Một phương pháp chuyển đổi mô hình STER sang OWL Ontology

Bài viết đề xuất một phương pháp chuyển đổi mô hình STER sang OWL ontology bằng cách chuyển đổi các thành phần của mô hình STER sang OWL 2 trên cơ sở kế thừa phương pháp chuyển đổi mô hình TimeER sang OWL ontology đã được nghiên cứu trước đây.

Kỷ yếu Hội nghị KHCN Quốc gia lần thứ XII Nghiên cứu ứng dụng Công nghệ thông tin (FAIR); Huế, ngày 07-08/6/2019 DOI: 10.15625/vap.2019.00037 MỘT PHƯƠNG PHÁP CHUYỂN ĐỔI MƠ HÌNH STER SANG OWL ONTOLOGY Nguyễn Văn Tốn1, Võ Hồng Liên Minh2, Nguyễn Thế Anh3, Hồng Quang2 Trƣờng Đại học Phạm Văn Đồng Trƣờng Đại học Khoa học, Đại học Huế Trƣờng Đại học Phú Yên nvtoan@pdu.edu.vn, minhvhl@gmail.com, theanhdhpy@gmail.com, hquang@hueuni.edu.vn TÓM TẮT: Việc thiết kế ontology từ mơ hình thực thể - mối quan hệ (mơ hình ER) cách tiếp cận quan tâm giải Mơ hình STER (Spatial Temporal Entity - Relationship Model) mở rộng mơ hình ER phép hỗ trợ yếu tố thời gian yếu tố không gian Bài báo đề xuất phương pháp chuyển đổi mơ hình STER sang OWL ontology cách chuyển đổi thành phần mơ hình STER sang OWL sở kế thừa phương pháp chuyển đổi mơ hình TimeER sang OWL ontology nghiên cứu trước Theo đó, báo đề xuất quy tắc chuyển đổi thành phần liên quan đến yếu tố không gian không gian thay đổi theo thời gian mơ hình STER Từ khóa: Mơ hình liệu mức khái niệm, mơ hình STER, web ngữ nghĩa, OWL ontology I GIỚI THIỆU Ontology đƣợc xem nhƣ “linh hồn” web ngữ nghĩa, giúp ngƣời máy hợp tác, làm việc, giúp máy “hiểu” có khả xử lý thông tin hiệu Nhiều ngôn ngữ đƣợc thiết kế để biểu diễn ontology cho web ngữ nghĩa RDFS OWL hai ngôn ngữ đƣợc sử dụng phổ biến Trong hai ngôn ngữ này, OWL đƣợc xem mở rộng RDFS khắc phục nhƣợc điểm RDFS Hiện tại, OWL đƣợc xem ngôn ngữ chuẩn để biểu diễn ontology cho web ngữ nghĩa Giai đoạn thiết kế mơ hình mức khái niệm tập trung vào việc thể yêu cầu ứng dụng cho “gần gũi” với giới thực Thiết kế đầy đủ dễ hiểu ngƣời dùng, để đƣợc chuyển đổi sang giai đoạn mơ hình mức logic mà khơng cần thêm đầu vào ngƣời dùng [10] Thiết kế ontology cách chuyển đổi mơ hình ER mở rộng sang OWL ontology cách tiếp cận có nhiều nghiên cứu trƣớc M Fahad [14] đề xuất phƣơng pháp thiết kế OWL Ontology từ mơ hình ER dựa vào tập quy tắc chuyển đổi thành phần mơ hình ER (các tập thực thể, thuộc tính, mối quan hệ tập thực thể) thành thành phần tƣơng ứng OWL I Myroshnichenko [15] trình bày giải pháp chuyển đổi tự động từ mơ hình ER thành ngữ nghĩa tƣơng đƣơng OWL Lite Ontology Các nghiên cứu tác giả P Chujai [1], NV Toan [2], VHL Minh [3-5] đề xuất phƣơng pháp chuyển đổi từ mơ hình ER ER mở rộng sang OWL ontology nhằm sử dụng lại hệ thống cũ thay phải thiết kế ontology từ đầu Thuy [16] đề xuất cách tiếp cận để tạo OWL ontology từ sở liệu quan hệ tập trung vào phép đo tƣơng tự thuộc tính trùng lặp bảng quan hệ Các tác giả chƣa đề cập đến yếu tố không gian, không gian thời gian chuyển đổi sang OWL Mơ hình STER mơ hình ER có hỗ trợ yếu tố không gian thời gian, thƣờng đƣợc dùng để mô tả hệ thống thông tin mà liệu khơng gian thay đổi theo thời gian không gian, chẳng hạn nhƣ hệ thống thông tin đất đai (Land Information System - LIS) hệ thống thông tin địa lý (Geographic Information System-GIS) Mô hình STER đƣợc xem mơ hình TimeER mở rộng cách bổ sung thêm yếu tố không gian không gian thay đổi theo thời gian Hiện tại, chƣa có nghiên cứu việc chuyển đổi mơ hình STER sang OWL ontology nhằm cho phép thiết kế OWL ontology có yếu tố khơng gian thời gian Vì nghiên cứu thực hữu ích cho việc đƣa web thơng tin địa lý thành web thơng tin địa lý có ngữ nghĩa Trong báo này, đề xuất phƣơng pháp chuyển đổi mơ hình STER