基于XML的海事案例信息表示初探

1、基于XML的海事案例信息表示初探海军兵种指挥学院 施平安 吴晞 杨世幸 段超摘要：初步探讨了基于XML的海事案例信息表示。首先根据海事案例的结构分解设计出了案例库的逻辑结构，然后根据该逻辑结构制定了适用于航海领域的海事案例DTD，最后探讨了海事案例数据库之间的远程数据交换模式。关键词：海事案例 案例库 XML DTD 接口一、引言对现有的海事案例进行分析研究，提取案例中蕴含的丰富的知识，使海员在航行值班和航海训练中引以为戒，保障海上航行安全，这应该是人工智能技术在航海领域的又一项重要的应用。目前可供研究、分析的海事案例很多，但是大多数关于海事案例的汇编资料不够全面，而且内容更新和补充也不及时；

2、更糟的是，由于案例分散在不同的文献中，没有集中存储，查找起来非常麻烦。因此，有必要提供一种能够集中、全面、及时地提供海事案例信息的方法，既利于人工查询，又有利于不同系统的重用和处理。于是，我们提出了数字化海事案例库的构想，并且初步构建了海事案例库原型。为了便于全球共享和全球更新，我们拟用海事案例DTD对案例知识的表示进行规范化，从而简化对海事案例的管理。XML具有良好的可扩展性，我们可以根据航海领域的特色和需要，制定一套适用于海事案例的标记；XML文档严格遵守DTD的规定，通过制定海事案例DTD，可以确保海事案例XML文档的完整性、严密性和规范性；XML保持数据存储和数据显示相分离，用XML表

3、示海事案例信息，可以使案例数据独立于使用这些案例的系统，从而更好地重用案例；XML是一种非常理想的网际通信语言，可以用作各种不同系统之间的交流媒介。通过网络和XML来方便、快捷地管理和传输案例信息，不仅使人能看懂传输的案例信息，而且使计算机也能处理它们，并运用人工智能技术对案例进行分析，抽取出于海事分析、航行训练和避碰决策有用的知识。二、海事案例的对象类层次结构我们在“数字化海事案例库构建”一文中对海事案例汇编资料中记载的大量海事案例进行了分析和研究，提取了各案例文档在分析和记录每一个案例时都要考虑到的一些共同特征；同时为了案例的完整性，还根据海上航行实践增加了一些特征。从该文对海事案例的结构

4、分解中可以看出，海事案例的特征具有很强的层次结构性，因此我们用对象集来表示海事案例。海事案例主要有七个对象类：海事案例、船舶信息、环境信息、事故动态发展过程、事故原因、事故后果和法庭判决。海事案例类包括海事类型、案例编号、事故时间、事故地点和事故船舶；船舶信息类包括船舶名称、船舶类型（机动船、帆船、从事捕鱼的船舶、失去控制的船舶、操纵能力受到限制的船舶和限于吃水的船舶）、船舶尺寸（船长、船宽和吃水）和操纵性（常速前进时满舵旋回直径和时间、全速前进时停车至停止前进的距离和时间以及常速前进时全速倒车至停止前进的距离和时间）；环境信息类包括航行水域（开阔海域、狭水道、分道通航区、浅水区及其他特定区域

5、）、气象海况（波浪、风向、风速、流向、流速和能见度）、规定航路和交通规则；事故动态发展过程类包括关键时间点、行动船舶、行动（航向、航速和舵角）和初始态势（方位和距离）、行动效果和行动评价；事故原因类包括船舶自身原因、客观原因、直接原因和间接原因；事故后果类包括船舶损害、人员伤亡、污染情况和备注；法庭判决类包括责任分配、参考规则、法官解释和备注。有关各对象类所包含的特征属性的含义，请参见“数字化海事案例库结构设计与构建”一文。三、海事案例XML文档DTD根据前文所述有关海事案例的结构特征，制定了海事案例XML文档的DTD。海事案例DTD对海事案例XML文档进行合法性检验，保证XML文档必须是完整

