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S.Oppe 关键字:后果;目的;描述;限制;关注;事故分析;可能性
摘要:交通事故的统计数字,尤其国家一级的数据对监控和预测事故的发展,积极或消极检测事故的发展,以及对定义安全目标和评估工业安全特别有益。事故分析是应用非常有限的分析,是前瞻性分析和回顾性分析,能够对新开发的交通安全系统和特殊过程的安全措施进行评价。目前迫切需要一个将实时事故分析与研究相结合的行为。将自动检测和视频录制相结合的研究交通事故的科研论文会比较容易接受。这种类型的研究最终会对交通理念有个完善的认识。
1.简介
本文主要是基于个人的经验,研究有关交通安全、安全分析以及事故分析等在研究中的作用。由这些经验推导出的哲学思考就像通过研究和统计得出的实践观点。而这些调查数字已经在其他地方发表了。
在缺少直接观察的事故中,许多方法论问题的产生,导致不能直接测试对结果持续讨论。通过看事故视频来讨论是富有成效的。事实证明,用来解释事故的大部分有关信息就是事故中缺少的记录。深入研究还无法回忆起所有的必要的用来测试有关事故发生的假设数据。尤其是车-车相撞发生的车祸,这是在荷兰城市道路交叉口录制的视频,一辆从岔路驶来的汽车与主干路的汽车相撞,下列问题可以问:为什么汽车来自次干路上,突然加速后又几乎停止,撞上了在左侧主路的一辆汽车呢?为什么没有注意到正在驶来的车?是不是因为两车从右边驶来,司机因为前面的交叉为他们提供了可能性而斤斤计较?难道他向左看过,但他认为停在拐角处的绿色货车能让他停下来?当然,交通状况并不复杂。目前这个事故中没有骑自行车或行人在拥挤路口分散他的注意。如果停着的绿色车能够在五分钟内消失,这两辆车可能就不会相撞。在事故发生的相关条件下,几乎不可能观察下一个交通行为,因为交通事故是不可预见的。由于新的视频设备和自动检测事故设备的不断发展,如在收集数据方面不需要很高的成本就能变得越来越逼真。必要的增加数据类型也能更好的解释交通中存在的危险因素。关于事故分析的可能性和限制性的问题是不容易回答的,我们不能确切的分析交通事故。因为事故分析涵盖了每一个活动中的不同背景,并根据不同的信息来源范围来补充资料,特别是收集事故的数据,背景资料等,我们首先要看看在交通安全领域的活动周期然后再回答事故分析的可能性与限制。这些行为主要是与交通系统的安全管理有关,有些则是相关的研究活动。
应该用下面的步骤来加以区分: ——检测交通安全问题;
——描述问题和它的主要特征; ——分析其原因分析和改进建议; ——选择和执行安全措施; ——评价所采取的措施。
虽然这个周期可以由同一人或一群人做出来,而问题在每个阶段(政治/管理或科学)都有不同的背景。我们用事故分析来描述这一阶段。做这个决定是重要的。很多关于分析结果的方法的讨论由于忽视之间的区别而成为徒劳的。政治家或道路管理人员对道路的个别事故不是很留意。他们对事故的看法往往都是一视同仁,因为总的结果比整个事故中的每个人的因素重要。因此,每次事故看做一个个体,之间相互协调就会达成安全的结果。
研究人员研究事故发生时一连串事件中每个人的兴趣。希望从中得到关于每次事故的详细信息并能发现其发生的原因和有关的条件。政治家们希望只是因为细节决定行动。在最高一级事故总数减少。信息的主要来源是国家数据库及其统计学处理系统。对他来说,统计意外数字及其统计的波动来进行事故分析。这适用于事故分析中的交通安全领域。因此,我们将首先描述了事故的这些方面。2.事故的性质和它们的统计特性
事故基本概念是意外,不管是其发生的原因还是引起事故出现的过程。两个简单的假设通常是来描述交通事故的形成过程:
-事故发生的概率与以往发生的事故之间是独立;-事故发生在时间上是同性质的
如果这两个假设成立,那么事故是泊松分布。第一个假设与大多数的批判不符。事故是罕见的事件,因此不会受到以前事故的影响。在某些情况下,有一个直接的因果链(例如,大量的车开到一起)这一系列的事故被认为是一个个体事故但包含许多的车。这个假设并不适用于统计人员伤亡。伤亡人数往往与同一事故有关,因此,独立性假设不成立。第二个假设乍一看似乎不太容易理解。穿越空间或在不同地点发生的的事故同样具有可能性。然而,假设需要很长一段时间并且没有缓缴期。其性质是根据理论的假设。如果其短时间内能成立,那么它也适用于长时间,因为泊松分布变量的总和,即使他们的泊松率是不同的,但也属于泊松分布。对于这些时期的总和泊松率则等于为这些地方的泊松率的总和。假设与一个真正的情况相比较计数,无论是从一两个结果还是总情况来看都有一个基本情况比较符合。
例如,对比在一年中特定的一天例如下一天,下一个星期的一天发生的交通事故。如果条件是相同的(同一时间,交通情况相同,同样的天气条件等),那么由此产生的意外数字是相同的泊松过程的结果。这一假设可以通过估算进行测试的两个观测值的基础上(估计是两个值的平均值)的速度参数。概率理论能够
考虑到这两个观察值的平均,用于计算的平等假设的可能性。这是一个相当强大的统计过程。泊松假设是研究了很多次,来获得证据支持。它已经应用于许多情况,数的差异表明在安全性的差异然后确定是否发生意外。这一程序的主要目的是检测在安全分歧。这可能是一个时间上的差异,或不同的地方或不同的条件。这种差异可以指导改进的过程。由于主要关注的是,以减少意外的发生,这种分析可能导致对治疗中最有前途的领域。为这样一个测试应用程序的必要条件是,那意外的数字进行比较是大到足以证明存在的分歧。在许多地方情况下,一个应用程序是不可能的。事故黑点分析往往阻碍了这一限制,例如,如果应用这种测试,找出事故是否在特定的位置数是高于平均水平。该程序的描述,也可以使用,如果发生意外乃根据数的特点找到有前途的安全目标。不仅聚集,而且还与分类泊松假设成立,而意外数字可以相互测试的泊松假设的基础。这种测试是相当麻烦的,因为每个特定的情况下,每一个不同的泊松参数,即,对所有可能结果的概率必须计算应用测试。然后,泊松分布近似为正态分布,均值和方差等于泊松参数。一旦均值和方差的正态分布,给出了所有的测试可以改写了标准零均值和
方差的正态分布条件。没有任何更多的必要计算,但测试统计,需要利用表绘制。3.行车安全政策事故统计的应用
分析那些假设的基础上描述的测试程序的类型及其优点。这种应用最好的例子是为一个国家或地区进行超过一年的安全监测,用事故的总体数据(最终的特定类型,如死亡事故)与前几年的数据相比较。根据数年的事故序列,能够分析出它的发展趋势,并大致预测以后几年的事故数量。一旦建立了这样一种趋势,那么在误差范围内未来一年或几年都可以预见。从一个给定趋势的偏差也可以进行预测新的事件。最有名的是斯米德在1949年进行的分析。我们将讨论这个事故类型分析更详细的内容。
1、该测试应用推广到高阶分类。Foldvary和Lane(1974),在衡量强制佩戴安全带的效果,谁是最早应用于值的4路表高阶相互作用的总卡方分配的。
2、测试不局限于总体影响,但卡方值就可以分解模型内子假说。另外,在双向表,卡方总可以分解成零件表互动的作用。对1的优势。和2。比以前的情况是,这对许多相互关联的(子)表和相应的智广场卡方检验是由大量分析,取而代之的是一个一卡方的确切划分。
3、投入更多关注的是参数估计。例如,在卡方分割使人们有可能以测试有关行参数的线性或二次限制或趋势的不连续性。
4、分析的单位是从数到广义加权计数。这对于道路安全分析,那里一段时间,道路使用者的数量,地点或公里数的车辆往往是必要的修正有利。最后一个选项是没有发现在许多统计软件包。安徒生1977年给出了一个用于道路双向安全分析表的例子。工资保障运动的一个计算机程序。这一级没有说明事故原因分
析。它会尝试检测安全问题需要特别注意。所需的基本信息包括事故数字,来形容不安全总额,暴露的数据来计算风险,并找到一个高风险的情况下或(团体)道路使用者。
4.事故分析研究目的
交通安全的研究是有关的事故及其后果的发生。因此,人们可能会说,研究对象是意外。然而研究人员的兴趣较少集中在这个最后的结果本身,而是多在进程更多的结果(或不结果)的事故。因此,最好是把作为他的研究对象,在流量的重要事件。一个在交通意外的过程,结果是,该实际发生是由研究者未落观测研究的主要问题。
调查一宗交通意外,他将努力重建了间接来源的事件,如涉及的道路使用者,所提供的资料或目击者有关情况,车辆,道路和司机的特点。因此这不是科学独特的,也有一个间接的研究对象的研究更多的例子。但是,第二个困难是,该研究的对象不能被诱发。有系统的控制实验手段研究只对问题方面的可能,而不是问题本身。
间接观察和缺乏系统的控制组合使调查人员很难发现在什么情况下造成事故的因素。虽然研究人员主要是在事故处理领导有兴趣,他几乎完全信息的后果,它的产品,意外。此外,事故背景是复杂的。一般来说,可分为以下几个方面:
-考虑到交通系统,交通量和组成国家,道路使用者,他们的速度,天气条件下,路面情况,车辆,道路使用者和他们的相互作用的演习,意外可以或无法预防。