sang OWL ontology Phƣơng pháp kế thừa kết chuyển đổi mô hình TimeER sang OWL đồng thời bổ sung thêm quy tắc chuyển đổi liên quan đến yếu tố không gian không gian thay đổi theo thời gian sang OWL Theo đó, cấu trúc báo phần nhƣ sau: Mục giới thiệu tổng quan mơ hình STER, Mục đề xuất phƣơng pháp chuyển đổi mơ STER sang OWL ontology Cuối cùng, Mục phần kết luận thảo luận hƣớng nghiên cứu II GIỚI THIỆU VỀ MƠ HÌNH STER Jensen Tryfona đề xuất mơ hình thực thể - mối quan hệ có yếu tố khơng gian thời gian (STER) [8-10] Đây mơ hình đƣợc xem mở rộng mơ hình thực thể - mối quan hệ hỗ trợ yếu tố thời gian, ví dụ nhƣ mơ hình TimeER [2], vừa đƣợc xem mở rộng mơ hình thực thể - mối quan hệ hỗ trợ yếu tố không gian, chẳng hạn mơ hình SER (Spatial Entity - Relationship Model) Nguyễn Văn Tốn, Võ Hồng Liên Minh, Nguyễn Thế Anh, Hồng Quang 291 Về bản, mơ hình STER biểu diễn tƣơng tự nhƣ mơ hình ER, bao gồm ký hiệu tập thực thể, thuộc tính mối quan hệ Ngồi mơ hình STER bổ sung thêm ký hiệu để biểu diễn cho yếu tố thời gian không gian Yếu tố thời gian đƣợc ký hiệu vịng trịn nằm góc bên phải tập thực thể, thuộc tính hay mối quan hệ Thời gian tồn (thời gian sống) thực thể đƣợc ký hiệu “et” (existence Time) “ls” (lifespan), thời gian hợp lệ kiện ký hiệu “vt” (valid Time), thời gian giao tác thực thể kiện ký hiệu “tt” (transaction Time), “bt” (bitemporal) biểu diễn cho thời gian hợp lệ thời gian giao tác Yếu tố khơng gian đƣợc ký hiệu vịng trịn nằm góc dƣới bên phải tập thực thể, thuộc tính hay mối quan hệ Các ký hiệu “s” (spatial), “P” (Point), “L” (Line), “R” (Region) đƣợc sử dụng để biểu diễn yếu tố không gian Trong ký hiệu “s” đƣợc sử dụng biết đối tƣợng không gian nhƣng kiểu liệu khơng gian cụ thể Point, Line hay Region A Tập thực thể Tập thực thể tập thực thể thời gian, tập thực thể không gian, tập thực thể không gian thời gian Tập thực thể thời gian: Tập thực thể gắn với thời gian tồn “et” thời gian giao tác “tt” Tập thực thể khơng gian Các đối tƣợng khơng gian có vị trí khơng gian thƣờng cần phải biểu diễn đƣợc vị trí sở liệu Các ký hiệu không gian điểm “P”, đường “L”, vùng “R” đƣợc biểu diễn đồng thời để trình bày quan điểm khác đối tƣợng Tập thực thể không gian thời gian: Tập thực thể không gian thời gian đƣợc phân biệt theo ba trƣờng hợp sau: a) Yếu tố không gian thời gian độc lập Nếu yếu tố không gian thực thể không thay đổi theo thời gian ký hiệu khơng gian thời gian đƣợc biểu diễn độc lập góc phải tập thực thể b) Yếu tố không gian biến đổi theo thời gian Yếu tố không gian tập thực thể đƣợc gọi biến đổi theo thời gian, đối tƣợng khơng gian biến đổi theo thời gian Để quản lý biến đổi đối tƣợng không gian tập thực thể sử dụng ký hiệu “svt” “stt” “sbt” (do trƣờng hợp thay đổi kiện nên không sử dụng thời gian tồn mà sử dụng thời gian hợp lệ “vt”, “tt” “bt”) c) Vừa hỗ trợ yếu tố thời gian, vừa hỗ trợ yếu tố không gian biến đổi theo thời gian Khi ta có biểu diễn tập thực thể nhƣ ví dụ Hình vt ls tt svt stt Vegetation Landparcel Solitype Rvt vt Hình Tập thực thể hỗ trợ thời gian hợp lệ, thời gian giao tác liệu không gian thay đổi theo thời gian hợp lệ thời gian giao tác B Thuộc tính Các thuộc tính tập thực thể đƣợc phân thành loại sau: Thuộc tính thời gian Các thuộc tính thực thể biểu thị kiện thực thể đó, nên sử dụng thời gian hợp lệ thời gian giao tác Vòng trịn với ký hiệu vt hay tt góc bên phải thuộc tính biểu thị thời gian hợp lệ thời gian giao tác đƣợc biểu diễn Vòng tròn với ký hiệu bt (bitemporal) hai loại thời gian đƣợc biểu diễn Thuộc tính khơng gian: Ngồi biểu diễn kiện cịn đƣợc gắn với vị trí khơng gian Để nắm bắt khía cạnh khơng gian thuộc tính, vịng trịn với ký