863课题申请书-2009AA12Z201 - 图文

课题编2009AA12Z201 号：

密级： 公开级

国家高技术研究发展计划(863计划)

课题任务合同书 课题名称： 基于语义的复杂空间信息组织与管理技术 所属专题/项目： 地球空间信息系统技术 所属技术领域： 地球观测与导航技术领域 课题委托方 （甲方）： 中华人民共和国科学技术部 课题责任人 （乙方）： 崔巍 课题依托单位（丙方）： 武汉理工大学

起止年限： 2009年01月01日至2010年12月31日

中华人民共和国科学技术部

2009年06月16日

填 写 说 明

一、本合同文本一式八份，请按照填报申请书时的用户名和密码，登陆国家科技计划项目申报中心（http://program.most.gov.cn/），填写863计划课题任务合同书，经单位管理员审核并提交科技部后，在线进行打印，用A4幅面纸复印，用普通订书钉装订，勿用其他装订材料。涉及密级的课题任务合同书请在国家科技计划项目申报中心网站下载word模板进行填写和打印，不得在线填写。

二、本合同的密级经科技部主管部门按有关保密规定审核确定后填写；课题编号按《863计划课题编码规范说明》要求统一确定。

三、对于科技部作为课题委托方（甲方）的合同，甲方联系人应填写为承担相应专题或项目过程管理工作的人员。对于委托有关部门或地方作为项目主持单位的课题合同，课题委托方（甲方）应填写为该项目主持单位，甲方联系人由项目主持单位指定。

四、对于自然人承担的课题，课题责任人（乙方）应填写为该自然人。对于法人承担的课题，课题责任人（乙方）应填写为该法人，其法定代表人是指代表该法人行使职权、参加民事活动的的单位负责人。

五、本合同中的课题依托单位和协作单位名称，请按单位公章的详细名称填写。合同书中其他各栏目请按照系统提示进行填写。

六、填写内容涉及到外文名称，首次出现时要写全称和缩写字母。凡不填内容的栏目，请用“×”或“无”表示。

七、合同各方可根据课题具体情况，就本合同的未尽事宜协商订立附加条款。附加条款与本合同正文具有同等法律效力。

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国家高技术研究发展计划（863计划）

课题任务合同书

课题委托单位(甲方)： 中华人民共和国科学技术部 地址: 北京市海淀区复兴路乙15号 邮政编码： 100862

甲方联系人: 移动电话: 电子邮件: 邮寄地址:

张弛 13801106204 zhangchi@nrscc.gov.cn 固定电话: 010-68539083 传真: 010-68574482 北京市海淀区柳林馆南里邮编: 甲8号楼西侧国家遥感中心 100036 课题责任人（乙方）： （自然人填写）*法人课题责任人此部分不填 自然人姓名: 崔巍 身份证号: 工作单位: 邮政编码: 职务: 固定电话: 传真:

422601196309170056 性别： 男 住址: 武汉市洪山区珞狮路122号 武汉理工大学资源与环境工程学院 430076 无

027-62743892 027-62743892

职称: 高级职称

移动电话: 电子邮件:

13628608563

cuiwei_6377@163.com

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（法人填写）*自然人课题责任人此部分不填

法人名称：

法定代表人： 地址： 邮政编码: 课题组组长姓名: 身份证号: 职务: 性别: 职称: 移动电话: 电子邮件: 固定电话: 传真:

课题依托单位（丙方） 武汉理工大学 法定代表人: 周祖德 地址: 武汉市洪山区珞狮路122号 丙方联系人: 卢明 固定电话: 传真:

027-87651486 027-87651486 移动电话: 13720101548 电子邮件: kxjscgxk@whut.edu.cn 为执行国家高技术研究发展计划(以下简称863计划)，甲方批准由乙方依托丙方承担863计划 地球观测与导航技术领域 领域 地球空间信息系统技术 专题/项目 基于语义的复杂空间信息组织与管理技术 课题研究开发任务，并由 地球观测与导航技术领域 办公室（或项目主持单位）与乙方和丙方依照《中华人民共和国合同法》等

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法律法规，以及国家863计划管理的有关规定，在充分协商的基础上，就研究开发该课题的有关事宜，签订本合同。

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一、课题主要研究内容（包括拟解决的主要技术问题、难点，主要创新点等） 1.1研究内容 为了对网络中复杂空间数据进行有效组织和管理，实现空间信息的共享，围绕建立高效、科学的基于地理本体的空间数据语义模型，本课题拟对两个核心问题进行研究，即：语义模型对空间数据的多尺度、不确定性和分形特征表达不足问题以及不同领域的空间数据之间存在语义鸿沟问题。 围绕上述两个关键问题，本课题拟从三个方面开展研究工作，如图2所示。其中研究内容一“基于遥感、分形和多层粗糙集的语义模型研究”和研究内容二“基于面向对象遥感影像分析的地理本体推理机制研究”分别针对问题一和问题二，研究地理本体的基础理论、建模方法和关键机制；研究内容三“基于地理本体的空间信息动态组织与管理技术研究”将利用自组织原理，用语义对空间数据进行描述，并动态地进行管理，以便为本课题各项理论和技术成果提供验证和应用场景。 问题1：语义模型对空间数据多尺度、不确定性和分形特征表达不足 问题2：空间数据专业背景形成的语义鸿沟 内容1：基于遥感、分形和多层粗糙集的语义建模研究 内容2：基于面向对象遥感影像分析的地理本体推理机制研究 内容3：基于地理本体的空间信息动态组织与管理技术研究 图2 关键科学问题与主要研究内容关系图 研究任务具体描述如下： ①基于遥感、分形与多层粗糙集的语义建模研究 （a）基于面向对象遥感分析技术的空间对象分割及其分形特征研究：首先利用面向对象的遥感分析技术从高分辨率遥感影像中提取多尺度的空间对象；利用其属性集构造一个多维空间，并将城市空间对象投影到该多维空间中，研究其分形特征以及无标度范围，据此探索最佳分割尺度与无标度空间的关系，获得对遥感影像的6