-由于发生事故,也对这样的速度和车辆质量的因素,大量的不同,碰撞角度,对道路使用者和他们的脆弱性,影响等位置的保护,伤害是严重或或多或少物质损失是多还是少可观。虽然这些方面不能独立研究从理论的角度看,它也从由此产生的结果的优势,区分交通情况有潜在危险的数字,是由有一个意外的可能性,在这种潜在的危险局势,给定一个特定事故。
这个概念框架是对风险的关于个别道路使用者,以及上级的决定控制器的决定制定的一般基础。在风险的数学公式,我们需要一个明确的概率空间的介绍,基本事件(的情况),可能导致事故组成,每个类型的事件的概率,最终收在一次事故中,最后的具体成果,损失,鉴于事故的类型。
另一种方法是看事故特征组合,然后找出关键因素。这种类型的事故分析是通过分析事故的共组或子群来开展。事故本身是一个研究的单位,但也要研究道路因素:道路位置,道路设计(如一个弯道)等。
原文出处:SWOV institute for road safety research Leidschendam(会议记录),记录者,S.Oppe.POSSIBILITIES AND LIMITATIONS OF ACCIDENT
ANALYSIS
S.Oppe Keyword:Consequences;purposes;describe;Limitations;concerned;Accident Analysis;possibilities Abstraet:Accident statistics, especially collected at a national level are particularly useful for the description, monitoring and prognosis of accident developments, the detection of positive and negative safety developments, the definition of safety targets and the(product)evaluation of long term and large scale safety measures.The application of accident analysis is strongly limited for problem analysis, prospective and retrospective safety analysis on newly developed traffic systems or safety measures, as well as for(process)evaluation of special short term and small scale safety measures.There is an urgent need for the analysis of accidents in real time, in combination with background behavioural research.Automatic incident detection, combined with video recording of accidents may soon result in financially acceptable research.This type of research may eventually lead to a better understanding of the concept of risk in traffic and to well-established theories.1.Introduction.This paper is primarily based on personal experience concerning traffic safety, safety research and the role of accidents analysis in this research.These experiences resulted in rather philosophical opinions as well as more practical viewpoints on research methodology and statistical analysis.A number of these findings are published already elsewhere.From this lack of direct observation of accidents, a number of methodological problems arise, leading to continuous discussions about the interpretation of findings that cannot be tested directly.For a fruitful discussion of these methodological problems it is very informative to look at a real accident on video.It then turns out that most of the relevant information used to explain the accident will be missing in the accident record.In-depth studies also cannot recollect all the data that is necessary in order to test hypotheses about the occurrence of the accident.For a particular car-car accident, that was recorded on video at an urban intersection in the Netherlands, between a car coming from a minor road, colliding with a car on the major road, the following questions could be asked:Why did the driver of the car coming from the minor road, suddenly accelerate after coming almost to a stop and hit the side of the car from the left at the main road? Why was the approaching car not noticed? Was it because the driver was preoccupied with the two cars coming from the right and the gap before them that offered him the possibility to cross? Did he look left before, but was his view possibly blocked by the green van parked at the corner? Certainly the traffic situation was not complicated.At the moment of the accident there were no 5
bicyclists or pedestrians present to distract his attention at the regularly overcrowded intersection.The parked green van disappeared within five minutes, the two other cars that may have been important left without a trace.It is hardly possible to observe traffic behaviour under the most relevant condition of an accident occurring, because accidents are very rare events, given the large number of trips.Given the new video equipment and the recent developments in automatic incident and accident detection, it becomes more and more realistic to collect such data at not too high costs.Additional to this type of data that is most essential for