AGROPub:农业环境资源发布与管理系统解析
1. 系统概述
AGROPub 系统的主要目标是支持农业环境资源提供者将其资源发布并链接到关联开放数据(LOD)云,同时为资源提供者和消费者提供搜索、导航和评估关联农业环境资源的服务。该系统采用三层客户端 - 服务器架构,具体如下:
-
数据层
:由 RDF 存储库组成,存储已发布农业环境资源的描述(RDF 三元组)。每个存储库都提供一个可通过 HTTP 访问的 SPARQL 端点,以便资源能与 LOD 云中的其他资源进行关联。
-
服务层
:提供 AGROPub 系统的各项功能,可通过添加新服务进行扩展。当前提供了五个服务,分别是发布与注释、语义链接、语义搜索、资源评估和语义导航。这些服务以 Windows Communication Foundation (WCF) Web 服务的形式实现,具有标准化的 Web 服务接口。
-
表示层
:是 AGROPub 架构的顶层,为用户提供与系统服务交互的界面。它具有技术和平台独立性,可包含 Web 应用、桌面应用和移动应用等。当前版本的 AGROPub 原型中,开发了几个工具并封装在名为 AGROPub Manager 的桌面应用中。
以下是 AGROPub 系统架构的 mermaid 流程图:
graph LR
classDef process fill:#E5F6FF,stroke:#73A6FF,stroke-width:2px
A(数据层):::process --> B(服务层):::process
B --> C(表示层):::process
A --> D(RDF 存储库):::process
B --> E(发布与注释):::process
B --> F(语义链接):::process
B --> G(语义搜索):::process
B --> H(资源评估):::process
B --> I(语义导航):::process
C --> J(AGROPub Manager):::process
2. AGROPub 服务
AGROPub 系统提供了一系列服务,以满足农业环境资源的发布、链接、搜索、评估和导航需求。具体服务如下表所示:
| 服务名称 | 功能描述 |
| — | — |
| 发布与注释 | 根据 Minimal Environmental Resource Model (MERM) 的 TaToo 规范生成和发布农业环境资源的 RDF 描述。资源提供者和消费者均可使用该服务添加注释。 |
| 语义链接 | 关联相关的农业环境资源,可生成通用链接和基于属性的链接。通用链接在新资源发布时自动生成,基于属性的链接则由用户手动指定。 |
| 语义搜索 | 实现简单的概念匹配搜索,用户通过选择领域本体中的概念进行查询,系统生成并执行相应的 SPARQL 查询。 |
| 资源评估 | 允许用户对可通过 AGROPub 系统访问的关联农业环境资源及其注释进行评估,评估结果以 RDF 实例的形式存储。 |
| 语义导航 | 支持用户通过资源间的链接在关联农业环境资源中进行导航,用户选择资源并点击链接后,系统生成并执行导航 SPARQL 查询。 |
3. AGROPub Manager
AGROPub Manager 是一个基于 Windows 的桌面应用程序,包含一组工具,使用户能够与 AGROPub 服务进行交互。这些工具通过五个菜单按钮访问:
-
资源发布
:用于发布农业环境资源。
-
资源注释
:为已发布的资源添加本体注释。
-
资源搜索
:用户可以指定查询并搜索所需资源,同时提供资源信息和注释的详细视图。
-
资源导航
:允许用户通过点击链接在关联资源中进行导航。
以下是使用 AGROPub Manager 发布农业环境资源的步骤:
1.
选择资源发布按钮
:从 AGROPub Manager 的主菜单中选择“资源发布”按钮。
2.
选择资源类型
:在新窗口的左窗格中,选择支持的农业环境资源类型,如农业模型、软件组件或遥感测量。
3.
指定资源信息
:在右窗格中,填写资源的基本信息,包括资源 URI、描述资源的网页 URL、资源作者、资源所有者和资源创建日期。资源 URI 是唯一必填信息,并需确保全局唯一。
4.
指定资源属性
:根据所选资源类型,填写特定的属性值。例如,对于农业模型,需指定模型的输入、输出、算法和实现模型的软件组件。
5.
指定资源注释
:从加载的领域本体中选择概念,为资源添加本体注释。
6.
发布资源
:完成上述步骤后,点击“发布模型”按钮,AGROPub Manager 收集用户指定的模型描述并调用发布与注释服务。发布完成后,用户将收到确认消息。
4. 资源发布流程
以发布农业模型为例,详细介绍资源发布的具体步骤:
1.
指定资源信息
:
-
资源 URI
:必须全局唯一,系统会根据特定的 URI 模式进行验证。
-
网页 URL
:描述资源的网页地址,仅当资源内容可通过 HTTP 获取时,资源 URI 和 URL 才相同。
-
资源作者
:模型的创作者。
-
资源所有者
:拥有该模型的实体。
-
资源创建日期
:模型创建的时间。
2.
