RDF 中的度量单位本体有多实用？

Question

我正在 RDF 中创建材料集合。我遇到了两种处理计量单位的方法：

1. 通过将描述性名称链接到 RDF 属性：

     prop:density prop:hasUnits "kg/m3". 

     <x:MyBrick> a x:Material;
     prop:density "1676".`

1. 使用现有的本体库，例如ontology of units of measure。分配单位要复杂得多，因为它涉及创建multiple objects。请参阅下面我如何为材料分配相同的密度：

 <x:MyBrick> a x:Material;
om:hasPhenomenon <x:density_MyBrick>.

 <x:density_MyBrick> a om:Density;
  om:hasValue <x:1676_kilogramspercubicmetre>.

<x:1676_kilogramspercubicmetre> a om:Measure;
  om:hasNumericalValue 1.676E3;
  om:hasUnit om:kilogramPerCubicmetre .

我已经查看了 using UOM ontologies 的不同用例，但主要关注的是他们可以做什么，而不是他们如何做以及它是否实用。例如，我想如果您只想返回指定材料属性的所有值，使用单元本体会使查询变得更加复杂。还有一些属性没有被本体覆盖，比如表面粗糙度，目前还不清楚如何扩展它们。

我更喜欢采用第一种方法。它更简洁、更灵活，并为用户提供了在典型数据库中无法获得的有用信息。我会尝试在应用程序端处理单位转换，因此我的首要任务是以查询友好的方式存储信息。我担心的是，通过采用这种方法，我将进一步限制功能。选择一种方法而不是另一种方法有什么主要的优点和缺点吗？

Answer 1

问题中提到的问题是 RDF 社区中的一个已知问题，并已在同行评审的论文中进行了讨论。

关于问题中提到的第二种方法，人们可能认为使用中间对象编写是完全不自然的。然而，描述事物测量的本体可能已经考虑了几个方面。例如，当某物在特定时刻膨胀时，可能需要中间对象来指定这些测量的时间。当然，在某些情况下不需要这些额外的描述。

第一种方法的问题在于它完全将prop:density 限制为一个单元。如果您有不同单位的密度，则必须执行转换。

我认为在您的上下文中一个简单的解决方案是引入特定的数据类型。

@prefix x:  <http://example.com/data> .
@prefix o:   <http://example.com/ontology> .

x:MyBrick a x:Material;
     o:density "1676"^^o:kg-m3.

在您使用 IRI http://example.com/ontology 的本体中，您可以很好地进一步描述资源 o:kg-m3。例如，您可以说它是一种数据类型，用于键入以千克/公制立方体为单位的密度，如下所示：

@prefix o:   <http://example.com/ontology> .
@prefix rdfs: <http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#> .

o:kg-m3 a rdfs:Datatype;
        rdfs:label "Kilogram per metric cube datatype (kg/)";
        rdfs:comment "A datatype to type densities measured in kilogram per meter cube" .

o:kg-l a rdfs:Datatype;
        rdfs:label "Kilogram per liter datatype";
        rdfs:comment "A datatype to type densities measured in kilogram per liter cube" .

正如您在上面看到的，已经定义了一个额外的数据类型o:kg-l。现在，使用相同的属性，您可以指定以不同单位测量的密度。例如：

@prefix x:  <http://example.com/data> .
@prefix o:   <http://example.com/ontology> .

    x:MyBrick1 a x:Material;
         o:density "1676"^^o:kg-m3.

    x:MyBrick2 a x:Material;
         o:density "200"^^o:kg-l.

    x:MyBrick3 a x:Material;
         o:density "200a"^^o:kg-m3.

正如您在上面看到的，已经定义了三个x:Material 实例及其各自的o:density。查看上面的三元组，你会注意到在最后一个三元组中，o:density 的值是200a。您会同意 value 不是格式良好的密度值。此外，您可能想知道哪些对象（x:MyBrick1 或 x:MyBrick2）具有更高的密度。符合标准的 RDF 三元组将无法识别最后一个三元组中的值格式不正确。同样，符合标准的 SPARQL 引擎将无法对 o:density 值执行代数运算。不过，您可以自定义 RDF 三元存储或 SPARQL 引擎的实现以满足这些需求。本文 [1] 介绍了如何实现这一目标。

1. Lefrançois、Maxime 和 Antoine Zimmermann。 “支持 RDF 和 SPARQL 中的任意自定义数据类型。”欧洲语义网会议。 Springer, Cham，2016 年。(https://www.emse.fr/~zimmermann/Papers/eswc2016.pdf)