a good understanding of the risk increasing factors in traffic, it also important to look at normal traffic behaviour as a reference base.The question about the possibilities and limitations of accident analysis is not lightly answered.We cannot speak unambiguously about accident analysis.Accident analysis covers a whole range of activities, each originating from a different background and based on different sources of information: national data banks, additional information from other sources, specially collected accident data, behavioural background data etc.To answer the question about the possibilities and limitations, we first have to look at the cycle of activities in the area of traffic safety.Some of these activities are mainly concerned with the safety management of the traffic system, some others are primarily research activities.The following steps should be distinguished:description of the problem and its main characteristics;selection and implementation of safety measures;the probability of an accident to occur is independent from the occurrence of previous accidents;-the occurrence of accidents is homogeneous in time.If these two assumptions hold, then accidents are Poisson distributed.The first assumption does not meet much criticism.Accidents are rare events and therefore not easily influenced by previous accidents.In some cases where there is a direct causal chain(e.g., when a number of cars run into each other)the series of accidents may be regarded as one complicated accident with many cars involved.The assumption does not apply to casualties.Casualties are often related to the same accident and therefore the independency assumption does not hold.The second assumption seems less obvious at first sight.The occurrence of accidents through time or on different locations are not equally likely.However, the assumption need not hold over long time periods.It is a rather theoretical assumption in its nature.If it holds for short periods of time, then it also holds for long periods, because the sum of Poisson distributed variables, even if their Poisson rates are different, is also Poisson distributed.The Poisson rate for the sum of these periods is then equal to the sum of the Poisson rates for these parts.The assumption that really counts for a comparison of(composite)situations, is whether two outcomes from an aggregation of situations in time and/or space, have a comparable mix of basic situations.E.g., the comparison of the number of accidents on one particular day of the year, as compared to another day(the next day, or the same day of the next week etc.).If the conditions are assumed to be the same(same duration, same mix of traffic and situations, same weather conditions etc.)then the resulting numbers of accidents are the outcomes of the same Poisson process.This assumption can be tested by estimating the rate parameter on the basis of the two observed values(the estimate being the average of the two values).Probability theory can be used to compute the likelihood of the equality assumption, given the two observations and their mean.This statistical procedure is rather powerful.The Poisson assumption is investigated many times and turns out to be supported by a vast body of empirical evidence.It has been applied in numerous situations to find out whether differences in observed numbers of accidents suggest real differences in safety.The main purpose of this procedure is to detect differences in safety.This may be a difference over time, or between different places or between different conditions.Such differences may guide the process of improvement.Because the main concern is to reduce the 7
