旅游個性化推薦本體知識庫的構建方法研究

引言：本文就構建旅游個性化推薦知識庫的方法進行了討論和研究，分析了為什么選用基于本體方法來構建旅游個性化推薦知識庫。介紹了以本體為基礎的旅游個性化推薦知識庫的構建及本體的構建原則，重點介紹了采用骨架法構建旅游資源本體知識庫的具體構建方法及步驟。另外，對OWL語言進行了簡要的介紹和舉例。

當旅游市場發展到一個相對完善的水平時，旅游者對自己的旅游方式以及消費觀念就會提出更高的要求，這就表現在旅游過程中所追求的自由，高質且量身訂制的個性化專業服務。

旅游是—個集吃、住、行、娛、游、購六大要素為一體的—個綜合性產業，一次旅游活動涉及到眾多的旅游資源和服務設施，而旅游信息又有著豐富的空間和時間的內涵，再加上旅游過程是—個受自然、人為等多種因素制約的復雜過程。如何組織并安排好各相關的服務設施和旅游資源，協調好各種旅游服務產業提供的各項服務。并根據客戶的需要進行服務流程的描述，進行功能、行為、策略和推理過程。現在較為成熟的推薦方法也有很多，下表列出了幾種推薦方法的優缺點比較：

通過對上表的分析可以看出，基于知識庫的推薦更適合完成我們所提出的個性化旅游推薦這一點。它是建立在用戶需求和偏好基礎上推薦的，因為在知識庫中，景區的各項屬性都與用戶的需求有了相應的聯系，也就是所形成的知識。因此在獲得用戶的需求后，就能夠快捷準確的從知識庫中獲得所需要的景區信息，并推它不需要用戶資料等信息，只需構建旅游資源的知識庫，就可以與用戶產生互動，將用戶的需求映射到景區的潛在屬性上，完成對旅游項目的選擇。

傳統的旅游信息系統（TIS）一般是建立在數據庫系統基礎上的，歐洲的一些國家曾有過許多成功的例子，比較著名的有瑞士阿彭策爾信息系統、奧地利蒂羅爾信息系統等。數據庫系統管理的是數據，而知識庫系統管理的是知識。[1]

二、知識庫的構建方法

關于“知識”這一概念，還沒有一個準確的定義，它被理解為“通過學習或經歷所得到的理解和認識”或理解為“所發現、理解或學到的東西的總和”。消息應該被理解成對可用數據釋義的敘述。數據則應該理解為：“附有數據的標記”。所以，知識是一個三元組的一部分。這個三元組是：數據、信息、知識。[2]

從計算機科學的角度來說，知識是信息經過分析和處理后得到的結果，在這一過程中數據經分析、比較、綜合，最后結合成為有意義的資源---知識。這一過程如下圖2.1所示：

目前有很多知識庫的構建方法：基于模型的知識構建技術、基于關系數據庫的知識庫構建方法；基于知識管理的知識庫建立；面向隱喻計算的實體概念知識庫構建方法等；基于本體的知識庫構建。[3]

其中，基于模型的知識構建技術是以模型為核心來組織、管理、共享和應用知識的體系，依據知識復用的原則，建立了基于模板與模型的知識復用技術；基于知識管理的知識庫，它是以知識元挖掘為基礎，通過揭示知識元之間的語義邏輯鏈接來構建知識結構體系；面向隱喻計算的實體概念知識庫構建方法是利用屬性是屬性值與實體概念的中間橋梁這一思路來構建實體概念知識庫的，其中涉及實體概念屬性值的抽取與實體概念庫的選擇以，最后由屬性的判定構建了實體概念知識庫；基于本體的知識庫構建是基于本體為知識庫的建立提供了基本的結構，本體提供了一套概念及術語來對某一領域進行描述。知識庫就是利用這些術語來表達虛擬或現實世界中的知識。[4]

下面，本文就基于本體的旅游個性化推薦知識庫的構建方法進行具體討論。

三、基于本體的構建方法

知識庫的構建是為知識共享提供基礎，也是關系到知識管理系統是否能平穩、有效運行的關鍵。知識庫其實是一種對領域信息的模型化表示，利用本體來構建知識庫已經成為當前知識庫構建研究的熱點。本體是關系和概念的集合，是對領域知識概念的抽象和描述。利用本體我們可以在數據庫和應用軟件來共享、重用領域知識。[5] 本體在知識庫系統的開發中較多應用于開發領域模型，就比如本文所研究的旅游資源領域。下圖3.1描述了本體與知識庫之間的關系。

（一）基于骨架法的本體構造

本體構造的方法有很多種，這里本文討論研究骨架法。骨架法的過程為：（1）確定本體的應用范圍和目的；（2）知識本體的分析；（3）本體的表示；（4）本體的評估；（5）本體的建立。[6]骨架法流程如下圖3.2所示：

（二）旅游資源領域本體分析

設計一個有效的知識表示系統以及對應的詞匯表，要對該領域進行有效的本體分析，如果本體分析沒做到位，則會導致知識庫的不一致。[7]

在對旅游領域本體所涉及概念范圍、概念關系、概念屬性等進行分析后，得到旅游推薦所涉及到的主要事物包括：景點、地區、旅游路線、交通信息、酒店住宿、民風民俗、天氣狀況、餐飲等。對旅游本體庫描述如下圖3.3所示：圖3.3 旅游本體庫分析

