地表覆盖变化检测领域的Web服务关系建模与推理研究

Change detection using remote sensing imagery is one of the effective methods for acquiring land cover change information. In recent years, a variety of change detection algorithms and techniques have been developed, however, none of them can be universally applicable for all cases. It is necessary to develop new concepts and advanced tools to facilitate the selection of suitable change detection algorithms and the automatic construction of processing workflows. To address the challenge, this project will resent web service relation modeling and reasoning methods for land cover change detection by integrating the experts’ knowledge about the “algorithm-data” relations into the web-based geo-processing. The main research content include: service semantic based web service relation classification, OWL DL based web service relation representation, web service relation reasoning based service chain generation and prototype development for web-based land cover change detection. This project will be help to cognize the “algorithm-data” relations of change detection domain, to develop web service relation theories, and to enrich technical means of change detection. The research results of this project are expected to provide new ideas and methods for land cover change detection or updating in large area.

基于遥感影像的变化检测是获取地表覆盖变化信息的有效手段。近年来，研究学者从不同角度提出了众多变化检测方法，但尚未有一种通用的方法可以适用于所有应用。根据不同的情形，灵活构建变化检测处理流程成为亟待解决的实际问题。为此，本项目拟探索变化检测领域“算法-数据”关系对于变化检测处理流程灵活构建的重要作用，将其在Web服务背景下映射为Web服务关系，开展变化检测领域Web服务关系建模和推理问题的研究。主要研究内容包括基于服务语义的领域服务关系分类、基于OWL DL的服务关系表达、基于服务关系推理的变化检测服务链按需生成以及地表覆盖在线变化检测系统研制。本项目研究对于深化变化检测领域“算法-数据”关系的认知，发展领域Web服务关系理论方法、丰富变化检测的技术手段具有重要意义，有望为大范围地表覆盖变化检测与更新提供新思路、新方法。

地表覆盖变化信息是气候变化研究、地理国情监测等领域不可或缺的重要基础信息。目前地表覆盖变化检测的Web服务计算研究多聚焦于单个服务的行为，忽略了对建立在地表覆盖领域特征基础上的服务间关联关系的研究，导致服务协同困难，远不能满足科学研究对地表覆盖变化信息的个性化处理、网络化协同和知识化服务的需求。为此，本项目从地表覆盖变化检测领域特征出发，分析了变化检测中蕴含的“算法-数据”关系，继而凝练变化检测领域的 Web 服务关系，详细探讨了服务关系分类、表达和推理等基本问题。主要研究成果为：1）提出了基于分层超图的变化检测领域知识表达模型，对结点集合和边集合进行了形式化表达与描述，包括数据服务结点和3种粒度的处理服务结点，以及无向简单边、有向简单边、无向超边和有向超边4种类型的边。2）提出了基于约束规则的地表覆盖服务链按需生成算法，将变化检测服务对数据的约束要求提炼为服务选取和服务执行约束，在服务组合时分别根据这两种约束规则触发相应的变化信息提取服务与数据预处理服务，生成按需的变化检测处理服务链。3）提出了上下文感知的地表覆盖服务自适应协同方法，自动感知地表覆盖服务链在执行过程中任务上下文、服务上下文、计算上下文等环境的动态变化，实时评估地表覆盖服务链的运行状态，结合地表覆盖服务关系网络，自适应地更新地表覆盖服务链。4）研制了地表覆盖在线变化检测系统（OGS-LCCD），实现了用户需求解析、服务链生成与执行以及结果展示与分析等功能。在项目研究过程中，发表SCI论文17篇，EI论文2篇，中文核心论文3篇，科技核心论文2篇；申请发明专利2项（1项处于实质审查阶段，1项已提交申请），软件著作权3项，培养研究生5名。研究成果获得中国测绘学会科学技术奖二等奖1项，山东省自然资源科学技术奖一等奖1项、三等奖1项。本项目研究对于深化地表覆盖信息服务的认知，发展领域Web服务计算理论方法、丰富地表覆盖变化检测的技术手段等具有重要意义。