6、的、严密的和规范的。我们初步拟定的海事案例DTD如下：<? Xml version= "1.0" encoding="GB2312" ?><! ELEMENT 海事案例信息(案例概要, 事故船基本情况, 环境信息, 事故的动态发展过程, 事故原因, 事故后果, 事故责任认定及处罚)+> <ATTLIST 海事案例信息 海事类型 (碰撞 | 触礁 | 搁浅 | 火灾 | 爆炸 | 风灾)><! ELEMENT案例概要(案例编号, 事故时间, 事故地点, 事故船+)><! ELEMENT 案例编号 (#P

7、CDATA) ><! ELEMENT 事故时间 (#PCDATA) ><! ELEMENT 事故地点 (#PCDATA) ><! ELEMENT 事故船舶 (#PCDATA) ><! ELEMENT 事故船(船舶名称, 船舶类型, 船舶尺寸, 船舶排水量, 操纵性) + ><! ELEMENT 船舶名称 (#PCDATA) ><! ELEMENT 船舶类型 (#PCDATA) ><! ELEMENT 船舶尺寸 (船舶长度, 船舶宽度, 船舶吃水) ><! ELEMENT 船舶长度 (#PCDATA)

8、 ><! ELEMENT 船舶宽度 (#PCDATA) ><! ELEMENT 船舶吃水 (#PCDATA) ><! ELEMENT 操纵性(常速前进时满舵旋回直径, 常速前进时满舵旋回时间,全速前进时停车至停止前进的距离, 全速前进时停车至停止前进的时间, 常速前进时全速倒车至停止前进的距离, 常速前进时全速倒车至停止前进的时间 )><! ELEMENT 常速前进时满舵旋回直径 (#PCDATA) ><! ELEMENT 常速前进时满舵旋回时间 (#PCDATA) ><! ELEMENT 全速前进时停车至停止前进的距离

9、(#PCDATA) ><! ELEMENT 全速前进时停车至停止前进的时间 (#PCDATA) ><! ELEMENT 常速前进时全速倒车至停止前进的距离 (#PCDATA) ><! ELEMENT 常速前进时全速倒车至停止前进的时间 (#PCDATA) ><! ELEMENT 环境信息(航行水域, 气象海况, 规定航路, 交通规则)><! ELEMENT 航行水域 (#PCDATA) ><! ELEMENT 气象海况(波浪, 风向, 风速, 流向, 流速, 能见度)><! ELEMENT 波浪 (#PCDAT

10、A) ><! ELEMENT 风向 (#PCDATA) ><! ELEMENT 风速 (#PCDATA) ><! ELEMENT 流向 (#PCDATA) ><! ELEMENT 流速 (#PCDATA) ><! ELEMENT 能见度 (#PCDATA) ><! ELEMENT 规定航路 (#PCDATA) ><! ELEMENT 交通规则 (#PCDATA) ><! ELEMENT 海事过程(关键时间点,行动船舶,行动,初始态势,行动效果,行动评价)+><! ELEMENT 关键时间

11、点 (#PCDATA) ><! ELEMENT 行动船舶 (#PCDATA) ><! ELEMENT 行动(航向, 航速, 舵角)><! ELEMENT航向 (#PCDATA) ><! ELEMENT 航速 (#PCDATA) ><! ELEMENT 舵角 (#PCDATA) ><! ELEMENT初始态势(方位, 距离) ><! ELEMENT 方位 (#PCDATA) ><! ELEMENT 距离 (#PCDATA) ><! ELEMENT 行动效果 (#PCDATA) >&l

12、t;! ELEMENT 行动评价 (#PCDATA) ><! ELEMENT 事故原因(船舶自身原因, 客观原因 , 直接原因, 间接原因)><! ELEMENT船舶自身原因 (#PCDATA) ><! ELEMENT客观原因 (#PCDATA) ><! ELEMENT直接原因 (#PCDATA) ><! ELEMENT间接原因 (#PCDATA) ><! ELEMENT 事故后果(船舶损害, 人员伤亡, 污染情况, 备注)><! ELEMENT 船舶损害 (#PCDATA) ><! ELEMENT