最佳分割。

目前，利用面向对象的遥感分析技术对影像数据进行多尺度分割时，大多采用尝试不同的分割参数进行试验，直至取得满意的结果，要消耗大量的时间和精力。本课题试图通过研究分形无标度空间与遥感影像最佳分割尺度域之间的对应关系，获取不同地物的最佳分割尺度域，这将是一个有价值的突破。

课题拟把面向对象的遥感分析与分形研究这两个工作组成相互影响的循环过程：利用面向对象的遥感分析技术生成不同尺度的影像对象，并提取特征信息；根据对象的属性集，建立多维空间，探索对象的分形特征和无标度空间的范围，通过无标度空间的范围探讨选择最佳分割尺度的方法，改进优化影像分割运算。两个过程不断循环以达到最佳效果。

其中将把多尺度遥感影像对象的属性信息分成两个部分：遥感对象基本特征和领域特征：基本特征主要有：光谱信息、形状特征（面积、不对称性、形状指数、长度、长宽比等）；纹理特征（光谱值的标准差、相邻对象之间的平均光谱对比度等）；基于影像对象层次结构的对象之间的关系（子对象的组成、在某一距离内的一种类型的存在度等）等。然后，通过类的继承机制附加上不同领域对这些空间对象的特殊描述，构成空间对象完整的属性集，这样就在满足不同领域特殊要求的同时，最大限度地容纳空间对象的原始信息，一定程度上解决了空间数据在采集加工过程中，因为加工者行业背景导致的数据失真或信息损失。这种尝试作为解决空间信息语义共享的一种新方法，具有开拓意义，研究内容之间的关系如图3所示。

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多尺度遥感影像对象层次结构 多尺度遥感影像分割 分形研究 确定无标度空间； 重定义遥感影像割尺度 影像对象信息提取 构造通用本体 遥感影像对象的光谱、形状、纹理和对象空间关系特征 构造领域本体 城市规划本体 农业本体 … 林业本体 图3 研究内容及其关系 （b）多层粗糙集分层原则研究：利用空间数据的分形特征作为重要指标，研究多层粗糙集的分层原则。拟将同一无标度空间内的空间对象，作为一层粗糙集论域的元素，对应空间信息的一级尺度，这样就把具有自相似性的空间数据划分到同一层粗糙集中。 （c）粗糙集等价关系研究：研究粗糙集等价关系和等价类的求解方法和约简算法，使等价类对应地理本体相应语义粒度层上的概念，确保地理本体概念的粒度、数据的空间尺度和多层粗糙集之间形成和谐的对应关系。 通过上述研究，拟使多层粗糙集具有如下特征：一系列嵌套的等价关系形成粒度不同的偏序格结构，一个等价关系对应一个论域。论域内的元素是同一空间尺度、自相似的粗糙对象，其中低层论域的元素来自小分割尺度的遥感影像对象；高层论域的元素可以由低层论域的元素融合而成。这样把多层粗糙集论域与多尺度、不确定性和自相似的空间数据（多尺度遥感影像对象）对应起来。同时，不同等价关系确定的等价类对应不同语义粒度的地理本体概念，描述空间数据的语义内涵。如图4所示： 8

大 高 论域Un 大 高 分割尺度 抽象粒度抽象小 低 多层粗糙集模型 遥感影像的分割尺度 论域Ui 论域U1 小 本体的语义粒度 低 图4 多层粗糙集、地理本体语义粒度和空间数据尺度的关系 ②基于面向对象遥感影像分析的地理本体推理机制研究：探索不同领域地理本体系统的概念与多尺度遥感对象之间的映射关系，实现不同地理本体系统间基于遥感的语义集成和互操作。 面向对象的多尺度分割技术可以在一幅固定分辨率的遥感影像上构造出在不同分割尺度下的遥感影像对象层，这个影像对象层次结构还有更深刻的含义：不同层的对象对应不同地理本体系统的概念，这样就把不同领域地理本体系统的概念映射到同一个遥感影像层次结构中，然后通过多尺度遥感影像对象之间的层次语义关系，实现不同地理本体系统之间语义集成和互操作。 例如，农业部门将土地利用类型分为农田、草原等类型（草原分类如图4农业本体系统部分所示）。由于草地的面积一般较大，在利用遥感影像进行数据采集时，对草地中面积小、在高分辨率的遥感影像上分散分布的乔木林像元，会依据该行业的制图标准除掉，并定义为草山草坡[9]；而林业部门由于观察问题的角度不同，对同一幅遥感影像，采取的措施恰恰相反，将着重提取乔木林斑块和树木树冠的面积，然后计算森林的郁闭度（林地树冠垂直投影面积与林地面积之比），根据联合国粮农组织规定，郁闭度0.20（含0.20）以上的森林为郁闭林， 0.20（不含0.20）以下为疏林。这样就把农业部门认定的草地定义为宜林地。 本课题拟通过面向对象的遥感分割技术，把上述不同领域的研究对象统一到同一幅遥感影像的多尺度影像对象层次结构中：林业部门针对混杂有乔木的草地，要9

