外文翻译
Semantic LBS: Ontological Approach for
Enhancing Interoperability in Location Based
Services
Jong-Woo Kim 1 , Ju-Yeon Kim 1 , and Chang-Soo Kim 2,?
1
Interdisciplinary Program of Information Security,
Pukyong National University, Korea
{jwkim73, jykim}@pknu.ac.kr
2
Dept. of Computer Science, Pukyong National University, Korea
Abstract. Location Based services (LBS) is a recent concept that integrates a mobile devicersquo;s location with other information in order to provide added value to a user. Although Location Based Services provide users with much comfortable information, there are some comple issues. One of the most important issue is managing and sharing heterogeneous and numerous data in decentralized environments. The problem makes interoperability among LBS middleware, LBS contents providers,and LBS applications difficult. In this paper, we propose Semantic LBSModel as one of the solution to resolve the problem. Semantic LBS Model is a LBS middleware model that includes a data model for LBS POI infor-
mation and its processing mechanism based on Semantic Web technologies. Semantic LBS Model provide rich expressiveness, interoperability,flexibility, and advanced POI retrieval services by associating POI Description Language (POIDL) ontology with heterogeneous domain specific ontologies.
1 Introduction
Recently, a lot of researches on the services for supporting the ubiquitous computing are undergoing in the various areas with the growing interest on ubiquitous computing. Context-Sensitive Computing is one of the key technologies supporting the ubiquitous computing which requires the information suitable for the userrsquo;s context, even in the restricted environment like mobile devices. Location Based Services especially provide the context sensitive information based on the userrsquo;s location. Location Based services (LBS) is a recent concept that integrates a mobile devicersquo;s location with other information in order to provide added value to a user.
Although Location Based Services provide users with much comfortable information, there are some complex issues. One of the most important issue ismanaging and sharing heterogeneous and numerous data in decentralized environments. To resolve the problem, several efforts and studies have been made on improving efficiency of data management and establishing standards for in-
formation sharing in various operating environments each other.
In this paper we would like to propose Semantic Web approach to enhance interoperability through sharing LBS information. Semantic Web is a technology to add well-defined meaning to information on the Web to enable computer as well as people to understand meaning of the documents easily. For our approach, we propose a Semantic LBS Model that is a LBS middleware model that
includes a data model for LBS POI information and its processing mechanism based on Semantic Web technologies. We especially specify POI Description Language (POIDL) ontology that is a ontology-based description language. It can provide interoperability among LBS middleware, LBS contents providers,
and LBS applications by allowing POI providers to describe their contents over domain specific ontologies.
In section2, we introduce related work on LBS middleware for intbility.In sectioneropera 3, overview of Semantic LBS Model is described. In section 4, the description of LBS ontologies is given. In Section 5, we describe Semantic LBS middleware. Discussion and conclusion is given in Section 6.
2 Related Work
Location Based Services require integration of various technologies and standards. In order to make Location Based Services work, the industry had to overcome several challenges of both a technological and economic nature over the past years. Technologically, realizing LBS can be described by a three-tier
communication model [13], including a positioning layer, a middleware layer,and an application layer.
A middleware layer can significantly reduce the complexity of service integration because it is connected to the network and an operatorrsquo;s service environment once and then mitigates and controls all location services added in the future.Moreover, a middleware layer can help LBS applications provide added value related to userrsquo;s location from heterogeneous data. As a result, it saves operators and third-party application providers time and cost for integrating application.Although most of the commercial LBS platforms have been implemented based on DBMS-based middleware, some approaches to efficiently manage heterogeneous data have been researched.
Although there have been a lot of studies on LBS middleware, LBS middleware has several challenges. First, providing users with added value to mere location information is a complex task, and the basic requirements of the variety LBS applications are numerous. Second, it is difficult to manage LBS contents as a general data management in order to provide users with dynamic information frequently changed. Next, it is difficult to share LBS information because the location-based services are operated in different processing methods,appropriative data exchange protocol, and various platforms.
