铁路工程施工成本管理的知识表示

　　3.3 铁路工程施工成本控制的知识表示
　　
　　由于铁路工程施工成本控制领域知识结构的复杂性及精细性，我们首先要进行铁路工程施工成本控制相关知识的基础信息进行整理，对知识的各种表述方式，各表现手法进行规范化整理，作为基础数据以供后续查询工作的进行，然后要进行铁路工程施工成本控制知识之间的关系进行梳理，清晰且全面的进行关系划分。
　　
　　这是对铁路工程施工成本控制知识表示的要求，同时为知识推理工作做铺垫。本文构建本体的主要目的在于获取数据构建本体实例并与规则结合进行推理得出符合要求的推理结果，需要解决的问题是结合推理获取控制施工成本的解决措施，以实现成本控制的智能化。
　　
　　由于本体的建立要考虑将来的重用，术语、概念类的收集和术语、概念类之间的属性关系定义是本体构建的主要工作。本体常用的建模元语有类（Classes）、数据属性（Data Properties）、对象属性（Object Properties）以及实例（Individuals）。
　　
　　3.3.1 铁路工程施工成本控制本体的类及属性定义
　　
　　1、基本理论
　　
　　铁路工程施工成本控制本体表示施工成本控制知识系统中与施工成本控制相关的概念、概念的约束以及概念之间的从属关系等，进行铁路工程施工成本控制概念及概念间的关系是成本控制概念本体建立的首要工作。本文根据施工成本控制的特点，对铁路工程施工成本控制本体做出以下定义：
　　
　　定义：<Cost_control Ontology> = <C,P,R >
　　
　　其中：C （concept）：铁路工程施工成本控制领域概念类的集合；P （property）：铁路工程施工成本控制知识的属性集合，包括对象属性和数据属性；R （relation）：铁路工程施工成本控制的关系集合，包括概念类与概念类之间、概念类与属性之间的关系；

        3.3.2 铁路工程施工成本控制本体类的确定
　　
　　本体中的类是对领域概念的准确的格式化描述，本文采用自上而下法从概念顶层出发，渐进细化，将建立项目背景信息类、成本控制信息类以及控制措施类，并逐层建立子类。在此，本文通过举例说明类、子类和实例之间的层级关系。
　　
　　1、项目背景信息类
　　
　　描述该铁路工程项目的基本信息，以及铁路工程施工成本控制事件发生的现场状况。包括参建单位、线路、建设工期、铁路等级、各施工工序信息、地质地形概况等知识。
　　
　　其中铁路工程建设的施工过程会包括，路基工程、桥涵工程、隧道工程、轨道工程、通信工程、电力工程、电力牵引供电工程、房建工程、站场工程、给排水工程以及施工准备各阶段。
　　
　　以“铁路工程施工成本控制本体”为顶级概念类，则“项目背景信息类”为一级概念类；“参建单位”、“铁路等级”、“施工过程”等为二级概念类；以“施工过程”为例，其下级概念类即为“路基工程”、“桥梁工程”和“隧道工程”等三级概念；“路基工程”包括“地基处理”、“基床以下路堤”、“基床”、“路基路堑”、“路基支挡”、“路基防护”、“路基排水”、“路基附属工程”等四级概念类；以“地基处理”为例，其下级概念类又包括“平整碾压”、“换填”、“重锤强夯”等五级概念类。各概念类根据不同的分类方式，包含其下级概念类。
　　
　　2、成本控制信息类
　　
　　主要描述项目施工成本组成以及施工成本偏差信息。其中施工成本偏差信息会包括偏差数额、偏差等级、影响效果等级等信息。
　　
　　3、控制措施类
　　
　　描述施工成本控制的措施方案，基本的控制措施如 3.2.1 所述。
　　
　　例：如果“地质地形概况”是描述铁路工程所有地质地形状况相关的集合，那么“河流”、“山地”、“丘陵”等都属于它的一个子类。
　　
　　根据铁路工程施工成本控制问题的求解过程需要，施工成本控制本体模型的架构表示为，将铁路工程施工成本控制本体类划分为案例背景本体子类、成本控制信息本体子类和控制措施本体子类，各子类根据需要再划分为更小的子类。表3.1 给出了铁路工程施工成本控制基本类及子类的概念词典的部分内容。
　　
　　说明：表中列项仅用来表示部分铁路工程施工成本控制类及子类的层级划分，并未列全。
　　
　　由于铁路工程项目的复杂性和知识的广泛性，铁路工程施工成本控制本体的分类是一项巨大的工程，需要不断的更新完善。由于论文篇幅有限，根据研究的深度论文只给出铁路工程施工成本控制本体中部分类及子类的构建过程。
　　
　　使用本体开发工具 protégé 4.3 构建的铁路工程施工成本控制本体类，下面给出部分类在 OWL 中的代码，举例如下：
　　
　　<owl:Class rdf:ID=“铁路等级”>
　　
　　<owl:subClassOf rdf: resource = “#基本信息”>
　　
　　<owl:Thing rdf:about=“#一级铁路”>
　　
　　<owl:Thing rdf:about=“#二级铁路”>
　　
　　<owl:Thing rdf:about=“#三级铁路”>
　　
　　<owl:Thing rdf:about=“#待定等级”>
　　
　　<owl: subClassOf >
　　
　　<owl:Class>
　　
　　3.3.3 铁路工程施工成本控制本体的属性及关系
　　
　　1、铁路工程施工成本控制本体属性定义
　　