提取乔木的树冠面积，计算郁闭度，所以其分割尺度一般较小，而农业部门研究大面积的农田、草地，其需要的分割尺度一般较大。这样，在遥感影像对象层次结构中，林业本体中宜林地概念对应着层次较低、分割尺度较小的遥感影像对象，而农业本体的草地概念对应层次较高、分割尺度较大的遥感影像对象，两者处于同一个层次体系中，存在语义关联，可以据此导出不同本体系统概念之间的语义关系，进行基于遥感的地理本体逻辑推理。如图5所示，可以得出林业本体的宜林地与农业本体的草山草坡是同义词。 林业本体系统 农业本体系统 林业用地 草原 有林地 … 天然草原 未成林地 宜林地 草山草坡 草地 改良草地 人工草地 退耕还林草地 林间草地 草甸 大 高 遥感影像对象层n 草山草坡 遥感影像对象层j 分割尺度（阈值） 抽象 宜林地 遥感影像对象层i 小 低 多尺度遥感影像对象的层次结构 图5地理本体概念和多尺度遥感影像对象的关系 总之，通过研究不同地理本体系统与多尺度遥感影像对象之间的关系，把不同领域的地理本体系统集成到同一个遥感对象层次结构中，从而实现基于遥感的地理本体逻辑推理，使空间信息基于语义的集成和互操作突破信息科学方法理论的局限，更密切地体现空间数据的特征，具有理论创新和实用价值。 10

③基于地理本体的空间信息动态组织与管理技术研究：利用地理本体对复杂的空间信息进行动态地组织和管理。 针对空间数据的时态特征，以及不同领域空间数据之间的语义不一致性问题，研究空间信息基于语义和地理Agent的组织与管理技术：拟利用地理Agent和领域本体把各个分布异构的GIS 节点用领域本体封装起来，对外显示基于语义的界面；然后通过地理Agent的语义推理机制，建立不同本体系统之间的语义关系；最后把不同GIS 节点之间的语义关系投影到全局本体中实现复杂空间信息的组织与管理。主要研究内容包括： ? 地理本体Agent对不同领域空间数据的描述和动态维护； ? 地理本体Agent关于协同行为的自适应决策模型和机制； ? 地理本体Agent推理机的研究； ? 多源、异构空间数据的融合研究。 通过上述研究，建立地理本体Agent基于语义的聚合与协同计算机制，以及相关的度量。通过基于语义的协同，支持可调节的自主协同演化机制，提高地理本体Agent自治系统适应环境变化的协同能力，对复杂空间数据建立宏观有序的群体协同环境。 上述三个研究内容中，利用面向对象的遥感分析、分形和多层粗糙集对空间数据进行语义建模是研究的基础；而基于遥感的地理本体逻辑推理研究试图建立不同地理本体系统之间的语义联系；最后利用提出的基于语义对复杂的空间信息进行组织和管理，一定程度上解决空间数据随时间演化的问题。于是，基于语义的空间信息组织和管理就在地理本体的基础上建立起来。 1.2拟解决的技术难点和主要创新点 ①拟解决的技术难点 （a）空间数据无标度空间与遥感影像对象最佳分割尺度域之间关系的研究 该问题解决空间数据－多尺度遥感影像对象的最佳分割尺度，为对空间数据进行语义建模奠定基础，是实现地理本体研究紧密结合空间数据的关键。 11

（b）不同地理本体系统与多尺度遥感影像对象之间的映射关系研究

此问题的解决将突破传统的地理本体逻辑推理的模式，是实现基于遥感的地理本体推理的关键。 ②本课题的主要创新点

（a）针对空间数据的特征，提出利用遥感、分形和多层粗糙集进行语义建模的新理论。通过面向对象的遥感影像分析技术、多层粗糙集和分形理论对空间数据进行建模，有机地把空间信息的语义粒度与空间（遥感）数据进行融合，为地理本体研究提供了新途径。

（b）首次提出一种基于遥感的地理本体逻辑推理原理。通过探索不同领域地理本体系统的概念与多尺度遥感对象之间的映射关系，实现不同地理本体系统之间基于遥感的语义集成和互操作。

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二、课题目标和考核指标（包括应达到的主要技术指标和水平，应获得的发明专利等知识产权，及其他应考核的指标） 本项课题的预期目标是提出一个比较完善的基于语义的复杂空间信息组织和管理相关理论及技术体系，研发一个城市群地理本体原型系统，为实施复杂空间信息的组织和管理提供必要的理论和技术指导。详细内容如下： 2.1城市地理本体原型系统及其主要技术指标 开发武汉城市圈农业、林业、城市规划和园林领域的地理本体原型系统，以几个典型场景为例，通过分析空间信息查准率和查全率等指标，对课题提出的理论和技术方案进行验证。 该原型系统预期能达到如下技术要求： ? 实现地理本体概念与多尺度遥感影像的关联，对本体概念与遥感影像对象的关联度做定量描述，从而较为科学地描述空间信息。 ? 实现基于面向对象遥感影像分析技术的地理本体推理：原型系统将实现基于多尺度遥感影像的地理本体逻辑推理功能。 ? 实现基于地理本体Agent的空间信息自组织、自适应服务机制：为用户提供动态、高效的空间信息服务。 ? 预计系统的查全率提高30%，查准率提高10%。 2.2可获得专利等知识产权及人才培养情况 在本课题研究成果的基础上，申请2项专利。在国内外杂志、会议上发表10篇文章。培养10名左右研究生（含2－3名博士生）。