13、 人员伤亡 (#PCDATA) ><! ELEMENT 污染情况 (#PCDATA) ><! ELEMENT 备注 (#PCDATA) ><! ELEMENT 事故责任认定及处罚(责任分配, 处罚, 参考规则, 法官解释, 备注)><! ELEMENT 责任分配 (#PCDATA) ><! ELEMENT 处罚 (#PCDATA) ><! ELEMENT 参考规则 (#PCDATA) ><! ELEMENT 法官解释 (#PCDATA) ><! ELEMENT 备注 (#PCDATA) >四、

14、海事案例XML文档与数据库结构之间的转换在实现了基于XML的海事案例知识表示以后，案例库中的案例录入，就可以实现人工录入和自动录入相结合。对于船舶事故汇编资料和司法文件中记载的大量海事案例，以及最近发生的还没有汇编入册的海事案例，可以通过人工录入方法，根据上文给出的海事案例的逻辑结构进行分解，然后将它们输入到海事案例数据库中。而对于那些已经用XML表示的结构化海事案例（包括本地系统中的案例和远程系统中的案例），分析程序根据海事案例DTD检验XML文档的合法性，然后运用XML文档与关系数据库的转换接口将海事案例XML转换为数据库特征值，然后把它们输入到海事案例数据库中，实现海事案例的自动录入。图

15、1表示了海事案例数据的人工录入和自动录入的示意图。图1 海事案例数据的录入将海事案例XML文档转换为数据库结构时，首先通过DOM（Document Object Model）接口，在内存中将XML文档的数据对象表示成一棵DOM树；然后利用Navigation API，根据节点或节点间的关系遍历整棵DOM树，并对节点进行任意的读写操作，把XML文档中的信息存储到数据库中。此外，也可以用SAX（Simple API for XML）接口，以XML文档中标记开始和结束等事件的标记为基础，通过Callback机制，将XML文档转换为数据库的内容。 我们已经建立了海事案例库的原型，利用XML文档，可以如

16、图2那样实现不同数据库之间的数据转换：首先将源数据库中的海事案例内容转换为XML文档，然后通过英特网（Internet）运用HTTP网络传输协议传输海事案例XML文档，最后运用XML文档与关系数据库的转换接口把XML文档转换为数据库的内容，从而实现不同案例库之间的海事案例数据的远程交换。在海事案例数据的动态传输和交换中，XML文档与数据库结构之间的转换是至关重要的，该转换接口可以用JAVA和C+等语言实现。图2 海事案例数据库之间远程数据交换 对于海事案例文档的显示，我们可以根据不同的显示要求，编写相应的CSS（Cascade Style Sheet，级联样式表）和XSL（eXtensible

17、 Stylesheet Language，扩展样式表语言）文件，格式化海事案例的显示方式。使案例数据能够以文字、表格、图像、声音、视频和动画等多种形式表现出来；使用户能够与计算机交互，只要按一下热链接，就可以直接连接到相关的案例和图形，方便用户对相关资料的查询和引用。目前PC机上普遍使用的Internet Explorer和Netscape浏览器，都能够很好地支持用CSS和XSL格式化的海事案例XML文档。五、结束语 数字化海事案例数据库有力地解决了当前存在的案例资料分散存储，不利于查询、共享和重用的弊端；而本文提出的基于XML的海事案例信息表示，又是我们在研究和开发基于CBR的船舶避碰决策系

18、统中摸索出来的适合于各种不同系统间交换案例数据的方法，有力地解决了不同航海部门的各种不同系统之间的海事案例数据的远程交换。利用XML表示海事案例数据，任何地方、任何时候发生的船舶碰撞事故，都可以自动地、及时地公布到全球各航海部门的系统中，从而实现案例库中的海事案例的自动更新和自动补充，进一步提高了海事案例库的实用性、共享性和重用性。参考文献：1 Elliotte Rusty Harold. XML 1.1 Bible(Third Edition). Wiley Publishing, Inc. 20042 Bergmann, R., Stahl, S.: Similarity Measures for Object-Oriented Case Representations. In SmythB.,Cunningham,