[发明专利]基于水利知识-事理耦合网络的决策支持系统架构与方法

说明书

本发明公开了一种基于水利知识‑事理耦合网络的决策支持系统架构与方法，所述系统包括推理机制模块，事理图谱模块，规则库模块，水利知识图谱模块。首先构建水利知识图谱模块及相关的监测数据库；构建规则库模块包含推理规则、对象规则和属性规则的规则库；事理图谱模块实现与推理规则库、对象规则库和属性规则库相关联的事理图谱；推理机制模块实现建立运行在由水利知识图谱和事理图谱基于规则库结合形成的耦合网络上的推理框架，并在推理框架上针对推理目标进行推理，最后完成决策支持信息推送；本发明实现实时地针对目标事件进行成因分析和决策支持，可以实现实时的、准确的、高效的推理效果。

技术领域

本发明属于知识图谱的应用，具体的涉及一种基于水利知识-事理耦合网络的决策支持系统架构与方法。

背景技术

水文事件分析与水文要素计算一直是关乎决策的重点问题。当前，决策支持方法一般采用单一的水文模型进行计算，即给定具体的边界条件以及率定相关模型参数，推算目标实体水文要素值以及目标事件状态。此类方法假设理想条件下模型内预设的各种水文相关对象均正常发挥作用，由可变的边界条件决定计算结果。但水文事件具有复杂性和难以控制性，事件的实际演化与水文相关对象密切相关，目前的模型方法难以处理由模型内部对象状态改变导致的水文事件的发生或演化。例如考虑典型的城市内涝模型：首先构建特定地区的静态空间结构与水文拓扑结构，其次输入并对外部水文边界条件进行概化，然后对模型参数进行率定，最后控制外部水文边界条件进行计算并得到输入的外部水文边界条件下的目标事件状态或水文要素值。由此可见当前的模型方法存在两个缺陷，其一，模型内部对象均为静态对象，未能有效利用对象不断演化中的动态知识，即无法评估模型内部对象状态发生变化时的影响，其二，当前方法仅能输出目标对象状态变化，未能凸显对决策支持有重要作用或影响的对象，即决策所关注的受事件影响的关乎民生等方面的对象。

随着知识图谱的概念的提出，知识图谱如雨后春笋般得到巨大发展，知识——包含世界万物和人类智慧的结晶，也被以高效合理的结构存储在知识图谱中。但知识图谱所刻画的知识是静态的非黑即白的一种确定性事实。而以事件为基础单元的事理图谱，其事件间的演化更能反映客观世界的因果规律和动态性。事理图谱是一个事理逻辑知识库，用于描述事件之间的演化规律和模式。事理图谱以有向有环图为结构形式，节点表示抽象、泛化的事件，有向边表示事件之间顺承、因果关系。目前的事理图谱主要应用于事件预测和常识推理。例如哈工大的金融事理图谱，其有向边表示三类关系：抽象因果关系、事件泛化以及上下位关系，抽象因果关系权值由预先确定的事件转移概率决定。这种结构形式的事理图谱仅能展示事件间的发生概率，无法准确描述事件的演化路径以及量化程度，不符合现实中的情况。例如根据已有的知识可以得到区域降雨导致城市内涝，但是已有的事理图谱推理方法无法分析区域降雨影响机理，以及量化程度，因此难以针对城市内涝成因做出决策支持方案。因此，设计一种新的基于水利知识-事理耦合网络的推理方法并应用于决策支持是必然需要的。

发明内容

发明目的：为克服上述现有技术的不足，本发明的第一目的是提供一种基于水利知识-事理耦合网络的决策支持的实现方法。本发明的第二目的是提供一种基于水利知识-事理耦合网络的决策支持系统架构。

技术方案：一种基于水利知识-事理耦合网络的决策支持的实现方法，包括以下步骤：

(1)构建水利知识图谱模块，包括概念层和实例层，实例层融合地理空间知识、领域知识和通用知识，且关联监测数据库、专题数据库和外部数据源的水利知识图谱，概念层关联到规则库模块；

(2)构建规则库模块，包括推理规则、对象规则和属性规则的规则库，以在事理节点中使用规则推理；

(3)构建事理图谱模块，即与推理规则库、对象规则库和属性规则库相关联的事理图谱，以将事理图谱作为推理的基础结构；

(4)构建推理机制模块，建立运行在由水利知识图谱和事理图谱基于规则库结合形成的耦合网络上的推理框架，并在推理框架上针对推理目标进行推理，最后完成决策支持信息推送。