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三、课题的年度计划及年度考核指标 ① 2009年1－2009年3月，主要工作为： ? 整理资料，选择相关部门进行调研分析，形成调研报告，规划下阶段的工作； ? 讨论与分解课题研究任务，完成课题技术方案编制工作，分小组开展研究。 ② 2009年4月－2009年12月，确定城市地理本体设计思想和基本流程，研究武汉城市圈高分辨率遥感影像的多尺度分割及其分形特征的研究，该阶段将撰写6篇高质量的学术论文，进行一定的国际交流，具体内容如下： ? 面向对象的遥感分析及最佳尺度的研究，包括： ? 城市圈内不同城市地物特征研究； ? 针对不同地物的最佳分割尺度研究和特征属性的确定。 ? 分形城市研究，具体内容为： ? 研究不同尺度遥感影像对象的分形特征； ? 确定分形的无标度范围和分维计算原理； 2009年 探索分形无标度空间与遥感影像最佳分割之间的对应关系。 探讨基于面向对象遥感影像分析的地理本体推理机制研究，实现基于地理本体的空间信息动态组织与管理技术研究，撰写4篇论文，完成原型系统开发，并对实验中出现的问题，改进前期研究方案和理论，具体包括： ? 在武汉城市圈的Quick Bird（快鸟）遥感数据上建立原型系统； ? 2010年 建立评估体系，对基于语义的复杂空间信息组织和管理技术的理论进行量化的评估。 进行学术交流，总结研究成果，申请2项专利，形成总结报告，项目验收。 14

年 年 年 15

四、课题拟采取的研究方法，课题技术路线（或实施方案） 4.1研究方法 根据研究性质与内容，本课题拟采用以下方法： 文献调研法：已经阅读和参考了数百余篇(部)相关论文、专著。 统计分析法：统计分析空间信息应用领域的基本概念、特征，探讨领域本体的结构。 数学建模方法：利用分形和多层粗糙集对空间数据进行语义建模。 面向对象的遥感遥感影像分析技术：通过eCognition软件，探寻武汉城市圈Quick Bird（快鸟）数据各种城市空间对象的最佳分割尺度，提取影像对象的类别、特征信息，实现基于遥感的地理本体逻辑推理。 系统原型法：通过VC++等通用开发工具，设计实现一个城市地理本体原型系统，验证课题组提出的理论和技术方案。 4.2 技术路线 根据研究内容和目标，拟采用以下技术路线来研究地理本体： 遥感影像分割 和信息提取 城市空间对象 分形研究 多层粗糙集 分层规则研究 原型开发 系统评价 空间信息动态组织与管理研究 基于遥感的语义推理机制研究 地理本体 概念化研究 图6 技术路线 步骤一：遥感影像分割和信息提取 利用面向对象的遥感分析技术，对高分辨率的武汉城市圈快鸟遥感数据进行多尺度分割，并提取遥感影像对象的类别、特征信息。 步骤二：城市空间对象分形研究 根据遥感影像对象的属性信息建立多维空间，研究空间数据分形特征，主要考16

察系统能否基于某种尺度和相应的测度建立幂指数关系且幂值是否为分数，并确定其无标度的范围。 步骤一、步骤二将组成相互影响的循环过程：步骤一生成不同尺度的影像对象，实现类别、特征信息的提取；根据遥感影像对象的属性信息建立多维空间，探索对象的分形特征和无标度空间的范围，然后通过无标度空间探索选择遥感影像最佳分割尺度的方法，优化影像分割的结果，两个过程不断循环以达到最佳效果。 步骤三：多层粗糙集分层规则研究 利用空间数据的分形特征作为重要指标，将属于同一无标度空间的空间对象作为一层粗糙集的论域，对应空间信息的一个尺度，把具有自相似性的空间数据划分到同层粗糙集中。 步骤四：地理本体概念化研究 选择适合空间数据离散化的方法，研究粗糙集等价关系划分原则，提取等价类，并对等价类进行概念化操作。 步骤五：基于遥感的语义推理机制研究 采用面向对象的遥感分析技术，探索不同领域地理本体系统的概念与多尺度遥感对象的映射关系，归纳推理规则，从而实现不同地理本体系统之间基于遥感的语义集成和互操作。 步骤六：空间信息动态组织与管理研究 利用地理本体和自组织理论对复杂的空间信息进行集成和互操作。 步骤七：原型系统开发与系统评价 将与协作单位武汉航天远景科技有限公司合作，拟采用系统原型法构造一个武汉城市圈地理本体原型系统。选取武汉城市圈为背景开发原型系统，是因为其数据具有自然的尺度效应和分形特征，语义粒度结构清晰、明确，便于原型系统开发和理论的评价，且课题组已经收集了武汉城市圈中主要城市的遥感数据。 对地理本体系统结构和构造原则进行验证评估，拟采用信息查准率和查全率以及粗糙度、精确度等评价指标对城市地理本体系统进行量化评估，必要时可返回前面步骤进行修改。 4.3 可行性分析 17