hiệu s đƣợc sử dụng ký hiệu thuộc tính khơng gian Thuộc tính khơng gian thời gian Tƣơng tự nhƣ tập thực thể, thuộc tính khơng gian thời gian chia làm trƣờng hợp: Yếu tố không gian thời gian độc lập; Yếu tố không gian biến đổi theo thời gian; Vừa hỗ trợ yếu tố thời gian, vừa hỗ trợ yếu tố không gian biến đổi theo thời gian Trong Hình 1, thuộc tính Vegetation ví dụ thuộc tính vừa hỗ trợ yếu tố thời gian, vừa hỗ trợ yếu tố không gian biến đổi theo thời gian MỘT PHƢƠNG PHÁP CHUYỂN ĐỔI MƠ HÌNH STER SANG OWL ONTOLOGY 292 C Mối quan hệ Mối quan hệ thời gian Tƣơng tự nhƣ tập thực thể thuộc tính, để biểu diễn thay đổi mối quan hệ ngƣời ta sử dụng ký hiệu thời gian (thời gian hợp lệ vt, thời gian giao tác tt hai bt) Mối quan hệ không gian Mối quan hệ không gian kiểu quan hệ đặc biệt Cụ thể, liên kết thực thể khơng gian Vì vậy, mối quan hệ khơng gian đƣợc xem nhƣ mối quan hệ tập thực thể không gian với Mối quan hệ không gian thời gian Mối quan hệ không gian thời gian mối quan hệ khơng gian có hỗ trợ thời gian Bằng cách thích mối quan hệ khơng gian đƣợc thiết lập với khía cạnh thời gian, nắm bắt đƣợc thay đổi mối quan hệ khơng gian kiểu thời gian Chẳng hạn, Hình mơ tả thay đổi mối quan hệ traverses thành phố sông đƣợc ghi lại theo thời gian traverses vt River Lvt n s n City Rvt Hình Mối quan hệ khơng gian thời gian Tóm lại, mơ hình STER đƣợc xem mơ hình TimeER mở rộng cách bổ sung thêm yếu tố không gian không gian thay đổi theo thời gian Theo phƣơng pháp chuyển đổi mơ hình STER sang OWL kế thừa phƣơng pháp chuyển đổi mơ hình TimeER sang OWL đồng thời bổ sung thêm quy tắc chuyển đổi liên quan đến yếu tố không gian không gian thay đổi theo thời gian sang OWL III CHUYỂN ĐỔI MƠ HÌNH STER SANG OWL ONTOLOGY Để thực việc chuyển đổi mơ hình STER sang OWL ontology, ta cần thực quy tắc chuyển đổi cho đầu vào quy tắc “phủ” hết thành phần có mơ hình STER Theo đó, phƣơng pháp chuyển đổi mơ hình STER sang OWL ontology đƣợc đề xuất thực theo ba bƣớc nhƣ sau: - Bƣớc - Chuyển đổi mơ hình TimeER sang OWL: Chuyển đổi thành phần khơng có yếu tố khơng gian hay thời gian mơ hình STER sang OWL ontology Tạo OWL ontology biểu diễn yếu tố thời gian mơ hình STER chuyển thành phần có yếu tố thời gian sang OWL ontology, nhƣ trình bày [2, 4] - Bƣớc - Khởi tạo ontology biểu diễn yếu tố không gian: Tạo OWL ontology biểu diễn yếu tố không gian mơ hình STER Bƣớc tạo số thành phần OWL nhằm mục đích biểu diễn đƣợc liệu ràng buộc yếu tố không gian mơ hình STER - Bƣớc - Chuyển đổi thành phần mơ hình STER liên quan đến yếu tố không gian: Chuyển đổi thành phần có yếu tố khơng gian, khơng gian - thời gian mơ hình STER sang OWL Các thành phần có yếu tố thời gian bao gồm: yếu tố không gian, không gian - thời gian tập thực thể, thuộc tính có yếu tố khơng gian, khơng gian thời gian, yếu tố không gian, không gian - thời gian mối quan hệ thuộc tính có yếu tố khơng gian, không gian thời gian mối quan hệ A Tạo ontology ban đầu biểu diễn yếu tố không gian Tạo lớp thể đối tƣợng không gian - Tạo lớp Point2D thể cho điểm liệu hệ tọa độ 2D Trong lớp này, tạo hai thuộc tính liệu có tính chất hàm ràng buộc số lƣợng cực tiểu có định danh hasX, hasY có phạm vi xsd:double - Tạo lớp Point3D kế thừa từ lớp Point2D thể cho điểm liệu hệ tọa độ 3D Trong lớp này, tạo thuộc tính liệu có tính chất hàm ràng buộc số lƣợng cực tiểu có định danh hasZ có phạm vi xsd:double - Tạo lớp Point thể điểm vai trị hệ thống thơng tin đất đai Tạo lớp Line để thể đối tƣợng dạng đƣờng Tạo lớp Region thể đối tƣợng dạng vùng Tạo thuộc tính đối tƣợng thể ràng buộc khơng gian - Tạo thuộc tính đối tƣợng có tính chất hàm ràng buộc số lƣợng tối thiểu 1: atLocation có miền Point phạm vi Point2D để thể liệu thực tế điểm vai trị - Tạo thuộc tính đối tƣợng có tính chất hàm ràng buộc số lƣợng tối thiểu 1: hasAfterPointInLine có miền phạm vi Point để thể cho mối quan hệ trƣớc sau đối tƣợng kiểu đƣờng Nguyễn Văn Tốn, Võ Hồng Liên Minh, Nguyễn Thế Anh, Hoàng Quang 293 - Tạo thuộc tính đối tƣợng có tính chất hàm ràng buộc số lƣợng tối thiểu 1: hasAfterPointInRegion có miền phạm vi Point để thể cho mối quan hệ trƣớc sau đối tƣợng kiểu vùng - Tạo thuộc tính đối tƣợng có tính chất hàm ràng buộc số lƣợng tối thiểu 1: hasBeginPointInLine có miền Line phạm vi Point để thể điểm bắt đầu đối tƣợng kiểu đƣờng - Tạo thuộc tính đối tƣợng có tính chất hàm ràng buộc số lƣợng tối thiểu 1: hasBeginPointInRegion có miền Region phạm vi Point để thể điểm bắt đầu đối tƣợng kiểu vùng - Tạo thuộc tính đối tƣợng có tính chất hàm ràng buộc số lƣợng tối thiểu 1: hasPoint có miền owl:Thing phạm vi Point để giúp thể quan hệ với yếu tố khơng gian điểm - Tạo thuộc tính đối tƣợng có tính chất hàm ràng buộc số lƣợng tối thiểu 1: hasLine có miền owl:Thing phạm vi Line để giúp thể quan hệ với yếu tố khơng gian đƣờng - Tạo thuộc tính đối tƣợng có tính chất hàm ràng buộc số lƣợng tối thiểu 1: hasRegion có miền owl:Thing phạm vi Region để giúp thể quan hệ với yếu tố khơng gian vùng Hình thể ontology ban đầu biểu diễn yếu tố không gian, thời gian bổ sung lớp thuộc tính Restriction onProperty Functional ObjectProperty subClassOf onProperty Functional ObjectProperty Class hasAfterPointInLine Point3D Class range domain hasAfterPointInLine minCardinality range domain Point minCardinality subClassOf range Functional ObjectProperty onProperty Functional ObjectProperty domain range hasBeginPointInRegion Restriction domain atLocation Functional subClassOf DatatypeProperty Functional DatatypeProperty hasZ Functional ObjectProperty domain hasBeginPointInLine hasY onProperty range range onProperty domain domain onProperty Class minCardinality onProperty Region Class domain Restriction range Functional ObjectProperty onProperty onProperty Functional ObjectProperty hasRegion subClassOf hasLine domain domain Owl:Thing domain domain hasVTe hasVTs onProperty hasPoint Restriction onProperty minCardinality subClassOf onProperty Functional DatatypeProperty hasDateTime Class Restriction domain InstantDateTime range domain range domain domain range range range range type xsd:dateTime Functional ObjectProperty Functional ObjectProperty Functional ObjectProperty Functional ObjectProperty hasLSs hasLSe hasTTs hasTTe onProperty onProperty onProperty minCardinality range range Functional subClassOf ObjectProperty Functional ObjectProperty type xsd:double hasX minCardinality subClassOf minCardinality Functional DatatypeProperty Functional ObjectProperty domain Class domain onProperty subClassOf range range Restriction subClassOf Point2D Line subClassOf range Class onProperty onProperty Restriction Hình Ontology ban đầu biểu diễn yếu tố không gian thời gian MỘT PHƢƠNG PHÁP CHUYỂN ĐỔI MƠ HÌNH STER SANG OWL ONTOLOGY 294 B Chuyển đổi thành phần có yếu tố thời gian mơ hình STER Chuyển đổi yếu tố không gian, không gian - thời gian tập thực thể a) Chuyển đổi yếu tố không gian tập thực thể Các thuộc tính đối tƣợng hasPoint, hasLine, hasRegion ontology không gian ban đầu đƣợc tạo Mục A trƣớc biểu diễn yếu tố khơng gian Vì thế, yếu tố khơng gian tập thực thể chuyển đổi Mục A b) Chuyển đổi yếu tố không gian - thời gian tập thực thể Với yếu tố không gian - thời gian tập thực thể, cần phải biểu diễn đƣợc yếu tố không gian thay đổi theo thời gian tập thực thể Để biểu diễn yếu tố không