　　在本体中，仅仅定义类是没有意义的，属性是我们描述类成员的一般事实和个体的特殊事实，可以用来说明类的共同特征的，所以在定义本体类之后，要进行其属性的定义。同类的定义一样，属性也能以层次方式排列。
　　　　
　　在本体的建模元语中，常用的类属性有两种：对象属性（ObjectProperty）和数据属性（DatatypeProperty）。对象属性（ObjectProperty）是指两个类元素之间的关系，用来描述类的不可量化的特征；数据属性（DatatypeProperty）是指 class 元素和 XMLdatatype 之间的关系，用来描述类的某些可以量化的特征[40].例如可以这样描述：偏差信息（偏差数量，偏差变化，偏差等级，影响程度，措施力度），那么“偏差数量”、“ 偏差变化”、“ 偏差等级”、“ 影响程度”、“ 措施力度”就是描述“偏差信息”的五项属性特征，其中“偏差数量”和“ 偏差变化”是可以量化的，这两种属性就是数据属性，“ 偏差等级”、“ 影响程度”、“ 措施力度”
是不可量化的，这三种属性就是对象属性。
　　
　　对于 OWL 属性，其有自己的定义域（Domains）和值域（Ranges）进行阐述。
　　
　　定义域。它是属性的取值范围，在铁路工程施工成本控制领域本体中，定义域是该属性对应的上层类。例如在轨道线路类型划分时，线路分为优先网、功能网以及地区网，“线路（线路类型，划分指标）”中，“划分指标”属性的定义域就是类“线路”.值域。它是属性值的取值范围，在成本控制领域本体中，对象属性和数据属性的值域是不相同的。对象属性的值域是属性对应的下层类，例如“划分指标”的值域可以为类“划分指标（主导速度、轨道最大荷载、轮对荷载）”.
　　
　　数据属性的值是具体的数值，它的值域应该是数的集合，类型可以为 any、string、intege、symbol、int、boolean、float 等符合数据类型的限制。
　　
　　由于施工成本控制本体的类非常多，因此类的属性也将非常多。本文在此不能够一一罗列，以“路基施工”为例诠释属性的创建过程。“路基施工”包括“与地面齐平段部分施工”、“路堤施工”、“路堑施工”以及“半挖半填段施工”等四个子类，“路堤铺设”是“路堤施工”的子类，“路堤铺设”的特征属性主要有“路堤填料”、“分层填筑高度”、“夯实办法”、“工程量”路基铺设所涉及的属性如表 3.2 铁路工程施工成本控制知识属性词典所示。
　　
　　另外，根据铁路工程施工成本控制本体的特征，定义了成本控制案例背景本体和解决方案本体的相关属性，具体属性如表 3.3 所示。
　　
　　说明：表中列项仅表示了铁路工程施工成本控制部分本体的相关属性创建，并未列举完全，需后续的补充完善。
　　
　　OWL 语言表述部分铁路工程施工成本控制本体属性定义如下：
　　
　　<owl:DatetypeProperty rdf:ID=“ occur_time ”>
　　
　　<rdfs:domain rdf:resource=“事件背景”/>
　　
　　<rdfs:range rdf:resource=“&xsd;date”/>
　　
　　</owl:DatetypeProperty>
　　
　　<owl:ObjectProperty rdf:about=“#偏差等级 ”>
　　
　　<rdfs:domain rdf:resource=“#偏差信息”/>
　　
　　<rdfs:range rdf:resource=“#一级；二级；三级；待定”/>
　　
　　</owl:ObjectProperty>
　　
　　2、常用属性关系及其推理规则
　　
　　本体中的关系表示概念之间、概念和个体实例之间的关联。典型的关系有：子类关系、成员关系、实例关系、相似关系、逆关系、时间顺序关系等[53].下面本文将简述集中常用的关系及其推理规则：
　　
　　（1）subClassOf 关系及其推理规则
　　
　　subClassOf 是典型的概念之间的二元关系，用于描述抽象概念上的类属关系，它形成概念之间的逻辑层次分类结构[45]
　　
　　.如 subClassOf（ ），可表示1C 是2C的子概念，2C 可称为父概念。图 3.2 说明了概念“常规铁路”和“高速铁路”是概念“铁路”的子类。
　　 　　（2）Merber-Of 关系
　　
　　在该关系中，我们将整体用字母W 表示，部分用字母M 表示，成员（M ）与整体（W ）之间的关系用 Merber-Of 表示，记作 Merber-Of（M ,W ），可表示 是 的部分。图 3.3 说明“桥梁工程”和“隧道工程”是“铁路工程”的成员。
　　
　　Merber-Of 关系不满足自反性、对称性、反对称性和传递性，同时也不具备属性和性质的继承性。
　　
　　3）Before 关系和 After 关系
　　
　　Before 关系和 After 关系用来表示概念出现的时间先后顺序。其中 Before 表示一个概念在另一个概念之前出现，After 表示一个概念在另一个概念之后出现[45].
　　
　　Before 关系和 After 关系具备传递性和反对称性，但不具备自反性、属性和性质继承性以及对称性。另外，Before 和 After 之间具有逆关系。
　　
　　传递性：
        根据上述推理规则，可以进行简单的知识推理，为后续知识维护与存储提供便利。