① 技术路线可行。本课题针对两个关键问题，提取了三个主要研究内容，分七个步骤实施。整个技术路线以地理本体为基础，面向对象的遥感技术为核心，逐步建立空间数据的语义模型。技术路线的难点在步骤一、二和步骤五。 步骤一、二希望通过无标度空间探索选择遥感影像最佳分割尺度的方法，优化影像分割的结果，课题组拟采用分形城市和面向对象的遥感影像分析技术，通过空间数据无标度空间范围与遥感影像最佳分割尺度范围之间的联系，建立遥感影像最佳分割尺度模型。由于课题组在空间语义模型、分形、遥感和粗糙集等相关领域具有很好的研究基础，在语义研究方面紧跟国际水平，为课题研究储备了必要的理论知识和实验成果。所以有能力解决步骤一、二所涉及的问题。 针对步骤五：基于遥感的地理本体语义推理机制，课题组进行了相关的理论预研，并利用eCognition系统在一个小数据集上进行了初步的实验，实验结果证实课题组的设想是正确的和可行的。实验成果整理成文后，被“对地观测数据处理与分析国际会议”录用。 整个技术路线以建立原型系统为重要实验验证手段，开展空间信息组织和管理技术的实验验证，并通过示范应用展示有效性和实用性。步骤切实可行，环环相扣，能够保障课题的顺利实施。 ② 研究风险不大。本课题研究目标和内容是课题组根据空间信息系统的智能化、网格化和社会化发展趋势，基于实施国家自然科学基金项目“基于本体和多级地理格网的空间信息语义网格研究”和“粒子群优化算法和贝叶斯网络支持下的多源空间信息融合机理研究”的研究成果，同时借助协作单位多年的遥感、空间信息系统研发经验，参考融合地理本体、面向对象的遥感影像分析技术和自组织理论的研究现状和趋势而提出的。本课题不是对现有理论和技术标准的跟踪和实现，其技术前瞻性会带来一定的风险。但一方面，课题组在相关理论和技术方面已经积累了丰富的经验，另一方面，本课题不是大规模实施系统开发，而主要是关键理论的探索研究、技术方案论证和原型系统的仿真试验，因此课题风险不大。但课题研究成果会对未来我国在空间信息语义模型的研究和应用具有重要的参考价值。 综上所述，本课题的技术路线是合理和切实可行的。

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五、课题组主要研究人员情况 课题组长、副组长 累计为本课题组中职在本课题中分课题 务（组长、副工作时间担的任务 (人月) 组长或成员） 遥感、多层粗糙崔巍 男 422601196309170056 1963-09-17 高级职称 无 测绘类 20 组长 集、分形与地理本体研究 武汉航天远景科技程晓庆 男 340822761106163 1976-11-06 高级职称 有限公司软件部经电子与信息类 12 副组长 感技术 公司 面向对象的遥武汉航天远景科技有限武汉理工大学 姓名 性 别 身份证号码 出生日期 职称 职务 专业 所在单位 19

理 面向对象的遥系主黄解军 男 362502197609100673 1976-09-10 高级职称 任 本体研究 面向对象的遥系主詹云军 男 420111197610215530 1976-10-21 中级职称 任 本体研究 面向对象的遥俞艳 女 42900119760323002X 1976-03-23 高级职称 无 测绘类 20 组员 感和地理本体研究 武汉航天远景科技有限左权 男 420106197702124416 1977-02-12 高级职称 无 数学类 12 组员 原型系统开发 公司 系主夏琳 女 42011119760701560X 1976-07-01 中级职称 任 管理工程类 12 组员 形城市研究 地理本体研究黎华 男 420111197803125638 1978-03-12 中级职称 无 测绘类 12 组员 和原型开发 武汉理工大学 地理本体与分武汉理工大学 武汉理工大学 地质学类 12 组员 感技术与地理武汉理工大学 测绘类 12 组员 感技术与地理武汉理工大学 20

附表

863计划课题合同信息表

所属技术领域 课题编号 课题名称 课题所属学科 课题技术来源 课题起始时间 单位名称 通信地址 2009-01-01 地球观测与导航技术领域 所属专题或项目 2009AA12Z201 地球空间信息系统技术 公开级 课题密级 所属行业领域 本单位自主开发 课题结束时间 基于语义的复杂空间信息组织与管理技术 工学-测绘类 参加单位数 2 信息产业与现代服务业 2010-12-31 单位性质 邮政编码 法定代表人姓名 大专院校 430070 周祖德 武汉理工大学 武汉市洪山区珞狮路122号 武汉理工大学 课题依托单位单位开户名称 开户银行（全称） 银行帐号 所在地区 联系电话 传真号码 单位名称 中国工商银行湖北省武汉市洪山区支行 3202006709000475962 武汉市 027-87651486 027-87880261 单位性质 其它企业 单位主管部门 组织机构代码 电子信箱 教育部 724685906 kxjscgxk@whut.edu.cn 组织机构代码 768085283 位协作单 武汉航天远景科技有限公司 姓 名 出生日期 崔巍 1963-09-17 博士 027-62743892 027-62743892 身份证 性别 职称 从事专业 武汉理工大学 移动电话 电子信箱 证件号码 男 高级职称 测绘类 13628608563 cuiwei_6377@163.com 422601196309170056 课题组长最高学位 所在单位 固定电话 传真号码 证件类型 发明专利 计算机软件 论文论著 课题简介（简述课题主要研究内容、目标）（包括标点符号不超过1000字） 1研究意义 随着空间信息应用的扩展与深入，其覆盖地域、涉及领域不断扩大。由此导致分布异构空间信息资源不断更新与扩展，加剧了空间信息资源及其关联关系动态演化的趋势，相应的空间信息资源特征信息（即空间信息元数据）也不断地扩充和变化，这使得空41

课题组总人数 12 其中高级职中级女性 5 称 4 初级职称 职称 5 1 无职称 2 博士硕士学士其他学位 学位 学位 学位 5 5 2 0 总人月 216 课题活动类型 预期成果类型 应用技术开发