gian - thời gian cần phải tạo lớp để mơ tả, cặp thuộc tính đối tƣợng ngƣợc để mô tả mối quan hệ lớp biểu diễn cho tập thực thể lớp biểu diễn cho yếu tố khơng gian - thời gian Ngồi ra, yêu cầu lớp biểu diễn cho yếu tố không gian - thời gian lớp tập thực thể phải có giá trị, cần thiết lập ràng buộc số lƣợng cực tiểu cho thuộc tính đối tƣợng có miền lớp biểu diễn cho yếu tố không gian - thời gian Quy tắc STER1: Với yếu tố không gian - thời gian SXX tập thực thể E, tạo thêm lớp có định danh E_SXX để thể cho yếu tố không gian - thời gian SXX, bổ sung hai thuộc tính đối tƣợng ngƣợc nhau: E_Has_SXX có miền lớp E có phạm vi lớp E_SXX, SXX_Of_E có miền lớp E_SXX có phạm vi lớp E, đồng thời SXX_Of_E có tính chất hàm có ràng buộc số lƣợng cực tiểu Tập thuộc tính khóa lớp E_SXX gồm thuộc tính SXX_Of_E số thuộc tính thể ràng buộc thời gian tùy thuộc vào loại yếu tố không gian S nhƣ Bảng loại yếu tố thời gian XX nhƣ Bảng Bảng Các thuộc tính khóa tƣơng ứng với yếu tố thời gian [2] Yếu tố thời gian VT LS TT LT BT Thuộc tính khóa hasVTs hasLSs hasTTs hasLSs, hasLSe, hasTTs hasVTs, hasVTe, hasTTs Bảng Các thuộc tính khóa tƣơng ứng với yếu tố khơng gian Yếu tố khơng gian P L R Thuộc tính khóa hasPoint hasLine hasRegion Xét ví dụ Hình 4, thuộc tính River có yếu tố khơng gian Ltt, chuyển đổi sang OWL đƣợc lớp River lớp River_Ltt để biểu diễn cho thuộc tính khơng gian - thời gian Lvt Đồng thời hai thuộc tính đối tƣợng ngƣợc River_Has_Ltt Ltt_Of_River đƣợc tạo để biểu diễn cho mối quan hệ hai lớp River lớp River_Ltt Chuyển đổi thuộc tính có yếu tố khơng gian, không gian - thời gian tập thực thể a) Chuyển đổi yếu tố không gian, không gian - thời gian thuộc tính Tƣơng tự nhƣ trên, với yếu tố không gian, không gian - thời gian thuộc tính, cần tạo lớp để mơ tả cho thuộc tính có yếu tố khơng gian khơng gian - thời gian cặp thuộc tính đối tƣợng ngƣợc để biểu diễn cho mối quan hệ lớp tập thực thể lớp biểu diễn cho thuộc tính có yếu tố khơng gian khơng gian - thời gian Với yếu tố không gian - thời gian SXX thuộc tính có yếu tố khơng gian không gian - thời gian, tƣơng tự nhƣ cần phải tạo lớp biểu diễn yếu tố không gian - thời gian, cặp thuộc tính đối tƣợng ngƣợc biểu diễn cho mối quan hệ lớp lớp biểu diễn cho thuộc tính có yếu tố không gian không gian - thời gian Quy tắc STER2: Với thuộc tính A có yếu tố khơng gian không gian - thời gian tập thực thể E, tạo thêm lớp có định danh E_A để thể cho vai trò thời gian A, tạo thêm hai thuộc tính đối tƣợng ngƣợc nhau: E_Has_A có miền lớp E phạm vi lớp E_A, A_Of_E có miền lớp E_A có phạm vi lớp E, đồng thời thuộc tính A_Of_E có tính chất hàm có ràng buộc số lƣợng cực tiểu Quy tắc STER3: Với yếu tố khơng gian - thời gian SXX thuộc tính có yếu tố không gian không gian - thời gian A tập thực thể E, tạo thêm lớp có định danh A_SXX để thể cho yếu tố không gian - thời gian SXX, bổ sung hai thuộc tính đối tƣợng ngƣợc nhau: A_Has_SXX có miền lớp E_A có phạm vi lớp A_SXX, SXX_Of_A có miền lớp A_SXX có phạm vi lớp E_A, đồng thời SXX_Of_A có tính chất hàm có ràng buộc số lƣợng cực tiểu Tập thuộc tính khóa lớp A_SXX gồm thuộc tính SXX_Of_A số thuộc tính thể ràng buộc thời gian tùy thuộc vào loại yếu tố không gian S nhƣ Bảng loại yếu tố thời gian XX nhƣ Bảng Lưu ý: Các yếu tố không gian S thuộc tính A đƣợc biểu diễn ontology ban đầu b) Chuyển đổi thuộc tính phi thời gian có yếu tố không gian, không gian - thời gian Với thuộc tính phi thời gian có yếu tố khơng gian, không gian - thời gian, tƣơng tự nhƣ quy tắc tạo lớp để biểu diễn cho vai trị thời gian thuộc tính phi thời gian, với cặp thuộc tính đối tƣợng ngƣợc Nguyễn Văn Tốn, Võ Hồng Liên Minh, Nguyễn Thế