number of accidents, such an analysis may lead to the most promising areas for treatment.A necessary condition for the application of such a test is, that the numbers of accidents to be compared are large enough to show existing differences.In many local cases an application is not possible.Accident black-spot analysis is often hindered by this limitation, e.g., if such a test is applied to find out whether the number of accidents at a particular location is higher than average.The procedure described can also be used if the accidents are classified according to a number of characteristics to find promising safety targets.Not only with aggregation, but also with disaggregation the Poisson assumption holds, and the accident numbers can be tested against each other on the basis of the Poisson assumptions.Such a test is rather cumbersome, because for each particular case, i.e.for each different Poisson parameter, the probabilities for all possible outcomes must be computed to apply the test.In practice, this is not necessary when the numbers are large.Then the Poisson distribution can be approximated by a Normal distribution, with mean and variance equal to the Poisson parameter.Once the mean value and the variance of a Normal distribution are given, all tests can be rephrased in terms of the standard Normal distribution with zero mean and variance one.No computations are necessary any more, but test statistics can be drawn from tables.3.The use of accident statistics for traffic safety policy.The testing procedure described has its merits for those types of analysis that are based on the assumptions mentioned.The best example of such an application is the monitoring of safety for a country or region over a year, using the total number of accidents(eventually of a particular type, such as fatal accidents), in order to compare this number with the outcome of the year before.If sequences of accidents are given over several years, then trends in the developments can be detected and accident numbers predicted for following years.Once such a trend is established, then the value for the next year or years can be predicted, together with its error bounds.Deviations from a given trend can also be tested afterwards, and new actions planned.The most famous one is carried out by Smeed 1949.We will discuss this type of accident analysis in more detail later.1.The application of the Chi-square test for interaction is generalised to higher order classifications.Foldvary and Lane(1974), in measuring the effect of compulsory wearing of seat belts, were among the first who applied the partitioning of the total Chi-square in values for the higher order interactions of four-way tables.2.Tests are not restricted to overall effects, but Chi-square values can be decomposed regarding sub-hypotheses within the model.Also in the two-way table, the total Chisquare can be decomposed into interaction effects of part tables.The advantage of 1.and 2.over previous situations is, that large numbers of Chi-square tests on many interrelated(sub)tables and
关键词:知识组织体系 叙词表 本体
中图分类号: G254.0 文献标识码: A 文章编号: 1003-6938(2013)01-0002-06
1 导论
信息过载是网络时代面临的一个重要问题。近些年来西方发达国家、组织、企业(如欧盟、美国医学图书馆、联合国粮农组织等)纷纷开展信息组织开放应用的研发项目,来推动信息建设基础平台的创新性实践和技术改善,如美国医学图书馆建设的统一医学语言系统(Unified Medical Language System,UMLS),谷歌收购了语义搜索公司Metaweb,采用其主打产品Freebase——大规模的开放结构化信息数据库,来推出知识地图服务。我国在“十一五”期间,在国家层面推进了1.7万台大型科学仪器设备(单台套原值50万元以上)、105个野外科学观测研究台站,135万份自然资源实物、970万号标本、4000余种标准物质,22万种科技图书、6万种科技期刊、138万余条标准和技术法规、41万项科技成果信息,以及160TB的科学数据等大量科技资源的整合、开放与共享[1]。
面对海量的信息,如何从传统图书馆基于文献知识组织方法,向适应计算机海量信息处理基于概念单元或知识单元方向发展,如何从资源链接的整合,向提供深入知识内容的整合,成为了我国在“十二五”期间信息资源建设的一项重要任务。因此由国家科技文献信息中心牵头,组织实施了国家科技支撑计划“面向外文科技文献信息的知识组织体系建设和示范应用”项目,来构建我国面向外文科技文献的知识组织体系,以支持信息揭示、组织和发现。本文通过知识组织建设模式的现状分析,论述面向外文科技文献信息的知识组织体系建设的目标和主要内容,并对信息组织基础设施建设中存在的难点进行探讨。
2 知识组织建设模式分析
通过大量的跟踪调研和凝练,可以把西方发达国家或组织推进知识组织实践应用归纳为四种模式:基于传统知识组织体系关联的语义网络模式、基于传统知识组织体系整合抽取的本体仓库模式、基于语义网的参考网络模式和本体网络模式。
2.1 基于传统知识组织体系关联扩展的语义网络模式