间信息的组织和管理更加困难，因此必须实现空间信息资源在语义层面上的识别和组织；同时，空间信息资源的成长性和自治性使得语义模型只能保持动态稳定。因此，在开放、动态变化的网络环境中，寻找一个可行途径，建立相对稳定的空间信息语义描述，是对空间信息进行有效组织和管理所必须应对的挑战。为此，本课题提出基于语义（地理本体）的复杂空间信息组织与管理技术研究，具有重要的理论意义和实用价值： 2研究内容 为了应对挑战，我们抽象出两个核心问题进行研究: 问题一：地理本体对空间信息的多尺度、不确定性和分形特征表达不足 问题二：空间信息的专业背景形成的语义鸿沟 为了解决这两个关键问题，本课题组拟定了三个研究内容： ① 基于遥感、分形和多层粗糙集的语义模型研究：首先通过面向对象遥感影像分析技术从高分辨率遥感影像中提取多尺度的空间对象，利用其特征属性集构造多维空间；然后通过分形理论研究多层粗糙集分层原则，构造地理本体。 ② 基于面向对象遥感影像分析的地理本体推理机制研究：探索不同领域地理本体系统的概念与多尺度遥感对象之间的映射关系，利用多尺度遥感对象之间的逻辑联系，实现不同地理本体系统之间基于遥感的语义集成和互操作。 ③ 基于地理本体的空间信息动态组织与管理研究：利用自组织原理，对空间数据进行基于语义、动态地组织和管理，为本课题各项理论和技术成果提供验证和应用场景。 3 研究目标 ① 探索研究地理本体的新思路：利用面向对象的遥感影像分析技术、多层粗糙集和分形理论实现对空间信息的语义建模和逻辑推理。 ② 建立城市地理本体原型系统：通过建立城市地理本体系统，探讨、验证基于语义的复杂空间信息的组织和管理技术。 ③ 申请2-3项专利，在国内外高水平的杂志、会议上发表10-15篇文章，培养10名左右研究生（含2-3名博士生）。 填表日期：2009年06月16日 42

地理本体研究张晓盼 男 420104197806121639 1978-06-12 中级职称 无 管理工程类 12 组员 与原型系统开发 面向对象的遥高丽萍 女 421087198610058288 1986-10-05 其他人员 无 测绘类 20 组员 感技术研究与原型系统开发 多层粗糙集研陈婷 女 450922198412232009 1984-12-23 其他人员 无 测绘类 20 组员 究与原型系统开发 信息与电子科龚珍 武汉理工大学 武汉理工大学 武汉理工大学 女 429006198106045145 1981-06-04 初级职称 无 学类 12 组员 原型系统开发 武汉理工大学 合计：216 人月 注：累计为本课题工作时间（人月）是指在课题实施期间该人总共为课题工作的满月度工作量；合计人月是指课题组所有人员投入人月之和。 21

六、课题依托单位提供的技术与条件保障（包括现有技术基础和承诺提供的支撑条件，如仪器设备、水电、燃料、环保等条件） 武汉理工大学是教育部直属211综合性大学，拥有地理信息系统、测绘、计算机科学、数学和城市规划等方面的专家学者，可以为本课题提供咨询和指导；武汉理工大学图书馆拥有较全的期刊资料和国外主要的期刊数据库，能保障本课题组及时跟踪国内外最新的技术研究和发展动态。在设备和实验条件方面，武汉理工大学为地理信息系统专业（课题组所在专业）提供了1000平方米的实验室，建立了地理信息系统实验室、城乡规划与管理实验室。其中拥有多种高性能计算机、多种高性能服务器和丰富的空间信息软件，以及GPS终端、全站仪等普适设备，并组建了局域网络，基本具备了从事本课题研究的基础设备条件。武汉理工大学保证向课题组提供所需的实验环境（包括实验场地、必要的硬件设备和软件系统），保证为课题组提供一切与研发工作相关的便利条件，保证必需的人员配置和工作时间。同时，还将视课题研究的实际需要增加人力和物力投入。 目前，课题组已经具备本课题实施所需的基本环境，为进一步保证本课题的顺利开展，需增添的支撑条件和主要仪器设备和用途如下： ①武汉城市圈的高分辨率遥感数据：以便用面向对象的遥感影像分析技术进行地理本体的逻辑推理研究； ②中档服务器：用于原型系统开发和数据分析，并在实验中作为仿真虚拟业务支撑环境的运行平台。 22

七、课题经费预算

7.1 国家科技计划课题预算表

金额单位：万元

预算科目名称 序号 （1） 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 一、经费支出 1、设备费 （1）购置设备费 （2）试制设备费 （3）设备改造与租赁费 2、材料费 3、测试化验加工费 4、燃料动力费 5、差旅费 6、会议费 7、国际合作与交流费 8、出版/文献/信息传播/知识产权事务费 9、劳务费 10、专家咨询费 11、管理费 12、 （2） 61.00 7.38 7.38 0.00 0.00 10.76 7.00 2.80 4.00 3.00 3.00 7.60 8.00 2.70 4.76 0.00 0.00 61.00 61.00 0.00 0.00 0.00 0.00 / / / / （3） 61.00 7.38 7.38 0.00 0.00 10.76 7.00 2.80 4.00 3.00 3.00 7.60 8.00 2.70 4.76 0.00 0.00 61.00 61.00 / 0.00 0.00 0.00 0.00 （4） 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 合计 专项经费 自筹经费 17 13、 18 二、经费来源 19 20 21 22 23 1、申请从专项经费获得的资助 2、自筹经费来源 （1）其他财政拨款 （2）单位自有货币资金 （3）其他资金

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7.2 设备费——购置/试制设备预算明细表

金额单位：万元

填表说明：1、设备分类代码：A购置、B试制； 2、试制设备不需填列本表（6）列、（7）列； 3、单价≥5万元的设备需填写明细，并需提供三家以上产品报价单及其联系电话的详细资料； 4、资金来源分类代码：A专项经费、B自筹经费. 购置设备生序设备 单价 数量 购置设备 主要技术 用途（与课题研 设备名称 金额iii 设备类别 产 号 分类 (元/台件) （台件） 型号 性能指标 究任务的关系） 国别与地区 资金 来源 单价5万元以上购置设备合计 单价5万元以上试制设备合计 单价5万元以下购置设备 单价5万元以下试制设备 累计 ／ ／ ／ ／ ／ ／ ／ ／ ／ ／ 0 0 7 0 7 0.00 0.00 7.38 0.00 7.38 ／ ／ ／ ／ ／ ／ ／ ／ ／ ／ ／ ／ ／ ／ ／ ／ ／ ／ ／ ／ / / / / / / / / / / 24