Anh, Hồng Quang 295 Ngồi ra, thuộc tính phi thời gian chuyển thuộc tính liệu lớp biểu diễn cho vai trị thời gian thuộc tính phi thời gian Quy tắc STER4: Với thuộc tính phi thời gian A có yếu tố khơng gian khơng gian - thời gian tập thực thể E, tạo thêm lớp có định danh E_A để thể cho vai trò thời gian A, tạo thêm hai thuộc tính đối tƣợng ngƣợc nhau: E_Has_A có miền lớp E phạm vi lớp E_A, A_Of_E có miền lớp E_A có phạm vi lớp E, đồng thời thuộc tính A_Of_E có tính chất hàm có ràng buộc số lƣợng cực tiểu Chuyển thuộc tính A thành thuộc tính liệu A lớp E_A nhƣ quy tắc đề xuất [4] Việc chuyển đổi yếu tố không gian - thời gian thuộc tính phi thời gian A đƣợc thực nhƣ quy tắc STER3 Chuyển đổi yếu tố không gian, không gian - thời gian mối quan hệ Bởi mối quan hệ đƣợc xem nhƣ tập thực thể, việc chuyển đổi yếu tố khơng gian, không gian - thời gian mối quan hệ đƣợc thực tƣơng tự nhƣ chuyển đổi yếu tố không gian, không gian - thời gian tập thực thể Chuyển đổi thuộc tính có yếu tố khơng gian, không gian - thời gian mối quan hệ Thực tƣơng tự việc chuyển đổi thuộc tính có yếu tố không gian, không gian - thời gian tập thực thể C Thực nghiệm Để thực nghiệm quy tắc chuyển đổi, báo chuyển đổi mơ hình STER hệ thống đất đai LIS thành ontology OWL2, kết sinh ontology OWL2 gồm ontology thời gian, không gian ban đầu ontology đƣợc trình bày Hình 5, áp dụng ký hiệu mô tả [18] ownership Owner ls vt (1:1) (1,n) Ossn Landparcel Map-number (1,n) (1,n) Name Land-number Rlt vt vt L R inside crosses Rssn (1:n) River-name River Bssn (1:1) ls Ltt Rlt ls Building R Building-type R Hình Mơ hình STER hệ thống LIS Ontology bao gồm lớp tƣơng ứng với thực thể mơ hình STER thuộc tính đối tƣợng tƣơng ứng với mối quan hệ STER đƣợc đặt tên phù hợp với quy ƣớc đƣợc đề xuất quy tắc chuyển đổi Kiểm chứng kết chuyển đổi thực nghiệm Protégé cho thấy tất ràng buộc cấu trúc mơ hình STER đầu vào đƣợc ánh xạ thành ràng buộc OWL tƣơng đƣơng bảo toàn liệu Kiểm tra với suy luận Protégé, OWL kết đảm bảo tính quán giúp trì phân cấp cách đắn Phƣơng pháp chuyển đổi báo chứng minh hữu ích nhƣ thành phần việc tích hợp nguồn liệu không đồng cách cung cấp cách tự động đơn giản để chuyển đổi mơ hình STER nguồn liệu có thành ontology OWL tƣơng đƣơng, đơn giản đẩy nhanh q trình tích hợp liệu tổng thể IV KẾT LUẬN Mơ hình STER đƣợc sử dụng rộng rãi để giải phức tạp hệ thống có hỗ trợ yếu tố khơng gian thời gian giới thực, cần kế thừa hệ thống STER có cách chuyển đổi sang OWL2 nhằm tái sử dụng hệ thống cũ trƣớc Kế thừa phƣơng pháp chuyển đổi mơ hình TimeER sang OWL ontology, báo đề xuất cách tiếp cận STER2OWL để chuyển đổi tự động mơ hình STER sang OWL2 Để mơ tả yếu tố thời gian, không gian ràng buộc yếu tố khơng gian mơ hình STER, báo đề xuất cần khởi tạo ontology ban đầu Từ đề xuất quy tắc chuyển đổi thành phần có yếu tố khơng gian, khơng gian - thời gian mơ hình STER sang OWL2 nhƣ chuyển đổi yếu tố không gian, không gian - thời gian tập thực thể, thuộc tính có yếu tố khơng gian, không gian - thời gian, yếu tố không gian, không gian - thời gian mối quan hệ thuộc tính có yếu tố khơng gian, khơng gian - thời gian mối quan hệ Hiện nay, W3C giới thiệu OWL-Time ontology OWL2 DL khái niệm thời gian để mơ tả thuộc tính thời gian khái niệm; tác giả [17] giới thiệu SOWL framework OWL không gian, hƣớng nghiên cứu báo tiếp tục nghiên cứu hai mơ hình để xây dựng mơ hình biểu diễn yếu tố khơng gian thời gian giới thực minCardinality range subClassOf subClassOf onProperty onProperty Hình Ontology kết minCardinality subClassOf domain subClassOf range invers eOf range onProperty invers eOf domain domain minCardinality invers eOf