分析方法
王潔寧1，趙曉鵬1，周沅z
(1．中國(guó)民航大學(xué)天津市空管運(yùn)行規(guī)劃與安全技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津300300；2．民航華東地區(qū)空管局，上海200335)
摘要：針對(duì)民用機(jī)場(chǎng)熱點(diǎn)特征識(shí)別與分類需求，在Prot∈·96中構(gòu)建機(jī)場(chǎng)熱點(diǎn)的頂層概念框架并描述邏輯(Dk)表
達(dá)，引入對(duì)機(jī)場(chǎng)安全熱點(diǎn)在不同層面形式化的描述，建立機(jī)場(chǎng)安全熱點(diǎn)領(lǐng)域本體。以FaCT++推理機(jī)將熱點(diǎn)
按不同特征分類推理。該方法的意義在于為機(jī)場(chǎng)熱點(diǎn)特征識(shí)別信息化和熱點(diǎn)分類協(xié)同工作的全過(guò)程提供
了一定的語(yǔ)義支撐，管制員可以直觀、全面地掌握熱點(diǎn)區(qū)域狀況。
關(guān)鍵詞：機(jī)場(chǎng)安全熱點(diǎn)；項(xiàng)層概念；領(lǐng)域本體；FaCT++；熱點(diǎn)分類
中圖分類號(hào)：X949；V35l 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674—5590(2016)04—0016—05
Ontology-based approach for airdrome safety hotspots analysis
WA NG]ieninf，ZHA 0 Xiaope吲，ZHOU Yuan2
(1．Ti刪in Key Lab ofa TM operation Planning and Safety Techniques，CA uc,Tianjin 300300,China； 2．Air暾Control Bureau ofEast Chinc‘Shanghai 200335，China)
Abstract：According to the demands for characteristics identification and classification of civil airdrome hotspots，the top—
level concept framework of hotspots is built using with Prot696 tool，the core terminology is validated by
descriptive logics，introducing formalized description of airport safety hot spots at different levels．A domain
ontology is established，in which hotspots are classified in accordance with features based on FaCT++．This
approach has benefits on common knowledge construction of airport hotspots identification and classification．It
can also help controllers to know hotspots’risk level directly and completely．
Key words：airdrome safety hotspots；top-level concept；domain ontology；FACT++；hotspots classification
機(jī)場(chǎng)區(qū)域內(nèi)具有發(fā)生歷史的、潛在的碰撞或跑道
侵入且飛行員和司機(jī)需要著重關(guān)注的位置稱為機(jī)場(chǎng)
熱點(diǎn)【11?？茖W(xué)識(shí)別機(jī)場(chǎng)安全熱點(diǎn)特征，并合理地區(qū)分機(jī)
場(chǎng)安全熱點(diǎn)，使管制員了解到危險(xiǎn)類型，保障航班安
全運(yùn)行，防止航班與車輛相撞或追尾事件發(fā)生。
機(jī)場(chǎng)熱點(diǎn)的識(shí)別在國(guó)內(nèi)尚且處于起步階段，且大
都缺乏理論支撐與實(shí)踐指導(dǎo)12]。北上廣等地的機(jī)場(chǎng)圖
已標(biāo)示了本場(chǎng)的熱點(diǎn)區(qū)域，但只有白云機(jī)場(chǎng)分析說(shuō)明
了機(jī)場(chǎng)安全熱點(diǎn)的成因，并對(duì)途經(jīng)熱點(diǎn)區(qū)域的飛行員
和場(chǎng)面特種車輛司機(jī)作出警示。研究人員針對(duì)熱點(diǎn)區(qū)域
識(shí)別提出了結(jié)合德爾菲法、矩陣法和模糊聚類分析的
三選法[31，以及基于場(chǎng)面監(jiān)視雷達(dá)數(shù)據(jù)提取分析飛機(jī)
地面滑行軌跡識(shí)別熱點(diǎn)的方法141。國(guó)外提出由于機(jī)場(chǎng)
道面幾何布局欠佳、地面交通流、標(biāo)記標(biāo)識(shí)牌不明確、
燈光設(shè)置不當(dāng)或者人為差錯(cuò)等岬嘟易導(dǎo)致熱點(diǎn)產(chǎn)生，
并進(jìn)一步提出用圓形或多邊形在機(jī)場(chǎng)圖中表示熱點(diǎn)。
本文針對(duì)熱點(diǎn)特征識(shí)別與分類問(wèn)題提出采用本
體建模軟件Prot696，結(jié)合自上而下的方法建立機(jī)場(chǎng)熱
點(diǎn)領(lǐng)域本體。首先確定熱點(diǎn)領(lǐng)域本體的重要術(shù)語(yǔ)，將機(jī)
場(chǎng)熱點(diǎn)本體定義為熱點(diǎn)(hotspot)、產(chǎn)生位置(10cation)、