7.3 材料费预算明细表

金额单位：万元

填表说明：1、大宗及贵重材料，是指课题研究过程中消耗数量过多或单位价格较高、总费用在5万元及以上的材料，需填写明细； 2、资金来源代码：A专项经费、B自筹经费. 序号 材料名称 计量单位 单价 （元/单位数量） 购置数量 金额iii 资金来源 大宗及贵重材料费合计 其他材料费 累计 / / / / / / / / / 0.00 10.76 10.76 / / / 25

九、其他条款

（一）缔约各方的权利、义务

第一条 缔约各方均应共同遵守《中华人民共和国合同法》、《中华人民共和国著作权法》、《中华人民共和国专利法》等法律及《国家高技术研究发展计划（863计划）管理办法》、《国家高技术研究发展计划（863计划）专项经费管理办法》等管理办法，严格遵守并认真履行本合同的各项条款。

（一）甲方

甲方应按合同约定的金额提供研究开发经费。

甲方有权监督、检查合同履行情况。合同履行期间，甲方根据需要有权委派领域专家组或项目监理，对乙方和丙方履行本合同的情况进行检查、监督。乙方和丙方完成课题研究开发任务后，由甲方负责进行验收。

（二）乙方

如乙方为自然人，则该自然人是当然的课题组长；如乙方为法人，则乙方必须指定课题组长，将本合同规定给乙方的权利和义务让度给课题组长（本合同另有约定的除外），并授权课题组长负责编制课题研究经费预算、决算，严格按照批准的预算，负责课题研究经费的使用和管理。除合同另有规定外，课题组成员向甲方提供任何信息必须经过课题组长的确认。如因故需要变更课题组长，乙方和/或丙方必须向甲方提交书面申请，并经甲方同意后方可变更。

乙方与协作单位签订的与本课题相关的协议或合同必须符合有关法律法规和本合同条款的规定，甲方和审计部门有权进行监督。乙方应及时向甲方、审计部门提供真实准确的信息。乙方应积极配合或参加由甲方召集的有关本课题的监督、管理和评估等活动。

乙方应在课题实施过程中采取措施避免产生可能危及国际关系、造成恶劣政治影响、妨害经济运行等损害国家利益的活动。当出现危及社会利益、影响课题完成和其他可能违反合同条款的事件时，乙方和/或丙方应及时告知甲方。

乙方开展的一切与课题有关的活动如涉及伦理问题（如人体实验、基因重组实验、危害性微生物或病毒实验、动物实验等），应确保有关研究人员遵守相关法律法规。乙方应承担维护实验环境卫生、安全的责任，做好安全防护措施，如因执行本课题而导致人员生命、健康、财产等受到侵害或使环境受到损害，乙方应负完全责任。

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（三）丙方及其上级主管部门

丙方必须是法人。丙方应为课题的顺利实施提供承诺的技术与条件保障，并履行为课题组提供财务管理、科技档案管理服务等合同约定的其他义务。

丙方的上级主管部门，具有配合甲方为保证课题的顺利实施，进行相关的协调和督促的义务。如丙方上级主管部门为本课题承诺匹配经费，则必须确保该经费的提供。

（四）其他

乙方、丙方应严格履行合同义务，保证按时完成课题研究开发任务，并在每年11月底前向甲方报送《国家高技术研究发展计划（863计划）课题年度执行情况报告》，立项时间不足半年的课题当年不编报年度执行情况报告。 第二条 甲方有权根据乙方课题计划进度完成情况决定是否拨付后续经费。 课题配套资金需要有各期拨款明细表，甲方享有对课题配套资金检查的权利。

乙方和丙方使用经费应严格按照课题经费预算和合同约定的支出范围执行，保证专款专用，不得弄虚作假、挪用、挤占课题经费或违反相关法律法规。课题完成后，乙方和丙方应向甲方提交课题经费使用情况报告和使用课题经费购臵仪器、设备、器材、固定资产等的明细帐目，并加盖财务印章，在课题验收时一并验收。

第三条 课题结束后，课题研究过程中购臵或试制形成的固定资产，一般由丙方负责管理和使用（合同另有约定的除外），其维护运转费用由丙方承担。丙方或相关单位承担国家其他科研课题需使用这些固定资产时，只能收取运转费用，不得收取折旧费或占用费。特殊情况下国家有权调配这些固定资产用于其他科研课题。

（二）知识产权与成果管理

第四条 合同各方在课题研发过程中应加强研究成果的知识产权管理，严格执行科技部《关于加强国家科技计划知识产权管理工作的规定》（国科发政字[2003]94号）。对可以形成知识产权的技术成果，应及时采取措施保护知识产权。

第五条 除本合同另有约定外，执行本课题形成的知识产权的归属、分享和转移按照《关于国家科研计划项目研究成果知识产权管理的若干规定》（国办

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发[2002]30号）等有关规定执行。

第六条 执行本课题形成的知识产权的归属和分享按以下方式处理： 在签定本合同前，乙方和丙方应就本课题可能形成的专利等知识产权和技术成果的归属、分享等问题予以约定，乙方和丙方签定的有关协议须经甲方认可并作为本合同的附件附后。

本合同课题如涉及多家（包含两家）单位参加，乙方、丙方必须在签定本合同前与有关单位就合作任务和知识产权分配等问题签订有关合同或协议（仅委托其他单位进行常规试验、提供社会化科技服务和少量辅助科研工作的情况除外），作为本合同的附件。