onProperty domain invers eOf range onProperty domain range range Restriction range Building_R R_Of_Building Ls_Of_Building Functional ObjectProperty range Class range Building_Has_R range Functional ObjectProperty domain ObjectProperty range Building_Has_ls ObjectProperty Building_ls Class subClassOf Bssn domain inside_Has_vt domain Building rangerange Building_Has_inside Restriction River_Rlt invers eOf DatatypeProperty domain ObjectProperty subClassOf Class domain ObjectProperty Vt_Of_inside minCardinality onProperty Insside_Of_Building inside Functional ObjectProperty Inside_vt Class Restriction Llt_Of_River Functional ObjectProperty domain range invers eOf Functional ObjectProperty invers eOf Restriction range Lanparcel_Has_inside onProperty inside_Has_ R range xsd:string invers eOf xsd:int onProperty Rlt_Of_River Functional ObjectProperty ObjectProperty Rssn DatatypeProperty River-name DatatypeProperty River_Has_Llt Class type xsd:string River_Has_ls ObjectProperty River_Llt domain type domain range range ObjectProperty domain Class domain Inside_R range ObjectProperty range R_Of_inside range ObjectProperty minCardinality Functional ObjectProperty domain River_Has_Rlt range Class domain xsd:string subClassOf domain type range range inside_Of_Lanparcel domain crosses_Of_Landparcel domain domain Map-number range Functional ObjectProperty domain River Class Restriction domain type domain DatatypeProperty invers eOf DatatypeProperty range Land-number Functional ObjectProperty Class River_ls domain domain Class invers eOf River_Has_crosses domain ObjectProperty ObjectProperty invers eOf Crosses_Of_River crosses Class ls_Of_River Functional ObjectProperty onProperty xsd:int type range Restriction domain Rlt_Of_Lanparcel Landparcel_Has_crosses Functional ObjectProperty range Landparcel_Rlt invers eOf Functional ObjectProperty subClassOf range Landparcel Class Ownership_Of_Lanparcel range onProperty subClassOf range Class domain onProperty Functional ObjectProperty domain Owner_Has_ls onProperty Restriction range ObjectProperty invers eOf ownership Class range Lanparcel_Has_ownership ObjectProperty domain range Owner_Has_ownership Functional ObjectProperty domain domain Ownership_Of_Owner xsd:string domain ObjectProperty Name type subClassOf range Owner DatatypeProperty type xsd:int range Restriction invers eOf Ls_Of_Owner domain Functional ObjectProperty Class Ossn DatatypeProperty range Owner_ls Class ObjectProperty Owner_Has_ls 296 MỘT PHƢƠNG PHÁP CHUYỂN ĐỔI MƠ HÌNH STER SANG OWL ONTOLOGY minCardinality minCardinality invers eOf subClassOf subClassOf minCardinality domainsubClassOf onProperty subClassOf domain Nguyễn Văn Tốn, Võ Hồng Liên Minh, Nguyễn Thế Anh, Hoàng Quang 297 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Pasapitch Chujai, Nittaya Kerdprasop, Kittisak Kerdprasop, “On Transforming the ER Model to Ontology Using Protégé OWL Tool," International Journal of Computer Theory and Engineering, vol 6, 2014 [2] Toan Van Nguyen, Hoang Lien Minh Vo, Quang Hoang, Hanh Huu Hoang, “A new method for transforming TimeER model-based specification into OWL ontology”, in 8th Asian Conference on Intelligent Information and Database Systems ACIIDS, Springer, pp 111-121, 2016 [3] Võ Hoàng Liên Minh, Hồng Quang, Hồng Hữu Hạnh, “Chuyển đổi thuộc tính đa trị phức hợp lồng mơ hình ER sang OWL Ontology”, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ, Đại học Khoa học Huế, 2017, Tập 10, số 1, trang 27-38, 2017 [4] Minh Hoang Lien Vo, Quang Hoang, “Transforming Extended Entity-Relationship model into OWL in Temporal databases”, Journal of Computer Science