UMLS (Unified Medical Language System)是美国国家医学图书馆建立的关于生物医学和健康的知识组织体系,是基于传统知识组织体系关联扩展建设语义网络模式的典型代表。UMLS共有三个知识源数据库,它们是Metathesaurus、语义网络(Semantic Network)和专家词典(SPECIALIST lexicon)。Metathesaurus是集成了各种叙词表、分类表、编码集、用于病人护理的可控词汇表、健康服务表、公共健康统计、生物医学文献目录和索引等基础医学、临床医学和健康服务的知识组织体系。Metathesaurus通过概念来组织,其目的是将同一概念的不同名称和形式连接在一起,标识不同概念之间的关系。每个概念都分配了至少一个语义网络的语义类型,这样保证了Metathesaurus中的所有概念在语义网络中相对一致的分类。语义网络的目的是提供Metathesaurus中所有概念的统一分类和一系列概念之间的关系。语义网络由两部分组成:①一组较为宽泛的主题类目,也称语义类型;②一组语义类型之间的关系,或称语义关系。专家词典是NLM建立的三个知识源数据库之一,是UMLS项目的组成部分。专家词典的作用是为自然语言处理系统提供词汇信息。专家词典的词汇包括通用英语词汇和生物医学专业词汇。UMLS试图强大多语言词汇库,用于多种类型的信息系统,如病例、科学文献、指引和公共健康数据,从而在读者查询请求和资源之间建立概念上的关联,在具有相同知识内容的资源之间建立关联。
2.2 基于传统知识组织体系整合抽取的本体仓库模式
该模式的典型代表是联合国联农组织发起的FOS项目,旨在通过创建、整合和利用本体,来加强渔业信息系统的信息整合和语义互操作能力。FOS项目整合的资源包括:①OneFish:一个渔业项目的门户,采用等级主题树方式对信息进行组织,大约有超过1800个主题,主题含有简短的摘要、标识符、相关联的材料,如文件、网站、元数据。②AGROVOC叙词表:包含大约2000个渔业的叙词和16000相关的扩展词。③ASFA叙词表:超过6000个叙词。④FIGIS:一个整合渔业信息的全球化网络,其采用参考表来组织资源,主要包括水生物种、地理对象、水生资源、海洋渔业、渔业技术,大约有300个顶级概念,向下分成4级,共含有30000个资源对象,并能支持多语种互操作。FOS希望设计出一个全面的本体参考模型,以满足:是(部分是)以领域为基础本体,能分享规范的KOS;足够的灵活性,能在同一背景下包括不同的观点或者视角;聚焦在渔业领域的核心推理框架[2]。FOS建立一个多层级的本体仓库来整合资源,主要包括三层内容:
顶层本体或称为基础本体,用来表示通用一般性的概念。FOS采用了WonderWeb European项目建立DOCLCE本体模型作为基础,DOCLCE分为三个基本的大类,即:持久性和临时性;品质和品质属性及抽象概念。并采用了乘法的方式来扩展下位类。
核心本体是在顶层本体的基础上,结合本体描述与情景的原理(根据情景的作用、任务、参数、状态来具体化说明)来构建了核心本体。将FOS需要整合的资源按照ODP的本体描述模型转化成术语数据库,提取术语数据库顶层概念,保留TDB框架,专家精简以及采用其他本体设计模型[3]。最终,在ASFA的1600个顶级类、AGROVOC的83个顶级类和FIGIS的约400个顶级类中选取了10%作为核心本体。
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领域本体,是在核心本体设计和检验后,将术语数据库中遗留的数据转化为本体数据模型,被称为“原形本体”。将COF(核心本体)与OntoWordNet和“原形本体”进行映射、模块化、合并,形成领域本体。
2.3 基于语义网的参考网络模式
该模式的核心是通过元数据的RDF模型和用SKOS格式描述的网络参考模型实现对分散异构资源进行分布式语义检索,其典型代表是STERNA(Semantic Web-based Thematic European Reference Network Application)。该项目在2008年6年到2010年11月获得eContentplus项目的1500万欧元支持下,与12个欧洲自然史和生物多样性机构合作,以鸟类和各种鸟类相关的信息为核心,将各种关于鸟、鸟类物种和他们习惯的多媒体资源,包括科学数据、文章、图片、视频和声频文件,汇集和显示在同一个信息空间,以支持欧洲数字图书馆,整合在自然科学、生物多样性及保护领域带有语义的丰富数字资源。
STERNA基础架构是通过元数据的RDF模型和用SKOS格式描述的网络参考模型对成员网站的内容进行分布式语义检索。整个系统分为三部分:最基础是语义检索,用于实现对不同成员网站的分散异构数据库的检索;网络工具集,用于内容拥有的机构整合和丰富现有的内容和元数据,并链接到用SKOS的参考模型;API层,用于每个成员网站实现STERNA系统的检索功能。
元数据是整个知识组织中的基础组成部分,项目制订了元数据生成和受控词表示的规范。元数据采用RDF元数据模型,RDF的三元组结构易于链接,使一个物体即可以作为主语,也可以作为宾语;也易于机器处理,利用URI来链接相关资源。
受控词表示在STERNA系统中被称为“参考结构”,采用SKOS进行描述。参考结构中包含各种的不同组织描述资源的方式,即有低结构化,如词表和术语,也有高结构化能揭示词和词间关系,如叙词表、本体、知识组织系统。为了在语义网络环境下充分利用现有的知识组织系统,使其能被机器处理和整合到发现层,STERNA项目采用了SKOS方式对ITIS(Integrated Taxonomic Information System)、ISO3166国别名称和代码、自建的标准化列表,如机构结构、人员结构进行描述。
RNA(Reference Network Architecture)参考网络架构,在系统中内容条目使用了多个参考模型,它们通过等级结构将内容相连接,同时内容条目又通过各自间的元数据相连,从而形成了参考网络架构。参考网络架构中内容条目之间的关系最基本是通过参考模型形成的等级结构,同时还存在虚拟的等级关系,RDF的三元组则形成了属性链接的关系,而在RNA之外,内容条目可以通过超链与系统外的文本、网页链接。RNA被用于创建一个发现层,来检索不同语言的各种数字资源,同时被用来帮助创建和维护发现层及产生结构化文本内容。
2.4 本体网络模式
该模式的核心思想是网络化本体,通过发展一套整合的方法来进化网络化的本体和相关元数据,通过场景与模式构建实现现有本体的重构、映射、模块化、本体化,并将非本体资源进行整合。NeOn项目是该模式的典型代表,其由欧盟第六框架计划资助,14个欧盟研究机构参与,旨在通过本体网络进行大规模语义应用,通过发展工具和相应方法,产生经济有效方式处理方式解决整个过程应用问题,尽可能促进新一代语义应用。
作为NeOn实践案例,联合国粮农组织(FAO)采用NeOn技术方法搭建了以本体驱动的鱼产品消耗评估系统(Fish Stock Depletion Assessment System,FSDAS)。联合国粮农组织的渔业和水产部管理和维护着多个渔业和水产信息和知识组织系统,尽管他们含有的数据多是结构化数据,却难以互操作。在NeOn项目的帮助下,FAO基于联合国的资源创建了一个渔业本体化网络,包括了FIGIS的渔业时间序列参考表、AGROVOC、ASFA、渔业和水产的分面表、FAO地理本体。FSDAS采用本体网络化的方法以集成来自FAO不同信息系统的数据。根据渔业本体生命周期管理的要求,分别从本体工程师和本体编辑人员两个角度,归纳出FSDAS的一般性要求。根据来自FIGIS的数据创建本体,即形成了6个本体模型:地域、渔业区域、生物物种、渔业商品、船只类型和载重、工具类型。通过对渔业领域范畴的分析,将对同一实体的多重知识组织方式进行分析,来扩展和修订本体模型;参考表作为本体化的网络的基础,由于已建立的单个本体在覆盖范围上不存在重复,采用数据连接的方式,即以连接数据到参考表,链接数据到半结构化文件、链接数据是从数据或本体中被推理获取,形成本体化网络[4]。
上述四种模式各有特色,但同时具有一些典型的共性:充分借用已有各类知识组织体系;无论是语义网、本体仓库、参考网络还是网络本体,均是以实现网络环境下计算机语义处理和知识组织为目标。
需要综合运用上述四种模式确定本支撑计划项目的可操作的解决方案:
(1)充分借用目前可获得的各类知识组织体系素材和元数据素材,作为遴选规范概念名称的来源;
(2)借鉴“基于语义网的参考网络”模式构建本项目的超级科技词表体系,包括:在利用现有分类范畴的基础上构建超级科技词表的等级结构,以支持面向外文科技文献的结构化呈现与知识导航;选用合适的专业领域知识组织体系作为领域内的参考结构,并实现范畴(等级结构)与各专门知识组织体系(参考结构)的关联映射;
(3)借鉴“基于知识组织体系关联扩展的语义网”模式构建各知识组织体系(参考结构)间的关联网络,通过规范概念名称与各知识组织体系的关联实现各知识组织体系的关联整合,构建多元化的面向外文科技文献的超级科技词表网络。
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(4)结合中国科技工作的具体环境与需求,探索实现基于英文超级科技词表网络的中英文混合检索的技术路线,包括在医学领域建设英文规范概念名称汉译名和工程技汉表与英文超级科技词表网络映射关键技术两种方式。