如有必要，甲、乙、丙三方可就专利等知识产权问题在本合同附加条款中另行约定。

第七条 有下列情况之一的，甲方可以授权其指定的单位或者完成该项发明创造的课题组成员采取相关知识产权保护措施： （一） 乙方和/或丙方在发明创造完成后六个月内，无正当理由未提出专利申请或采取其他知识产权保护措施的。

（二）其他：

第八条 执行合同所形成的数据及论文、论著、工程设计、产品设计图纸及其说明、计算机软件等作品的著作权的归属和使用按《中华人民共和国著作权法》的有关规定执行。正式发表的论文、论著等作品应注有“国家高技术研究发展专项经费资助”字样。课题组成员有在该课题成果文件上署名的权利和获得荣誉、奖励的权利。

第九条 课题研究过程中形成的无形资产，由课题依托单位负责管理和使用。课题研究成果转化及无形资产使用产生的经济效益按《中华人民共和国促进科技成果转化法》和国家有关财务制度的规定执行。

第十条 依据本合同第六条、第七条对课题成果享有知识产权的单位或者个人，对涉及国家安全、国家利益和重大社会公共利益的成果知识产权，在许可他人实施、转让之前，必须事先以书面形式征得甲方同意：

第十一条 有下列情形之一的，甲方有权决定课题成果在指定的单位实施，并有权在成果享有方与实施单位不能就技术使用费及其支付方式达成协议的情况下，确定技术的使用费：

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1．在国家出现紧急状态或者非常情况时，或者为了国家安全、国家利益和重大社会公共利益的目的；

2．课题成果享有方在实施课题成果过程中，未能达到或符合环境保护、公共安全及公共卫生等的要求；

3．课题成果享有方在一定期间内无正当理由未有效运用课题成果者。 第十二条 课题成果的专利申请权转让合同、专利权转让合同、专利实施许可合同和其他知识产权转让及许可合同，应当标明该项成果为“国家高技术研究发展计划(863计划)课题成果”，且合同内容不得妨碍甲方行使本合同约定的对该项成果所拥有的权利。

第十三条 对拟申请专利的课题成果，乙方应在办理专利申请手续，取得专利申请号后，再发表论文或进行成果鉴定、申报奖励和产品开发以及送国内、外科技展览会参展等工作。

第十四条 乙方应当在课题成果完成后六个月内，向甲方提交成果应用转化实施计划，推进课题成果的应用和商品化、产业化。在课题结束后五年内，乙方应每年就课题成果的应用转化及产业化的进展，以及对所完成的课题成果进行后续改进后取得新的科技成果的情况，向甲方提供《国家高技术研究发展计划（863计划）课题后续发展年度报告》。

（三）文档资料管理

第十五条 乙方应组织课题组按照合同约定的的分段验收时间完成分段研究开发工作，按照约定的要求向甲方提交材料，并在合同约定的总体时间之前完成全部研究开发工作，并在成果完成后30日内以书面形式向甲方申请验收；同时应将全部实验报告、数据手稿、图纸、声像等原始技术资料收集整理，交丙方的科技档案部门归档保管。并在验收后按照科技部《科技成果登记办法》要求，及时按直属或属地关系向相应的科技成果登记机构办理登记手续。

甲方及其附属单位可以视需要自行或指定其他第三方人不限地域、时间或次数，以各种方式无偿使利用乙方提交的可供公开发表的研究报告。

（四） 保密责任

第十六条 缔约各方及其有关人员均应遵照《中华人民共和国保守国家秘密

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法》和科学技术部《科技保密规定》、《科学技术部863计划保密规定》的要求，对列入国家秘密的课题，以及其他有关信息，承担保密责任，并应采取相应的保密措施。

如合同实施过程中有涉秘成果形成，乙方和/或丙方应及时通报甲方，由甲方审定后，按照保密规定进行管理。

甲方负有就合同课题涉及的技术秘密为乙方和/或丙方保密的责任，并应采取相应的保密措施。

第十七条 乙方和丙方应当按照《科学技术部863计划保密规定》的要求，对课题组成员在参加国内外学术交流活动中包括讲学、访问、参加会议、参观、咨询、通信等的有关保密问题进行明确规定并严格执行。 第十八条 乙方、丙方若需发表与课题有关的各类保密资料，应事先向负责核定密级的有关部门提出申请，由该部门根据国家有关保密规定进行审查并确定准予发表后方可发表。擅自发表造成国家秘密泄露的，要依法追究有关行为人的法律责任。

（五）违约责任

第十九条 甲方未能按合同约定提供经费，导致乙方研究开发工作延误的，应允许合同规定的研究开发工作完成期限相应顺延。

第二十条 因乙方或丙方的原因导致研究开发工作未能按期完成，或者课题成果未能达到合同约定指标的，经甲方书面同意后，乙方和/或丙方应当采取措施在甲方规定的合理期限内完成研究开发工作或者使课题成果达到合同要求，并承担由此增加的费用。逾期仍未完成的，甲方有权停拨、追缴部分或者全部经费，由此造成的经济损失由违约方承担。

第二十一条 乙方、丙方无正当原因未履行合同时，甲方有权停拨、追缴部分或者全部经费，由此造成的经济损失由违约方承担。

第二十二条 乙方、丙方未经甲方批准，擅自以合同第九条所列方式实施或者转让课题成果的，应当向甲方支付相当于其实施或者转让课题成果所得收益的违约金。

第二十三条 乙方、丙方的配套资金无正当原因未能到位，甲方有权中止合同执行，停止拨付经费，并终止合同。

第二十四条 乙方、丙方违反经费使用规定或经甲方检查确认计划进度不符

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