and Cybernetics ISSN: 1813-966, Vol 34, No 1, pp 77-96, 2018 [5] Võ Hoàng Liên Minh, Hoàng Quang, “Một số phƣơng pháp bổ trợ cho việc trích xuất mơ hình ER từ OWL2”, Tạp chí Khoa học (Đại học Huế), Tập: 127, Số: 2A, Trang: 67-80, 2018 [6] S Bagui, “Mapping OWL to the Entity Relationship and Extended Entity Relationship models”, in Int J Knowledge and Web Intelligence, Vol 1, Nos 1/2, 2009 [7] Nectaria Tryfona, Rosanne Price, and Christian S Jensen, “A component-based conceptual model for spatiotemporal design” Chorochronos Technical Report CH-98-10, 1998 [8] Tryfona, Nectaria and Jensen, Christian S, "Conceptual data modeling for spatiotemporal applications", Geoinformatica 3(3), pp 245-268, 1999 [9] Tryfona, Nectaria and Jensen, Christian S, “Using abstractions for spatio-temporal conceptual modeling”, Proceedings of the 2000 ACM symposium on Applied computing-Volume 1, ACM, pp 313-322, 2000 [10] Nectaria Tryfona, Rosanne Price, and Christian S Jensen, “Conceptual Models for Spatio-temporal Applications”, Springer-Verlag, LNCS 2520, pp79-116, 2003 [11] Motik, Boris, et al., "OWL web ontology language: Structural specification and functional-style syntax", W3C recommendation 27(65), p 159, 2009 [12] Lê Thị Ngọc Ánh, Huỳnh Nhật Trƣơng, Hoàng Quang, “Một phƣơng pháp chuyển đổi mơ hình STER thành mơ hình quan hệ”, Hội nghị khoa học quốc gia lần thứ VI "Nghiên cứu ứng dụng Công nghệ thông tin" FAIR'6, Thừa Thiên-Huế, 2013 [13] Elmasri R., Navathe S.B., Fundamentals of Database Systems, Addison-Wesley, 7th edn, 2015 [14] M Fahad, "ER2OWL: Generating OWL Ontology from ER Diagram," in IFIP - The International Federation for Information Processing, 2008 [15] Igor Myroshnichenko, M.S., Marguerite C Murphy, Ph.D., "Mapping ER Schemas to OWL Ontologies," Semantic Computing ICSC '09 IEEE International Conference, pp 324-329, 2009 [16] Pham Thi Thu Thuy, “Atribute similarity measure for transforming Relational database into OWL”, Hội nghị khoa học quốc gia lần thứ XI "Nghiên cứu ứng dụng Công nghệ thông tin" FAIR'11, Hà Nội, 2018 [17] Sotiris Batsakis, “Reasoning over 2d and 3d directional relations in OWL: a rule-based approach”, 7th International conference on Theory, Practice, and Applications of Rules on the Web, Seattle, pp 37-51, 2013 [18] J Flynn, MS Visio VisioOWL Stencil, http://projects.semwebcentral.org/projects/visioowl TRANSFORMING STER MODEL INTO OWL2 ONTOLOGY Toan Van Nguyen, Minh Hoang Lien Vo, Anh The Nguyen, Quang Hoang ABSTRACT: Modeling of information systems with temperal and spatio changes by ontology is an urgent requirement in many areas, such as in geographic information systems and weather forecasting systems STER model (Spatial Temporal Entity Relationship Model) is an extension of the entity-relationship model that supports temperal and spatio components This paper proposes a method to transform the STER to OWL ontology by transforming the STER components into the ontology based on inheriting the TimeER to OWL ontology transformation method  ... việc chuyển đổi mơ hình STER sang OWL ontology, ta cần thực quy tắc chuyển đổi cho đầu vào quy tắc “phủ” hết thành phần có mơ hình STER Theo đó, phƣơng pháp chuyển đổi mơ hình STER sang OWL ontology. .. - Chuyển đổi mơ hình TimeER sang OWL: Chuyển đổi thành phần khơng có yếu tố khơng gian hay thời gian mơ hình STER sang OWL ontology Tạo OWL ontology biểu diễn yếu tố thời gian mơ hình STER chuyển. .. Restriction Hình Ontology ban đầu biểu diễn yếu tố không gian thời gian MỘT PHƢƠNG PHÁP CHUYỂN ĐỔI MƠ HÌNH STER SANG OWL ONTOLOGY 294 B Chuyển đổi thành phần có yếu tố thời gian mơ hình STER Chuyển đổi