3 Semantic LBS Model
Semantic LBS is a pl
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外文翻译
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学生姓名 |
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杜一帆 |
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学号 |
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20121308089 |
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学院名称 |
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计算机与软件学院 |
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专业名称 |
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计算机科学与技术 |
语义LBS：加强互操作性的基于位置服务的本体论方法
Jong-Woo Kim1, Ju-Yeon Kim1, and Chang-Soo Kim2,
信息安全的跨学科计划，
釜庆国立大学，韩国
{jwkim73，jykim}@ pknu.ac.kr
釜庆大学计算机科学系，韩系
cskim@pknu.ac.kr
摘要：基于位置的服务（LBS）是包含一个移动设备位置的最近概念，以便其它信息提供附加值给用户。虽然基于位置的服务提供给用户许多舒适的信息，也有一些复杂的问题。其中最重要的问题是管理和共享异
在分散式环境里异构和大量数据。这个问题使LBS之间互操作性的中间件，LBS内容提供商，和LBS应用变得困难。在本文中，我们提出了语义LBS模型作为处理问题的一个解决方法。语义LBS模型是一个LBS中间件模型，其中包括用于LBS POI信息和基于语义Web技术及其加工机构的数据模型。语义LBS模型通过与异构特定领域的POI描述语言（POIDL）本体关联提供了丰富的表现力，互操作性，灵活性和先进的POI检索服务。
1引言
最近，有很多关于支持普适计算服务的研究正在经历与普适计算日益关注的各个领域。上下文相关计算是需要适合用户的上下文信息配套的普适计算，即使是在像移动设备中受限环境中的关键技术之一。基于位置的服务尤其提供基于用户的位置的上下文敏感信息。基于位置服务（LBS）是为了提供额外的价值给用户集成了移动设备与其它信息的位置的最近概念。
虽然基于位置的服务提供舒适的多用户的信息，也有一些复杂的问题。其中最重要的问题是管理和在分散环境中共享异构和大量的数据。要解决这个问题，提高数据管理效率和信息，建立标准的彼此分享的各种操作环境已经做出一些努力和研究了。
在本文中，我们想提出语义Web的方式通过共享LBS信息，以提高互操作性。语义Web是一个技术定义良好的含义添加到信息网络，使计算机和人能够很容易地了解文件的含义。对于我们的方法，我们提出了一个语义模型LBS是一个LBS的中间件模型，其中包括用于LBS的POI信息，并根据语义Web技术的处理机制的数据模型。特别地，我们指定的POI描述语言（PDL）的本体是一种基于本体的描述语言。它可以提供LBS之间的互操作性的中间件，LBS的内容提供者，并允许POI提供商在特定领域的本体描述其内容LBS应用。它可以提供LBS中间件，LBS的内容提供者之间的互操作性，并允许POI提供商在特定领域的本体描述其内容LBS应用。
在第2节中，我们介绍了LBS的中间件互操作性的相关工作。在第3节，语义LBS模型概述描述。在第4，LBS本体的描述中给出。在第5节，我们描述语义LBS中间件。讨论和结论在第6节中给出。
2 相关工作
基于位置的服务所需要的各种技术和标准的结合。为了使基于位置的服务工作，该行业必须克服既有的技术和经济性在过去几年里的一些挑战。技术上，实现LBS可以由三层通信模型进行说明，其中包括一个定位层，中间件层，以及应用层。