(5)借鉴“本体网络”模式构建本项目的本体层,包括:本体转化、重构、模块化、本体化等的机制、方法和工具模型及4~5个领域本体构建的应用示范。
3 STKOS知识组织体系的建设目标
构建“面向外文科技文献的知识组织体系”,开展应用示范的总目标是:采用国际上先进的知识组织技术和方法,借鉴国内外已有的知识组织系统建设成果与应用经验,在“十二五”期间基本建成面向计算机应用的,以面向外文科技文献信息组织为主要应用目标的科技知识组织体系,为我国海量外文科技文献信息的组织和利用提供支撑,实现国家科技文献信息战略资源的有效组织、深度揭示和知识关联,提供知识检索服务,推进基于国家科技文献信息战略资源的知识发现、知识挖掘和知识计算应用示范,整体提升我国科技文献信息机构的知识服务能力。
面向外文科技文献的知识组织体系建设,由知识组织体系内容建设,加工协作平台建设,开放服务平台,自动处理、智能检索的应用,知识服务的应用示范和关键技术研究等六个部分组成(见图1)。具体目标是:
(1)构建外文科技知识组织体系。建设具有我国自主知识产权的、有效服务于科技文献组织的科技知识组织体系,重点建成具有一定规模的统一的超级科技词表。超级科技词表预计收集科技词汇素材约1000万条,收录科技术语不少于500万条,科技概念规范名称80万条,其中理学领域科技概念规范名称20万条,工学领域20万条,医学领域30万条,农学领域10万条。
在此基础上,在各学科领域分别选择两个学科方向初步建成领域本体。完成科研本体的总体框架设计、标准规范制定,并开展应用示范。
(2)建立国家科技知识组织体系的可持续发展机制。通过建立STKOS协同工作系统、 STKOS的评价体系,以及参建单位、领域专家、知识组织专家的长期稳定的协同工作机制,支持STKOS的持续维护更新,对STKOS的测评和修正,保证STKOS可持续发展。
(3)推进科技知识组织体系的开放服务。支持面向国家科技图书文献中心海量科技文献的规模应用,支持面向全国科技信息服务机构的开放应用服务,支持面向科学研究机构的深层次的科学研究服务,使科技知识组织体系成为支撑国内各类信息机构和科研机构开展知识服务的信息基础设施。
(4)实现海量文献信息的自动处理和智能检索。开发基于科技知识组织体系的海量文献信息自动处理和智能检索系统,实现科技文献信息资源的结构化深度整序,提升我国科技信息资源整体的知识化组织程度,使国家科技文献信息资源得到充分揭示和利用,有效推动国家科技文献战略资源的知识化服务。
(5)开展基于科技知识组织体系的应用示范。有效提高我国科技信息机构在知识发现、科技信息监测、知识结构和知识演化分析、领域学术关系研究、领域态势分析、战略情报研究、决策支持等方面的知识服务能力和水平。
4 知识组织体系的建设内容
面向外文科技文献的知识组织体系建设的核心是知识组织体系内容建设,它主要由两个主要部分组成:超级科技词表和本体。超级科技词表是一个融合词表、术语表、叙词表等各种知识组织素材,以科技术语为基本单元,以概念为核心,以来源词表的原有关系为依托,通过概念与来源词表术语进行语义关系的词网络。本体是以STKOS超级词表收集的概念为基础,发展一套根据情景来设计和构建网络本体的方法和工具,将超级科技词表及其他知识组织体系进行本体化表达,形成轻量型本体,建设4~5个面向领域应用的本体网络和1个科研本体知识库,为知识组织体系的语义应用奠定基础。
4.1 超级词表建设
超级词表由基础词库、规范概念集和范畴体系三个层次构成,三部分相互依托,构成一个有机的整体。
基础词库是将两部分的内容,一是来自各种词表、术语表,二是来自作者关键词和用户检索的关键词等,经过对比分析、评价、遴选,作为建立超级词表的来源素材。随后,来源素材经过去重形成基础术语,基础术语再经过词形规范形成规范术语,最后规范术语经词义规范形成基础概念。基础词库处理的关键是:需要将相同含义的不同形式的术语合并成同一概念,同时也要将相同形式不同含义的术语进行区分。因而需要借助词形规范化工具和专家词典,将不同来源的术语进行原型化处理,将完全相同归并在一起。同时需要进行词义鉴别,建立同形异义词典,一个术语经常存在多个词义,基础词库从不同来源获得的术语,同形词可能具有不同的词义,需要按词义进行聚类,将同义词结果分为几个集合,集合内属于同一词义,集合之间属于不同词义,从每个术语的多个词义中,选择其中一个属于自己领域的语义,只保留该语义对应的术语集合。
规范概念集是将基础词库处理后的所有术语,通过学科之间的术语冲突检测,遴选出概念的优选术语,从而形成以概念为基本单元,保留不同来源术语的定义,继承不同来源术语的各种关系的集合。
范畴体系是构建在规范概念集的基础上,通过建立分类框架,对概念进行聚类、分类、浏览,以辅助检索。
4.2 本体建设
STKOS本体建设是根据本体建设的目标场景和本体的生命周期,确定本体建设需要路径和活动,来构建相应的工具集以支持本体网络的建设,从而实现创建4个领域本体和1个科研本体及知识库。
NeOn项目设计了9个本体构建场景:从头开始创建;重用和重建非本体资源;重用本体资源;重用和重构本体资源;重用和整合本体资源;重用、整合、重构本体资源;重用本体设计模型;重组本体资源[5]。STKOS本体构建主要涉及其中的前3个场景:从零开始创建本体、重建和重构非本体资源、本体资源的重用(见图2)。
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本体生命周期模型是表明本体建设者在本体网络实施过程中需要开展的活动和遵循顺序,主要有两种:瀑布模型和迭代模型。瀑布模型主要应用于建设周期短、需求具体、小而理解充分的领域,它必须按照阶段依次开展相应活动;迭代模型主要应用于需求不完全明确,大型复杂本体的构建过程,它是采用瀑布模型构建单个本体的一组迭代。
由于本体构建的场景不同,所需要的构建阶段也有所不同:从头创建本体需要4个阶段,初始阶段、设计阶段、实施阶段和维护阶段;本体资源的重用分为5个阶段,在初始阶段之后增加了重用阶段;非本体资源的重用和重构,分成了6个阶段,在初始阶段之后增加了重用和重构阶段。本体构建的不同阶段——初始、设计、实施、维护、重用、重构,对应着不同的本体构建活动。
根据STKOS本体构建的场景和生命周期活动,整个本体工具和平台分为3个层次:
(1)本体存储与管理层:存储领域本体、科研本体,并建立本体索引。通过API调用对本体进行访问,并可进行用户管理、多本体管理。
(2)本体工具层:搭建插件运行环境,可加载本体创建、本体查询、本体裁切、非本体资源转换、本体语义丰富、本体合并、本体浏览、本体评估、本体推理等本体工具。
(3)用户界面:根据用户不同的本体构建需求,来组合本体活动和相应的工具,从而实现新建本体、非本体资源转换、现有本体资源复用等。
5 STKOS知识组织体系建设中的难点
作为我国外文科技文献知识组织的基础设施,STKOS知识组织体系涉及学科众多、内容庞杂,在构建超级词表和本体建设的过程中,遇到了各种各样的问题,其中主要的难点为:
(1)对概念的规范整理、凝练、范畴归类:要将多来源的词汇,以概念为核心,形成继承来源属性关系的词网络,需要保证以概念汇集的术语规范整理、聚类归类的准确性和一致性,其关系到构建后的超级科技词表对知识资源组织的准确性、可用性,因而如何对来源术语进行规范整理,实现术语的聚类归类、概念关系继承,成为了超级词表构建中的一个难点,需要在现有叙词表标准的基础上设计规范整理规则和数据格式,对术语的相似度计算方法和模型、设计概念同义归并和归类以及概念同形异义区分的方法和算法,从而实现计算机辅助人工处理。
(2)本体构建与应用的结合:随着本体研究的完善,单纯构建一个本体并不困难,但如何将本体构建与应用场景、应用模式相结合,形成可复用的本体资源,能面向应用形成本体,需要深入地探讨。因而将本体构建通过动态建模的方法,以情境分析为基础采取合作方式,来实现本体的重用、重构、映射、关联和模块化,实现非本体的知识组织体系向本体转换构建本体网络,成为了本体构建的难点。
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作者简介:孙坦(1970-),男,中科院国家科学图书馆研究馆员,博士生导师;刘峥(1979-),女,中科院国家科学图书馆副研究馆员。
超声测距技术在工业现场、车辆导航、水声工程等领域都具有广泛的应用价值,目前已应用于物位测量、机器人自动导航以及空气中与水下的目标探测、识别、定位等场合。因此,深入研究超声的测距理论和方法具有重要的实践意义。为了进一步提高测距的精确度,满足工程人员对测量精度、测距量程和测距仪使用的要求,本文研制了一套基于单片机的便携式超声测距系统。随着技术的发展,人们生活水平的提高,城市发展建设加快,城市给排水系统也有较大展,其状况不断改善。但是,由于历史原因合成时间住的许多不可预见因素,城市给排水系统,特别是排水系统往往落后于城市建设。因此,经常出现开挖已经建设好的建筑设施来改造排水系统的现象。城市污水给人们带来了困扰,因此箱涵的排污疏通对大城市给排水系统污水处理,人们生活舒适显得非常重要。而设计研制箱涵排水疏通移动机器人的自动控制系统,保证机器人在箱涵中自由排污疏通,是箱涵排污疏通机器人的设计研制的核心部分。控制系统核心部分就是超声波测距仪的研制。因此,设计好的超声波测距仪就显得非常重要了。波测距原理
