(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211502906.4 (22)申请日 2022.11.29 (71)申请人 合肥工业大 学 地址 230009 安徽省合肥市包河区屯溪路 193号 (72)发明人 张春菊　徐兵　刘文聪　蒋伟杰　 薄嘉晨　杨宇成　肖鸿飞　 (74)专利代理 机构 北京圣州专利代理事务所 (普通合伙) 11818 专利代理师 黄青青 (51)Int.Cl. G06F 16/36(2019.01) G06F 16/387(2019.01) (54)发明名称 顾及时空过程与成灾机理的自然灾害知识 超图构建方法 (57)摘要 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。 权利要求书3页 说明书9页 附图5页 CN 115544275 A 2022.12.30 CN 115544275 A 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Typ eDB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： 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：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115544275 A 2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： 权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115544275 A 3