風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估(risk assessment)、危險(xiǎn)因素(hazard factors)
等4大類，并確定類的等級(jí)關(guān)系。其次，定義類之間的
屬性關(guān)系以及屬性的分面，如“風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估”概念的子類
“風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生可能性”的取值類型為小數(shù)以及允許的取
值、熱點(diǎn)屬性的定義域(domain)、值域(range)、單向關(guān)
系和逆反關(guān)系等。最后，完成模型的創(chuàng)建，通過(guò)推理功
能將被疊加了不同危險(xiǎn)因素的熱點(diǎn)依據(jù)不同特征滿
足不同的需求分類。通過(guò)構(gòu)建熱點(diǎn)本體，有助于使熱
收稿日期：2015一11—27：修回日期：2015—12—31
基金項(xiàng)目：中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)(3122013P008，3122014P040)；國(guó)家空管委基金項(xiàng)目(GKG201410003)
作者簡(jiǎn)介：王潔寧(1966一)，男，甘肅蘭州人，研究員，博士，研究方向?yàn)榭展苓\(yùn)行安全及空管系統(tǒng)仿真．
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
第34卷第4期王潔寧，趙曉鵬，周沅：基于本體的機(jī)場(chǎng)安全熱點(diǎn)特征分析方法一17一
點(diǎn)被計(jì)算機(jī)理解成為可能，有助于克服不同系統(tǒng)之間的
鴻溝，有助于建立基于該模型的特征識(shí)別與分類策略。
1 本體概述
1．1 本體的定義
目前本體還未形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)化定義，學(xué)術(shù)界普
遍推介的定義是“本體即為可共享的概念化體系的明
確的形式化說(shuō)明”[91，定義了本體的4部分含義為“概
念化”、“共享化”、“形式化”和“明確化”。概念化說(shuō)明
是從客觀世界范疇中捕獲的相關(guān)領(lǐng)域概念的抽象模
型，具有獨(dú)立于具體環(huán)境的特性；共享化反映的是這
個(gè)領(lǐng)域里公認(rèn)的詞匯，而非個(gè)體的共識(shí)，具有復(fù)用性；
形式化指本體的數(shù)學(xué)描述的精確性，是一種可機(jī)器理
解的標(biāo)準(zhǔn)化的描述方法；明確化指的是概念的定義及
概念的屬性定義都是明確的。本體提供了一個(gè)用來(lái)表
達(dá)和交流某些主題知識(shí)詞表的一個(gè)關(guān)系集，關(guān)系集是
詞表中術(shù)語(yǔ)間關(guān)系的集合【101。
1．2 本體的形式化表示
Perez等?】提出本體的建模元語(yǔ)，即：概念(C)、關(guān)
系(R)、個(gè)體(I)、公理(A)。
1)概念，亦稱類，是一個(gè)三元組，包括概念名稱、
概念屬性和概念關(guān)系。通過(guò)框架結(jié)構(gòu)來(lái)表示對(duì)象的集
合。集合中包含概念名稱和概念描述。
2)關(guān)系，對(duì)概念集合的關(guān)系集合下定義，即為相
關(guān)領(lǐng)域中概念間的相互作用，在語(yǔ)義上主要關(guān)系有
part—of、kind—of、instance—of以及attribute—of等。
3)個(gè)體，即為實(shí)例，個(gè)體是本體模型當(dāng)中最小的對(duì)
象，可以帶人推理機(jī)中推理，成為另外一些類的子類。
4)公理，是不需要證明的邏輯真理，例如概念B
屬于概念A(yù)的范圍。
1．3 本體的類型
由于不同本體的應(yīng)用領(lǐng)域不同，本體可大致分3類，
涉及具有普遍意義的客觀世界常識(shí)的本體稱為頂級(jí)
本體，描述一般化的概念，如空間、時(shí)間、事件、行動(dòng)等，
獨(dú)立于特定的問(wèn)題與領(lǐng)域；涉及特定學(xué)科領(lǐng)域的本體
稱為領(lǐng)域本體，使用屬性、關(guān)系進(jìn)行定義與描述真實(shí)世
界中特定的領(lǐng)域知識(shí)；涉及問(wèn)題求解的本體稱為問(wèn)題、
方法本體或應(yīng)用本體【121。本文所構(gòu)建本體為領(lǐng)域本體。
2 機(jī)場(chǎng)熱點(diǎn)本體構(gòu)建
2．1 本體構(gòu)建基本思路
圖1為構(gòu)建機(jī)場(chǎng)熱點(diǎn)本體的總體思路。這種方法
既說(shuō)明了構(gòu)建過(guò)程中必要的步驟和思路，又相對(duì)完善
地解決了本體構(gòu)建中的優(yōu)化問(wèn)題，對(duì)今后本體的維護(hù)
與優(yōu)化有一定作用。
確定熱點(diǎn)本體研究領(lǐng)域和范圍
分析用戶真實(shí)需求
確定構(gòu)建本體總目標(biāo)
分析熱點(diǎn)本體頂層概念
確定頂層概念：l l確定頂層概念：l I確定頂層概念
產(chǎn)生位置危險(xiǎn)因素|| 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估
1分析產(chǎn)生
l地點(diǎn)及范圍
否． 生
I產(chǎn)生地點(diǎn)
令I(lǐng)。優(yōu)化—分廠類 I是
、1分析提取
’=l文工獻(xiàn)數(shù)據(jù)
I危險(xiǎn)因素
I優(yōu)化分類
I‘‘。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。一
否／義＼
<確＼定概／念><兩＼定概／毒>

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