2.1 压电式超声波发生器原理 压电式超声波发生器实际上是利用压电晶体的谐振来工作的。超声波发生器内部结构,它有两个压电晶片和一个共振板。当它的两极外加脉冲信号,其频率等于压电晶片的固有振荡频率时,压电晶片将会发生共振,并带动共振板振动,便产生超声波。反之,如果两电极间未外加电压,当共振板接收到超声波 时,将压迫压电晶片作振动,将机械能转换为电信号,这时它就成为超声波接收器了。测量脉冲到达时间的传统方法是以拥有固定参数的接收信号开端为基础的。这个界限恰恰选于噪音水平之上,然而脉冲到达时间被定义为脉冲信号刚好超过界限的第一时刻。一个物体的脉冲强度很大程度上取决于这个物体的自然属性尺寸还有它与传感器的距离。进一步说,从脉冲起始点到刚好超过界限之间的时间段随着脉冲的强度而改变。结果,一种错误便出现了——两个拥有不同强度的脉冲在不同时间超过界限却在同一时间到达。强度较强的脉冲会比强度较弱的脉冲超过界限的时间早点,因此我们会认为强度较强的脉冲属于较近的物体。
2.2 声波测距原理
超声波发射器向某一方向发射超声波,在发射时刻的同时开始计时,超声波在空气中传播,途中碰到障碍物就立即返回来,超声波接收器收到反射波就立即停止计时。超声波在空气中的传播速度为 340m/s,根据计时器记录的时间 t,就可以计算出发射点距障碍物的距离s,即:s340t/2 3 波测距系统的电路设计
系统的特点是利用单片机控制超声波的发射和对超声波自发射至接收往返时间的计时,单片机选用 C51,经济易用,且片内有 4K 的 ROM,便于编程。
3.1 40kHz 脉冲的产生与超声波发射 测距系统中的超声波传感器采用
UCM40 的压电陶瓷传感器,它的工作电压是40kHz 的脉冲信号,这由单片机执行下面程序来产生。puzel: mov 14h 12h;超声波发射持续 200mshere: cpl p1.0 ; 输出 40kHz 方波 nop ; nop ; nop ; djnz 14h,here; ret 前方测距电路的输入端接单片机 P1.0 端口,单片机执行上面的程序后,在 P1.0端口输出一个 40kHz 的脉冲信号,经过三极管 T 放大,驱动超声波发射头 UCM40T,发出 40kHz 的脉冲超声波,且持续发射 200ms。右侧和左侧测 距电路的输入端分别接 P1.1 和 P1.2 端口,工作原理与前方测距电路相同。
3.2 超声波的接收与处理
接收头采用与发射头配对的 UCM40R,将超声波调制脉冲变为交变电压信号,经 IC2运算放大器 IC1A 和 IC1B 两极放大后加至 IC2。是带有锁 定环的音频译码集成块LM567,内部的压控振荡器的中心频率 f01/1.1R8C3,电容 C4 决定其锁定带宽。调节 R8 在发射的载频上,则 LM567 输入信号大于 25mV,输出端 8 脚由高电平跃变为低电平,作为中断请求信号,送至单片机处理.前方测距电路的输出端接单片机 INT0 端口,中断优先级最高,左、右测距电路的输出通过与门 IC3A 的输出接单片机 INT1 端口,同时单片机 P1.3 和 P1.4 接到 IC3A的输入端,中断源的识别由程序查询来处理,中断优先级为先右后左。部分源程序如下:receive1:push psw push acc clr ex1; 关外部中断 1 jnb p1.1right;P1.1 引脚为 0转至右测距电路中断服务程序 jnb p1.2left;P1.2 引脚为 0转至左测距电路中断服务程序return: SETB EX1; 开外部中断 1 pop acc pop psw retiright:...; 右测距电路中断服务程序入口 ajmp returnleft:...; 左测距电路中断服务程序入口 ajmp return 3.3 计算超声波传播时间
在启动发射电路的同时启动单片机内部的定时器 T0,利用定时器的计数功能记录超声波发射的时间和收到反射波的时间。当收到超声波反射波时,接收电路 输出端产生一个负跳变,在 INT0 或 INT1 端产生一个中断请求信号,单片机响应外部中断请求,执行外部中断服务子程序,读取时间差,计算距离。其部分源程序如下:RECEIVE0: PUSH PSW PUSH ACC CLR EX0 ; 关外部中断 0 MOV R7 TH0 ; 读取时间值 MOV R6 TL0 CLR C MOV A R6 SUBB A 0BBH; 计算时间差 MOV 31H A ; 存储结果 MOV A R7 SUBB A 3CH MOV 30H A SETB EX0 ; 开外部中断 0 POP ACC POP PSW RETI对于一个平坦的目标,距离测量包括两个阶段:粗糙的测量和精细测量。第一步:脉冲的传送产生一种简单的超声波。第二步:根据公式改变回波放大器的获得量直到回拨被检测到。第三步:检测两种回波的振幅与过零时间。第四步:设置回波放大器的所得来规格输出,假定是 3 伏。通过脉冲的周期设置下一 个脉冲。根据第二部的数据设定时间窗。第五步:发射两串脉冲产生干扰波。测量过零时间与回波的振幅。如果逆向发生在回 波中,决定要不通过在低气压插入振幅。第六步:通过公式计算距离 y。波测距系统的软件设计
软件分为两部分,主程序和中断服务程序。主程序完成初始化工作、各路超声波发射和接收顺序的控制。定时中断服务子程序完成三方向超声波的轮流发射,外部中断服务子程序主要完成时间值的读取、距离计算、结果的输出等工作。对所要求测量范围 30cm200cm 内的平面物体做了多次测量发现,其最大误差为0.5cm,且重复性好。可见基于单片机设计的超声波测距系统具有硬件结构简单、工作可靠、测量误差小等特点。因此,它不仅可用于移动机器人,还可用在其它检测系统中。思考:至于为什么接收不用晶体管做放大电路呢,因为放大倍数搞不好,集成放大电路,还带自动电平增益控制,放大倍数为 76dB,中心频率是 38k 到 40k,刚好是超声波传感器的谐振频率。
原文出处:传感器文摘 布拉福德:1993年 第13页摘要
Ultrasonic ranging technology has wide using worth in many fields,such as the industriallocale,vehicle navigation and sonar engineering.Now it has been used in level measurement,self-guided autonomous vehicles fieldwork robots automotive navigation,air and underwater targetdetection,identification,location and so on.So there is an important practicing meaning to learn theranging theory and ways deeply.To improve the precision of the ultrasonic ranging system in hand,satisfy the request of the engineering personnel for the ranging precision,the bound and the usage,aportable ultrasonic ranging system based on the single chip processor was developed 1.With the development of science and technology the improvement of peoplesstandard of living speeding up the development and construction of the city.urbandrainage system have greatly developed their situation is constantly improving.Howeverdue to historical reasons many unpredictable factors in the synthesis of her time the citydrainage system.In particular drainage system often lags behind urban construction.Therefore there are often good building excavation has been building facilities to upgradethe drainage system phenomenon.It brought to the city sewage and it is clear to the citysewage and drainage culvert in the sewage treatment system.comfort is very important topeoples lives.Mobile robots designed to clear the drainage culvert and the automaticcontrol system Free sewage culvert clear guarantee robot the robot is designed to clear theculvert sewage to the core.Control System is the core component of the development ofultrasonic range finder.Therefore it is very important to design a good ultrasonic rangefinder.2.A principle of ultrasonic distance measurement