指定资源属性
:
-
输入和输出
:模型的输入参数和输出结果。
-
算法
:模型所使用的算法。
-
软件组件
:实现模型的软件部分。
3.
指定资源注释
:
- 从加载的领域本体(如 JRC 本体)中选择概念,为资源添加注释。这些概念涵盖农业模型类型、相关生物物理系统、相关农业过程和相关农业主题等方面。
通过以上步骤,用户可以完成农业模型的发布。在发布过程中,系统会确保资源的唯一性,若尝试发布已存在的资源,将显示警告消息。
AGROPub:农业环境资源发布与管理系统解析
5. 资源链接流程
在将资源发布到关联开放数据(LOD)后,建议资源发布者为资源提供一组初始的出站链接,以增强资源的可发现性并促进其在 LOD 中的进一步集成。以下是使用 AGROPub Manager 进行资源链接的具体步骤:
1.
浏览资源详情
:AGROPub Manager 提供两种访问待链接资源的方式,一是手动指定资源 URI 并请求其详细信息,二是从先前的搜索结果中选择资源。资源详细视图提供了一个资源链接用户界面,以两级级联弹出窗口的形式呈现。第一级包含一个下拉框,其中填充了预定义的链接属性列表;第二级初始为空,用于显示缓存的资源列表。
2.
缓存相关资源
:观察资源详情后,用户需要找到可能用于链接的相关资源。为此,用户可利用 AGROPub Manager 的搜索和导航工具,探索可用的关联资源并识别潜在的链接候选资源。当用户确定与目标资源相关的资源时,AGROPub Manager 允许将该资源缓存到其内部内存中。用户可以继续搜索和导航,直到缓存足够数量的资源。
3.
选择链接属性
:缓存相关资源后,用户返回资源详细视图并打开链接弹出窗口。接下来,用户需要从预定义的链接属性列表中选择一个属性,如 owl:sameAs、skos:related、skos:closeMatch 和 skos:exactMatch 等。这些属性均来自标准词汇表,具有正式的规范定义。未来版本计划考虑支持用户自定义链接属性。
4.
选择资源
:最后一步是从缓存的资源列表中选择一个相关资源。用户选择资源并点击“创建链接”按钮后,AGROPub Manager 调用链接服务,该服务会生成并将链接(即 RDF 三元组)存储到 RDF 存储库中。如果两个资源之间的链接已经存在于存储库中,则不会再次生成。
以下是资源链接流程的 mermaid 流程图:
graph LR
classDef process fill:#E5F6FF,stroke:#73A6FF,stroke-width:2px
A(浏览资源详情):::process --> B(缓存相关资源):::process
B --> C(选择链接属性):::process
C --> D(选择资源):::process
D --> E(创建链接):::process
6. 相关工具与服务对比
在资源注释和管理领域,存在多种通用和特定领域的工具与服务。以下是一些相关工具和服务的对比:
| 工具/服务名称 | 适用领域 | 主要功能 |
| — | — | — |
| Annotea、Delicious | 通用网页资源 | 提供基本的网页资源注释功能 |
| SemTag & Seeker | 大规模语料库 | 实现大规模语料库的自动语义标注 |
| Connotea、Mendeley | 科学出版物 | 专注于科学出版物的生命周期管理 |
| Confolio | 教育资源 | 用于教育资源的注释和组织 |
| AGROPub | 农业环境领域 | 支持农业环境资源的发布、注释、链接、搜索、评估和导航 |
与其他工具和服务相比,AGROPub 系统专门针对农业环境领域,填补了该领域资源注释和评估服务的空白,旨在缩小农业环境信息的搜索和发现差距。
7. 系统优势与未来展望
AGROPub 系统具有以下显著优势:
-
集成与关联
:系统能够将农业环境资源集成到语义统一的环境信息空间中,通过本体注释和链接,实现资源之间的关联和互操作性。
-
服务扩展性
:设计上支持添加新的服务,用户可以根据需求扩展系统的功能,以满足不断变化的业务需求。
-
多用户支持
:不仅为资源提供者提供资源发布和注释的功能,还为资源消费者提供搜索、导航和评估关联资源的服务,满足不同用户群体的需求。
-
领域独立性
:系统独立于所应用的领域本体,用户可以使用不同的领域本体进行资源注释和管理,提高了系统的通用性和灵活性。
未来,AGROPub 系统的开发团队计划开展以下工作:
-
新服务探索
:研究潜在的新服务,进一步扩展系统的功能,为用户提供更多的价值。
-
本体测试
:使用不同的领域本体对系统进行测试,验证系统在不同领域的适用性和性能。
-
系统评估
:进行两项评估研究,一是对系统的服务和工具进行可用性评估,以提高用户体验;二是评估关联农业环境资源在 LOD 中的可发现性,确保系统能够有效促进资源的共享和利用。
通过不断的改进和优化,AGROPub 系统有望成为农业环境领域资源管理的重要工具,为推动农业环境信息的共享和利用做出更大的贡献。
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