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基于本体的机场安全热点特征分析方法

文档作者：王洁宁1，赵晓鹏1，周沅z 文档来源： 1．中国民航大学天津市空管运行规划与安全技术重点实验室 2．民航华东地区空管局		点击数： 15 1	更新时间： 2025年03月14日
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第34卷第4期
2016年8月
中国民航大学学报
JOURNAL OF CⅣⅡ。AVIATION UNIVERSITY oF CHINA
V01．34 No．4
August 2016
基于本体的机场安全热点特征分析方法
王洁宁1，赵晓鹏1，周沅z
(1．中国民航大学天津市空管运行规划与安全技术重点实验室，天津300300；2．民航华东地区空管局，上海200335)
摘要：针对民用机场热点特征识别与分类需求，在Prot∈·96中构建机场热点的顶层概念框架并描述逻辑(Dk)表
达，引入对机场安全热点在不同层面形式化的描述，建立机场安全热点领域本体。以FaCT++推理机将热点
按不同特征分类推理。该方法的意义在于为机场热点特征识别信息化和热点分类协同工作的全过程提供
了一定的语义支撑，管制员可以直观、全面地掌握热点区域状况。
关键词：机场安全热点；项层概念；领域本体；FaCT++；热点分类
中图分类号：X949；V35l 文献标志码：A 文章编号：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删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
机场区域内具有发生历史的、潜在的碰撞或跑道
侵入且飞行员和司机需要着重关注的位置称为机场
热点【11。科学识别机场安全热点特征，并合理地区分机
场安全热点，使管制员了解到危险类型，保障航班安
全运行，防止航班与车辆相撞或追尾事件发生。
机场热点的识别在国内尚且处于起步阶段，且大
都缺乏理论支撑与实践指导12]。北上广等地的机场图
已标示了本场的热点区域，但只有白云机场分析说明
了机场安全热点的成因，并对途经热点区域的飞行员
和场面特种车辆司机作出警示。研究人员针对热点区域
识别提出了结合德尔菲法、矩阵法和模糊聚类分析的
三选法[31，以及基于场面监视雷达数据提取分析飞机
地面滑行轨迹识别热点的方法141。国外提出由于机场
道面几何布局欠佳、地面交通流、标记标识牌不明确、
灯光设置不当或者人为差错等岬嘟易导致热点产生，
并进一步提出用圆形或多边形在机场图中表示热点。
本文针对热点特征识别与分类问题提出采用本
体建模软件Prot696，结合自上而下的方法建立机场热
点领域本体。首先确定热点领域本体的重要术语，将机
场热点本体定义为热点(hotspot)、产生位置(10cation)、
风险评估(risk assessment)、危险因素(hazard factors)
等4大类，并确定类的等级关系。其次，定义类之间的
属性关系以及属性的分面，如“风险评估”概念的子类
“风险发生可能性”的取值类型为小数以及允许的取
值、热点属性的定义域(domain)、值域(range)、单向关
系和逆反关系等。最后，完成模型的创建，通过推理功
能将被叠加了不同危险因素的热点依据不同特征满
足不同的需求分类。通过构建热点本体，有助于使热
收稿日期：2015一11—27：修回日期：2015—12—31
基金项目：中央高校基本科研业务费专项(3122013P008，3122014P040)；国家空管委基金项目(GKG201410003)
作者简介：王洁宁(1966一)，男，甘肃兰州人，研究员，博士，研究方向为空管运行安全及空管系统仿真．
万方数据
第34卷第4期王洁宁，赵晓鹏，周沅：基于本体的机场安全热点特征分析方法一17一
点被计算机理解成为可能，有助于克服不同系统之间的
鸿沟，有助于建立基于该模型的特征识别与分类策略。
1 本体概述
1．1 本体的定义
目前本体还未形成统一的标准化定义，学术界普
遍推介的定义是“本体即为可共享的概念化体系的明
确的形式化说明”[91，定义了本体的4部分含义为“概
念化”、“共享化”、“形式化”和“明确化”。概念化说明
是从客观世界范畴中捕获的相关领域概念的抽象模
型，具有独立于具体环境的特性；共享化反映的是这
个领域里公认的词汇，而非个体的共识，具有复用性；
形式化指本体的数学描述的精确性，是一种可机器理
解的标准化的描述方法；明确化指的是概念的定义及
概念的属性定义都是明确的。本体提供了一个用来表
达和交流某些主题知识词表的一个关系集，关系集是
词表中术语间关系的集合【101。
1．2 本体的形式化表示
Perez等⋯】提出本体的建模元语，即：概念(C)、关
系(R)、个体(I)、公理(A)。
1)概念，亦称类，是一个三元组，包括概念名称、
概念属性和概念关系。通过框架结构来表示对象的集
合。集合中包含概念名称和概念描述。
2)关系，对概念集合的关系集合下定义，即为相
关领域中概念间的相互作用，在语义上主要关系有
part—of、kind—of、instance—of以及attribute—of等。
3)个体，即为实例，个体是本体模型当中最小的对
象，可以带人推理机中推理，成为另外一些类的子类。
4)公理，是不需要证明的逻辑真理，例如概念B
属于概念A的范围。
1．3 本体的类型
由于不同本体的应用领域不同，本体可大致分3类，
涉及具有普遍意义的客观世界常识的本体称为顶级
本体，描述一般化的概念，如空间、时间、事件、行动等，
独立于特定的问题与领域；涉及特定学科领域的本体
称为领域本体，使用属性、关系进行定义与描述真实世
界中特定的领域知识；涉及问题求解的本体称为问题、
方法本体或应用本体【121。本文所构建本体为领域本体。
2 机场热点本体构建
2．1 本体构建基本思路
图1为构建机场热点本体的总体思路。这种方法
既说明了构建过程中必要的步骤和思路，又相对完善
地解决了本体构建中的优化问题，对今后本体的维护
与优化有一定作用。
确定热点本体研究领域和范围
分析用户真实需求
确定构建本体总目标
分析热点本体顶层概念
确定顶层概念：l l确定顶层概念：l I确定顶层概念
产生位置危险因素|| 风险评估
1分析产生
l地点及范围
否． 生
I产生地点
令I。优化—分厂类 I是
、1分析提取
’=l文工献数据
I危险因素
I优化分类
I‘‘。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。一
否／义＼
<确＼定概／念><两＼定概／毒>

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