顾及时空过程与成灾机理的自然灾害知识超图构建方法

技术特征：
1.顾及时空过程与成灾机理的自然灾害知识超图构建方法，其特征在于，包括：步骤1：分析自然灾害的致灾因子、孕灾环境和承灾体三元素的特征和关联关系，以及三元素在自然灾害时空发展过程中各阶段发挥的机理作用，凝练自然灾害的时空框架，构建自然灾害知识体系；步骤2：基于自然灾害知识体系，采用自顶向下和自底向上相结合的方式，分析自然灾害实体间的关系对成灾机理和时空发展过程的表达，抽象出层次化的自然灾害知识表达模型，包括概念层、要素层、规则层、模式层和实例层，并建立概念层和实例层两者之间的映射；步骤3：在结构化、半结构化、非结构化的数据源基础上，采用深度学习模型并辅以人工校正实现自然灾害实体与关系的抽取，并进行实体对齐与知识融合；步骤4：基于层次化的自然灾害知识表达模型和知识超图理论方法，进行概念层、要素层、规则层、模式层和实例层的自然灾害实体、实体的属性特征、以及各层之间的联系和映射的超边表示，实现基于超图的自然灾害实体与超关系知识表达以及自然灾害实例表达；步骤5：采用步骤1至步骤4对具体自然灾害事件进行分析，并基于typedb知识超图可视化平台，形成自然灾害知识超图。2.根据权利要求1所述的顾及时空过程与成灾机理的自然灾害知识超图构建方法，其特征在于，步骤3中选用crf、word2vec-bilstm-crf、bert-bilstm-crf模型对自然灾害实体抽取，选用cnn、attention-bilstm、transformer模型对自然灾害关系抽取，并加以人工辅助的方式得到自然灾害知识抽取结果。3.根据权利要求2所述的顾及时空过程与成灾机理的自然灾害知识超图构建方法，其特征在于，步骤3中采用词向量相似度判断自然灾害实体间对象名称、属性和时空发展过程之间的相似性，然后根据相似性进行实体对齐和知识融合。4.根据权利要求3所述的顾及时空过程与成灾机理的自然灾害知识超图构建方法，其特征在于，步骤4中基于超图的自然灾害实体知识表达具体包括自然灾害的概念层、要素层、规则层、模式层和实例层的建模；自然灾害的概念层建模的形式化表示：自然灾害的概念层建模的形式化表示：自然灾害的概念层建模的形式化表示：式中，v表示自然灾害事件的顶点集，表示外界致灾因子的顶点集，表示孕灾环境的顶点集，表示承灾体的顶点集；e表示自然灾害事件的超边集，为外界致灾因子超边，为孕灾环境超边，为承灾体超边；表示处于概念等级的超边，由超边所包含的实体组成，代表自然灾害知识体系的三个层次超边概念知识；表示自然灾害知识体系中所包含的实体；自然灾害的要素层建模的形式化表示为：
式中，超边表示在某一特定时空状态下，自然灾害所受到的外界致灾因子的破坏、内在孕灾环境的变化和对承灾体造成的威胁；指自然灾害时空发展过程所处的状态，包括萌芽阶段、初始阶段、发展阶段和破坏阶段；自然灾害的规则层建模的形式化表示为：式中，是单个要素层实体规则的超边，表示自然灾害要素的第i个规则；自然灾害的模式层建模的形式化表示为：式中，超边表示自然灾害的致灾模式，表示致灾模式的规则，指自然灾害时空发展过程所处的状态；自然灾害的实例层建模的形式化表达为：式中，表示第j条的自然灾害事件。5.根据权利要求4所述的顾及时空过程与成灾机理的自然灾害知识超图构建方法，其特征在于，步骤4中基于超图的自然灾害超关系表达具体包括sub关系、变化关系、包含关系、推理关系、属性关系和实例层语义关系；sub关系的形式化表示为：式中，和是自然灾害概念层中超边的上下级；表示自然灾害概念层中超边所包含的第n条子超边；变化关系的形式化表示为：式中，指变化关系超边，某状态下的自然灾害实体在与其相邻的下一个时空发展状态下的自然灾害实体之前发生；包含关系的形式化表示为：式中，表示关系超边；推理关系在规则层和模式层之间展开，由多个规则节点确定唯一的致灾模式；属性关系的形式化表示为：
式中，表示实例的属性超边，包含自然灾害事件e中属于该实例的事件内容；实例层语义关系的形式化表示为：式中，表示两个自然灾害事件之间的语义关系超边。

技术总结
本发明公开了顾及时空过程与成灾机理的自然灾害知识超图构建方法，包括：构建自然灾害的知识体系；构建层次化的自然灾害知识概念模型，建立概念模型和实例模型之间的映射；基于多源数据实现自然灾害知识抽取，并进行实体对齐与知识融合；基于知识超图理论方法，实现基于超图的自然灾害实体与超关系知识的表达，以及自然灾害实例的表达；采用步骤1至步骤4对具体自然灾害事件进行分析，并基于TypeDB知识超图可视化平台，形成自然灾害知识超图。本方法不仅继承现有知识图谱结构简单的优势，而且实现自然灾害时空过程知识与复杂的成灾机理知识的表达，能够在实际应用场景中为自然灾害管理和决策提供知识支撑。管理和决策提供知识支撑。管理和决策提供知识支撑。


技术研发人员：张春菊 徐兵 刘文聪 蒋伟杰 薄嘉晨 杨宇成 肖鸿飞
受保护的技术使用者：合肥工业大学
技术研发日：2022.11.29
技术公布日：2022/12/30