第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.1.1 地理信息系统的服务化转变
地理空间信息是人类关注现实世界的基本信息。地理信息系统（Geographic InformationSystem，GIS）是对地理空间数据进行采集、存储、管理、分析、显示与应用的计算机系统［1］，也是传递、表达和应用地理空间信息的有力工具。自从 1963 年世界上第一个地理信息系统——加拿大地理信息系统诞生以来，GIS 取得了飞速的发展并广泛应用于国民经济和国防建设的各个方面，如资源调查、环境评估、灾害预测、国土管理、城市规划、交通运输、水利水电、军事指挥等领域［2］。经过多年的应用与发展，地理信息系统的优势和重要性已经凸显，已成为各行业处理空间数据、进行决策分析不可或缺的工具。与此同时，地理信息系统在应用需求、技术支撑以及自身发展的推动和影响下，已不可避免地进行着服务化转变。
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1.2 国内外研究现状及动态
1.2.1 通用网络服务领域
服务发现作为网络服务体系结构实现和网络服务走向普遍应用的一个关键问题，已被众多国内外研究者高度关注。从研究者解决服务发现问题的思路来看，可以分为两个方面：一是服务发现时效的研究；二是服务发现性能的研究。前者主要研究如何快速地发现所需服务，后者主要研究如何准确地发现所需服务。为了快速发现网络服务，一些研究者如 Ren［9］、Stollberg［10］采用缓存机制来实现，也就是将服务发现过程中产生的中间结果进行缓存以避免后续发现工作的重复计算，减少发现操作的搜寻空间。也有一些研究者通过索引机制来快速发现服务，如邝砾提出为服务库中所有注册服务的输出建立倒排索引［11］，Yau 提出了一种服务功能兼容性索引的方法［12］，申建刚将倒排索引和服务功能兼容性索引相结合设计了一种组合索引的方法［13］，李常宝提出了一种基于索引库的 Web 服务发现架构［14］。还有一些研究者通过服务的分类与聚类预处理的方式来减少网络服务发现的时间，实际上服务的分类与聚类也能同时改善网络服务发现的查准率。江建军深入分析了 UDDI 注册中心的标识法与分类法实现机制［15］。黄聃提出了基于概率模型的语义 Web 服务描述分类方法以减少服务发现时候选服务集中的服务数量［16］。费爱蓉通过引入贝叶斯潜在语义模型并结合朴素贝叶斯分类器进行了 Web 服务分类研究［17］。
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第二章 地理信息服务发现相关理论和技术
2.1 地理信息服务
2.1.1 网络服务
2.1.1.1 网络服务定义
随着网络技术的发展，网络服务迅速流行并引起广泛关注，众多公司和组织都对网络服务进行了定义，以期把握这一信息革命的契机。综合文献［77］［78］对网络服务定义的引用可知，W3C、微软、SUN、IBM、BEA 等软件公司和标准组织从不同角度对网络服务做了相关定义。W3C 对网络服务的定义：网络服务是由 URI 标识的软件应用程序，其接口和绑定可以通过 XML 部件进行定义、描述和发现，网络服务支持通过基于 Internet 的协议并使用基于 XML 的消息与其他软件应用程序直接交互。微软公司对网络服务的定义：网络服务是使用标准的 Internet 协议访问的可编程的应用逻辑。微软认为“软件就是服务” （Software as a Service，SaaS）， 今后软件公司将自己的软件以服务的形式发布在网上，客户可以通过“软件租赁”的形式访问其服务，就如同用电、用水一样，软件公司则按照服务使用量（如访问次数，访问时间等）收取费用。IBM 公司对网络服务的定义：网络服务是新一代的 Web 应用，是一种可以通过 Web发布、查找和调用的自包含、自描述的模块化应用。网络服务执行从简单的请求到复杂的业务流程的任何功能。一旦网络服务被部署后，其它应用和网络服务就可以发现和调用已部署的服务。
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2.2 语义网络服务