（三）本體的描述

本體描述語言有RDF Schema（8Dr2S）和RDF、DAML、OIL、OWL等。本文采用OWL對旅游本體進行描述。OWL的全稱是Web Ontology Language，是語義互聯網中本體描述語言的標準。OWL采用的是面向對象的方式來對領域知識進行描述，即使用類以及屬性來對對象進行描述，并使用公理來對這些類及屬性的特征和關系進行描述。[8]與其它語言相對比，OWL增加了更多用來描述屬性及類的詞匯，如類之問的不等價性、基數和相交性，擁有更為豐富的屬性特征（如對稱性）、屬性類型和枚舉類。OWL還有3個表達能力遞增的子語言：OWL Lite、OWL DL以及OWL Full，可以滿足不同用戶要求。

以下舉例說明OWL在旅游資源本體構建中的一些實際應用：

例如在本體的定義中可以將同級別的幾個詞匯定義成不同的類，這就可以使用不相交類來進行定義：owl：disjiointWith，如下段的OWL定義的類就是不相交類：

在建立類屬性的時候，我們還會定義屬性的一些約束，如下面的OWL語言片段，allValuesFrom屬性約束，就描述的是酒店星級都包含在酒店星級這一類中。

（四）本體的評估

在建立了基于本體的旅游信息知識庫后，需要對該本體進行評估。本體的評估指根據能力問題及需求描述等對本體及相關文檔、軟件環境進行評價。這些評價因素需要包括詳細的文本需求規則和本體所具有的功能以及在實際應用中對于知識的推理和檢查能力。由于旅游本體是建立在傳統旅游信息數據庫上的，在咨詢領域專家以及參考國內外的開發案例后，可以進一步的保證旅游信息系統所包含多個領域數據的有效性的和完備性。[9]

（五）本體知識庫的建立

將本體引入知識庫的知識建模，建立起領域本體知識庫，知識庫的構建涉及知識的表示、推理、傳遞以及獲取。將本體引入知識庫系統中，可以采用概念或術語來對知識進行表示，并能揭示這些知識之間所存在的內在聯系。

下圖3.4就是基于本體的知識庫架構：

其中，表示層是語義web瀏覽器，提供接口用于用戶瀏覽和交互。用戶通過瀏覽器或者其他途徑訪問系統，用戶界面接收并查詢請求，將服務端所檢索到的結果反饋給用戶。值得注意的是，雖然本體被我們引入了系統中，但本體在表示層中是對用戶屏蔽的。

數據層包括三個庫：資源數據庫、本體庫和資源描述庫。數據層是知識庫的存儲介質，由它創建和提取出結構化的知識本體，知識檢索的直接來源就是數據層。[10]

應用邏輯層用以完成對知識的檢索。應用邏輯層由查詢組件、推理引擎、信息獲取組件、語義分析組件、和本體管理組件這五個部分構成。由于旅游本體數據庫中還包含了多個領域的知識，為了讓用戶能夠得到供豐富完善、智能友好的旅游個性化推薦服務，對旅游資源信息進行語義查詢時還需要利用推理機來實現此功能。其中，旅游資源本體公理可以用一階謂詞來表示。“A：（類）”表示A是一個類變量，A的表示是類中的一個實例；使用“A.S”表示A的槽S的值。S（A，B）表示A的槽S取值為B。要使本體知識庫中數據一致，還需要構造公理庫。

如定義以下公理：

公理1：

所有A：酒店，存在B：交通路線[HasRoute （A，B）]

公理2：

所有A：交通路線，所有B：酒店[HasRoute（A，B）-connctHotel（A，B）]

將建立好的公理庫放入推理機中，在建立好的旅游資源本體知識庫的基礎上進行推理，這樣可以根據用戶的要求更為方便準確地推理查詢出用戶所期望的個性化旅游資源信息。

四、結束語

本文闡述了根據骨架方法構造旅游領域本體的原則和步驟。對基于本體的知識庫系統和描述邏輯做了研究和探索工作。

由于知識庫系統及本體論本身的內容的廣泛性及其復雜性，仍然有很多問題有待進一步深入探討和研究。特別是對旅游資源本體的研究、描述、構建以及發展等內容。本人將在后續的研究過程中繼續鉆研，力爭取得更多更好的成果。

參考文獻

[1]本體知識庫的構建與進化方法研究[D].山東：中國海洋大學，2008.

[2]張鑫.基于知識管理的知識庫構建[D].黑龍江：黑龍江大學，2009王璀民.

[3]馮欣.本體在旅游信息系統中的應用研究[D].重慶：重慶大學，2008.

[4]郭小芳，劉愛軍.知識獲取方法及實現技術[J].山西師范大學學報.2007，6（1）：33～55.

[5]郭慶磊.基于本體的流程知識庫研究與設計[D].山東：山東大學，2009.

[6]Paul C.jorgensen（美國）.譯者：韓柯，杜旭濤等.軟件測試[M].北京：機械工業出版社.2008.159 ～187.

[7]陳銘，王英林.基于本體按需知識管理系統研究與實現[M].2006，23（1）：236-240.

[8]張建華，劉仲英.當前知識管理系統模型與對策分析[M].[J].2004，23（1）：73-77.

[9]Maedche，Alexander，Motik，Boris，Stojanovic，Ljiljana，Studer，Rudi；Volz，Raphael.Ontologiesforenterpriseknowledgemanagement.IEEEIntelligentSystems[J]，2003（18/2）：26-33.

[10] Gruninger M.and Fox.M.S.Methodology for the Design and Evaluation of Ontologies，Workshop on Basic Ontological Issues in Knowledge Sharing[J].IJCAI-95，Montreal，1995：121-128.

（作者單位：貴州財經大學 實驗教學部）

作者簡介：李小天（1987-），女，貴州貴陽人，碩士研究生，研究方向為數據庫技術與軟件工程。

基金項目：貴州省2008年省級信息化專項基金項目（0830）。