2.1 The principle of piezoelectric ultrasonic generator Piezoelectric ultrasonic generator is the use of piezoelectric crystal resonators to work.Ultrasonic generator the internal structure as shown it has two piezoelectric chip and aresonance plate.When its two plus pulse signal the frequency equal to the intrinsicpiezoelectric oscillation frequency chip the chip will happen piezoelectric resonance andpromote the development of plate vibration resonance ultrasound is generated.Converselyif the two are not inter-electrode voltage when the board received ultrasonic resonance itwill be for vibration suppression of piezoelectric chip the mechanical energy is convertedto electrical signals then it becomes the ultrasonic receiver.The traditional way to determine the moment of the echos arrival is based onthresholding the received signal with a fixed reference.The threshold is chosen well abovethe noise level whereas the moment of arrival of an echo is defined as the first moment theecho signal surpasses that threshold.The intensity of an echo reflecting from an objectstrongly depends on the objects nature size and distance from the sensor.Further the timeinterval from the echos starting point to the moment when it surpasses the thresholdchanges with the intensity of the echo.As a consequence a considerable error may occurEven two echoes with different intensities arriving exactly at the same time will surpass thethreshold at different moments.The stronger one will surpass the threshold earlier than theweaker so it will be considered as belonging to a nearer object.2.2The principle of ultrasonic distance measurement Ultrasonic transmitter in a direction to launch ultrasound in the moment to launch thebeginning of time at the same time the spread of ultrasound in the air obstacles on his wayto return immediately the ultrasonic reflected wave received by the receiver immediatelystop the clock.Ultrasound in the air as the propagation velocity of 340m / s according tothe timer records the time t we can calculate the distance between the launch distancebarrier s that is: s 340t / 2 3.Ultrasonic Ranging System for the Second Circuit Design System is characterized by single-chip microcomputer to control the use of ultrasonictransmitter and ultrasonic receiver since the launch from time to time single-chip selectionof 8751 economic-to-use and the chip has 4K of ROM to facilitate programming.Circuitschematic diagram shown in Figure 2.Figure 1 circuit principle diagram
引证外文文献,原则上以该文种通行的引证标注方式为准。
引证英文文献的标注项目与顺序与中文相同。责任者与题名间用英文逗号,著作题名为斜体,析出文献题名为正体加英文引号,出版日期为全数字标注,责任方式、卷册、页码等用英文缩略方式;期刊文章题名为正体加英文引号,登载的刊物题名为斜体。
单页为p.79.两页以上为pp.79-90.两个p
示例1:专著
Randolph Starn and Loren Partridge, The Arts of Power: Three Halls of State in Italy, 1300-1600, Berkeley: California University Press, 1992, pp.19-28.示例2: 译著
M.Polo, The Travels of Marco Polo, trans.by William Marsden,Hertfordshire: Cumberland House, 1997, pp.55, 88.示例3: 主编
T.H.Aston and C.H.E.Phlipin(eds.), The Brenner Debate.Cambridge: Cambridge University Press, 1985, p.35.示例4: 析出文献
R.S.Schfield, “The Impact of Scarcity and Plenty on Population Change in England,” in R.I.Rotberg and T.K.Rabb(eds.), Hunger and History: The Impact of Changing Food Production and Consumption Pattern on Societ,Cambridge: Cambridge University Press, 1983, p.79.示例5: 期刊
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