中间件层可以显著降低服务集成的复杂性，因为它曾经被连接到网络和运营商的服务环境，然后减轻了与控制在将来添加的所有位置服务。此外，中间件层可以帮助LBS应用提供了从异构数据与用户的位置附加值。结果，这样可以节省用于集成的应用程序的操作者和第三方应用提供商的时间和成本。虽然大部分的商业LBS平台都基于DBMS基于中间件得到落实，一些方法能够有效地管理异构数据进行了研究。虽然大部分的商业LBS平台已经实现了基于在DBMS为基础的中间件，一些方法能够有效地对管理异构数据进行了研究。
虽然已经有很多LBS的中间件研究，但是LBS中间件仍面临几个挑战。首先，为用户提供附加价值少有的位置信息是一项复杂的任务，该品种的基本要求LBS应用是多方面的。其次，管理LBS的内容作为一般的数据管理，以便为用户提供动态信息经常更换是困难的。接着，它是难以共享LBS信息，因为基于位置的服务是在不同的加工方法，专用数据交换协议，与各种平台操作。
3 语义LBS模式
语义LBS是提供新的基于位置的服务提供不仅LBS核心服务也更加增强的POI（兴趣点）检索服务的平台。POI是一个地方，产品，或具有固定的位置，典型地通过名称而不是地址标识和特征类型的服务。语义LBS的一个显著特点，它是通过提供基于本体的自动互动机制检索与特定领域的信息的POI。
图1示出了以下三种新型服务组织语义LBS的概念服务模型。首先，语义LBS提供检索不仅是基于用户的位置点，而且是他们的域的具体信息以增强LBS目录服务。对于当前LBS检索域特定信息是困难的，因为当前的LBS支持搜索只存储为预定义的数据模型的信息。但是，因为语义LBS包括基于本体的数据模型，允许指定域的特定信息，也可以根据用户的复杂要求来检索域特定信息。第二，语义LBS能够检索实时更新信息。在语义LBS，内容提供商为每个POI发布内容，和每个POI内容存储在分散的系统。语义LBS提供了使代理人以检索存储在分散系统的内容，并在POI信息库用于LBS目录服务的更新信息的机制。
图1 语义LBS的概念服务模式
基于语义LBS模式提供语义LBS的新服务。语义LBS模型是一个LBS中间件模型，其中包括用于LBS POI信息和基于语义Web技术及其加工机构的数据模型。对于数据模型，我们描述的POI信息指定两个基本的LBS本体：POIDL本体和LBS分类本体。POIDL是一个基于OWL的描述语言，让POI提供商在特定领域的本体描述他们的内容。LBS分类是构造为POI类型的层级分类的本体，并用它来通过POIDL在POI类型描述索引的实例。实际上，POIs是由LBS本体，各种特定领域本体和关联它们之间描述。根据数据模型，语义LBS模式提供了一些查询，检索和更新POIs及其异构域的具体信息。
4 建模本体的LBS POIs
本节介绍本体描述LBS的POI（兴趣点），并详细介绍一些关键类和属性。LBS本体是由3种本体：POIDL本体，LBS分类本体和领域本体各有其独特的XML命名空间。
POIDL本体是为了指定的POI最根本的本体论，它提供了足够的表现不仅可以指定当前LBS模式的一般信息，也可以指定特定领域的信息。LBS分类本体通过服务类型来划分LBS兴趣点本体。它仅包括检索基于分类和定位的POI必要的信息。域本体是本体指定域的特定信息，并用于以使每个内容提供者指定带特性符合有关的POI信息。
4.1 POIDL本体、
POIDL是一种基于本体的POI（兴趣点）规范语言，使LBS内容提供商来形容他们对特定领域的本体信息。此外，POIDL允许指定用于搜索和更新的域的特定信息的查询信息。这种机制使LBS提供经常更换的POI信息。POI DL本体包括三类：POI类，内容类，内容查询类。
POI类是用来形容一个观点及其相关领域信息的一般信息。图2是采用POI类描述的POI的一个例子。POI类的实例指定使用如下五个属性的POI信息。
- poidl:name. 这指定在POI类识别POI的实例指定的POOP的名称。在图2中，该属性指定实例描述了rsquo;Hotelrsquo;的名称的POI。
- poidl:isIncludeIn. 该属性指定一个类型的POI实例。这POI的实例与第4.2节一类LBS分类本体的关联。在LBS分类本体是一个本体，指定POI类型的分层分类。在图2中，该属性指定POI实例的类型是rsquo;Hotelrsquo;。
- poidl:hasContent.此属性用于指定关于该POI域特定信息内容类的实例相关联，和一个POI可以有一个以上的内容。在图2中，此属性联系两个方面的内容， rsquo;Grade HotelArsquo;和 rsquo;EmptRoom HotelArsquo;，是内容类的实例。
图2 POI类中的一个实例