语义网（Semantic Web）的概念由 Tim Berners-Lee 于 1998 年首次提出，他对语义网的描述为：语义网不是另外一个独立的 Web，它是当前 Web 的延伸，语义网上的信息具有良好（well-defined）的定义，从而使计算机和人可以更好地协同工作［93］。语义网的目标是为网络上的信息提供计算机可以理解的语义，从而使异构、分布的信息能够被有效地发现、共享和集成。具体地讲，语义网就是要让计算机能够像人脑一样“理解”网络上信息的含义，而不是机械的处理信息。这里还需要区别一个容易混淆却完全不同的概念：语义网络（Semantic NetWork）。语义网络是人工智能领域早在 20 世纪 60 到 70 年代就提出的一个概念，它是用带有标识的结点来代表概念，用结点间的有向弧来代表概念间的关系，属于一种传统的知识表达方法。
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第三章 基于基本描述和简单语义的地理信息服务发现...........34
3.1 问题描述....................34
3.2 基于基本描述的地理信息服务发现方法...............35
3.3 基于简单语义的地理信息服务发现方法......................... 37
3.4 实验与分析.................45
3.5 本章小结.....................49
第四章 基于本体语义和规则支持的地理信息服务发现..............50
4.1 问题描述..................... 50
4.2 地理信息本体构建与集成.......................... 51
4.3 地理信息服务语义表达.......................... 58
4.4 基于本体语义的地理信息服务发现方法....................... 62
4.5 规则支持的地理信息服务发现方法........................ 67
4.6 实验与分析................. 69
4.7 本章小结..................... 70
第六章 基于 QoS 的地理信息服务发现
6.1 问题描述
地理信息系统的服务化转变使得用户从地理信息数据质量和软件系统质量转变为对地理信息服务质量的关注。因为在 SOA 的框架下，地理信息服务是最基本的元素，地理空间数据和 GIS 功能都以网络服务的方式进行封装，于是地理信息服务的质量问题开始出现。加之地理信息服务具有数据流量大、延迟时间长、难以互操作等特征，导致地理信息服务的质量问题更加突出。从服务参与者（服务提供者和服务请求者/用户）角度来讲，地理信息服务如果要真正走向实用，必须考虑地理信息服务的质量问题。服务提供者只有提供较高质量的地理信息服务，才能吸引更多的用户，从而获取更大的收益，另外服务提供者还可以通过服务质量的差别来细分不同的消费群体；同样服务请求者需要从大量相同功能的服务中挑选出满足质量需求的服务，这种需求是多样的，有的用户对服务的响应时间敏感，而有的用户对服务的稳定性敏感。然而，目前地理信息服务的框架、规范等都是从功能方面着手，缺乏对服务质量的关注，随着功能的完善和技术基础的建立，同时伴随着大量功能相同而质量不同的地理信息服务的出现给服务提供者和服务请求者造成的困扰越来越突出，地理信息服务质量已成为重要的研究内容，是一个必须要解决的问题。
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第七章 总结与展望
7.1 论文主要工作
在地理信息服务架构下，地理信息数据以及GIS功能以服务的形式提供给用户，地理信息服务发现将成为用户参与地理信息服务应用的一个经常性活动。同时，随着越来越多的地理信息服务的发布，用户也需要高效的地理信息服务发现方法来帮助查找、选择所需服务。为此，本文引入信息检索技术、语义网技术、数据挖掘技术以及多属性综合评价技术来研究地理信息服务发现方法，力求按照服务描述、服务功能、服务类别、服务质量等应用需求来灵活、高效甚至自动化地发现所需的地理信息服务。论文的主要工作包括：
（1）研究了地理信息服务发现的背景、意义以及相关理论基础。
首先从地理信息系统的服务化转变、地理信息服务共享中存在的问题出发，对地理信息服务发现的背景进行了分析与思考。在此基础上指出地理信息服务发现是服务框架的重要环节、服务资源共享的基础、服务组合与服务增值的前提、服务监控与管理的重要手段，由此说明地理信息服务发现具有重要意义。确立了网络服务技术、语义网技术、网络服务质量评价作为地理信息服务发现三大技术基础并阐述了相关理论和方法。给出了地理信息服务发现的定义，讨论了地理信息服务发现的框架和方法，给出了地理信息服务发现的评价方法。
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参考文献（略）