—这四个位置属-poidl:rectLeft,poidl:rectRight,poidli:rectTop,和poidl:rectBottom 描述的POI的边界。位置可通过各种形式来描述的，但是我们假设位置由地理地图中使用的直角坐标表示。为了表示通过各种坐标系统和地址的地理位置，我们可以指定与一个位置本体和地点本体的实例相关联。
内容类用于描述要POI域的特定信息，并且内容类的实例指定的POI类型和值。内容类提供了丰富的表现力和灵活性，因为该类的实例，通过指定特定领域本体及其实例指定域的具体信息。内容类也关联内容查询类，用于指定在其领域中检索当前值的查询的一个实例。图3是内容类的两个例子，它分别描述的rsquo;HotelArsquo;的等级和 rsquo;HotelArsquo;的空房间数。等级是静态的信息，而空室的数量是频繁更改一个动态信息。三个属性中用于描述内容类的一个实例如下。
- poidl:typeofcontent.此属性指定类型的特定领域的信息和类POI的特定领域本体的关联。在图3中，此属性描述的内容类的一个实例，rsquo;Grade HotelArsquo;指定rsquo;HotelArsquo;的速度。
- poidl:valueofconent.这指定POI的领域特定信息的值。例如在图3中，该属性指定rsquo;HotelArsquo;的等级为 rsquo;Grade 1rsquo;。我们可以知道，空房间的数量已被检索，因为它是经常变化的动态信息。
- poidl:query.这用于查询POI的特定领域的信息关联ConentQuery类的一个实例。例如，为了找回对rsquo;HotelArsquo;，ConentQuery类的一个实例空房间号，可称之为rsquo;Query EmptyRoom HotelArsquo;。
图3 Content类中的一个实例
ContentQuery类用于描述用于从其领域中检索域的特定信息的查询。这个类检索域特定信息，并自动更新。如RDQL表示为三联，同RDF查询语言检索RDF文档的信息。ContentQuery类指定三联供查询的主语，谓语和宾语。图4是ContentQuery类中的一个实例。如下三个属性用于描述内容查询类的一个实例。
- poidl:subject.此属性描述的三联供查询的主题。
- poidl:predicate. 这描述的三联供查询谓词。
- poidl:object.此属性描述了查询三重的对象。
图4 ContentQuery类中的一个实例
4.2 LBS分类本体
该LBS分类本体用于指导的POI实体的分类学中的LBS域。在LBS分类本体的实例指定有关POI语义LBS的目录服务所使用的信息。在LBS分类本体的实例包括POI，如名称和位置信息的基本信息，有效地检索的POI分类学。它还指定信息参阅POIDL本体，指定用于指定用户的一般检索模式的POI和关联信息域的特定信息的实例。在这项工作中，LBS分类本体是指通过在韩国国家地理信息研究所（NGI）中定义的分层分类代码，并扩展它。例如， Hotel类是ServiceFacility 类的子类，服务设施是结构的一个子类。图5示出的LBS分类中的一个实例。LBS分类本体包括如下七个属性。
- tax:details. 此属性相关联的POIDL本体的POI类的一个实例。这个属性提供的POI详细信息的连通性。
- tax:name. 这描述了POI的身份。此属性的目的是一样的POIDL本体的rsquo;namersquo;属性的对象。例如， rsquo;HotelArsquo;在图5中表示的POI的识别。
- 这四个位置属性 - tax:rectLeft, tax:rectRight, tax:rectTop, 和tax:rectBottom 描述的POI的边界。此属性的目的和POIDL本体的位置属性的对象是一样的。
基本上，指定LBS分类本体在语义LBS模型上使用，但应用程序可以作为他们指定特定应用的本体的目的和特点。
图5 LBS分类本体中的一个实例
4.3 特定领域本体
在特定领域的本体定义它们之间的各个领域和关系的概念。具体的本体可以通过内容来定义的域规定或标准组织。因为LBS的内容与他们的域名不同，更准确地代表特定领域本体的帮助域的具体信息。在特定领域的本体是由POIDL本体的情况下简称指定域的具体信息。
5 与LBS本体语义LBS目录服务
我们接近LBS目录服务的提高，它通过构建提供语义LBS数据模型检索服务，如图6所示的中间件。语义LBS模式不仅提供了一般POI检索查询，还可以根据表现和LBS语义数据模型的互操作性的一些高级查询。语义LBS模式增
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