Page 85 - 2024年第55卷第1期

水 利 学 报

２０２４年 １月 ＳＨＵＩＬＩ ＸＵＥＢＡＯ 第 ５５卷 第 １期

文章编号：０５５９ － ９３５０（２０２４）０１ － ００８０ － １２

水文模型知识图谱构建与应用

周逸凡 １，２ ，段 浩 １，２ ，赵红莉 １，２ ，赵慧子 １，２ ，李 豪 １，２ ，韩 昆 １
（１．中国水利水电科学研究院，北京 １０００３８；２．水利部数字孪生流域重点实验室，北京 １０００３８）

摘要：针对水利垂直领域缺少知识组织和结构化表达的场景案例，以及通用知识抽取模型在水利垂直领域中难以
达到预期精度等问题，本文以水文模型方案推荐为例，提出了知识图谱的构建框架与流程，构建了包含模型继承
发展关系、应用流域、模型精度等内容的知识模型，形成基于期刊文献类非结构化数据源的多策略知识抽取方
法，以及实体对齐与知识融合的规则与方法等。对水文模型领域期刊文献进行了知识抽取、融合，构建水文模型
知识图谱实例，共包含节点实体 １４２９８个，属性实体 ３９１３３个，关系 ３６２５４条，实体识别的准确率、召回率、
Ｆ１值均在 ９０％以上。对建立的图谱实例进行了可视化表达和知识应用，结果表明：该图谱实现了基于期刊文献
的水文模型知识快速采集学习、组织管理，支持模型检索推荐，提高了水文模型知识的发现与使用能力，对相似
场景的水利知识图谱构建具有参考价值。
关键词：知识图谱；水文模型；知识抽取；知识应用
中图分类号：ＴＰ３９１ ｄｏｉ：１０．１３２４３?ｊ．ｃｎｋｉ．ｓｌｘｂ．２０２３０３９５
文献标识码：Ａ

１ 研究背景

数据急剧增长后，如何高效获取、管理和利用知识逐渐成为热点问题。知识图谱以图结构存储知
识，将对象或概念通过关系相互连接，从关联的角度分析问题，提供了一种更好的组织、管理和理解
海量信息的能力 ［１］ ，响应了信息化快速发展背景下人们对知识储存与知识表现形式的更高需求。知识
图谱具有很强的知识组织关联、更新维护、可视化表达等能力。专业领域的知识图谱可以辅助相关领
域的复杂问题分析或提供决策支持等服务，其在医药 ［２］ 、电力 ［３］ 、军事 ［４］ 、智能制造 ［５］ 及水利 ［６ － ８］ 等
领域都有成功应用的案例。知识图谱技术在水利领域的应用，可以有效地组织和关联水利知识，进一
步增强对水利知识查询、检索的服务能力。
知识图谱在水利领域的研究可以分为两个阶段，早期是文献知识图谱，这类图谱基于文献计量学
表达科学知识 的发 展进 程与结 构关 系，实 现知识 脉 络 的 梳 理 与 研 究 热 点 的 分 析，如 水 文 化 变 迁 研
究 ［９］ 、水生态文明热点分析 ［１０］ 、水资源管理研究趋势分析 ［１１］ 等。这类知识图谱仅表达文献主题词热
点、作者等信息时空分布与发展，难以实现更深层次水利领域知识的可视化表达与应用。随着知识图
谱技术的发展，研究者开始探索基于已有关系型数据库抽取整合水利对象数据，构建水利对象关联关
系知识图谱，实现水利对象的可视化表达与关联分析等应用。如曾晓玲等 ［１２］ 以黄河水利委员会资源整
合成果中的黄河水利大数据数据库为例构建黄河流域知识图谱为各项业务提供决策支持；冯钧等 ［１３］ 以
现有关系型数据库中的水利对象数据为例，实现水利信息知识图谱的构建与检索应用；张焱等 ［１４］ 基于
整合的水利对象数据构建开发了智慧水利一张图系统，完成了水利多要素信息的多视角查询，与水利
业务互联互通；段浩等 ［６］ 将各类水利业务与学科知识数据，进行多源异构实体融合，形成水利综合知

收稿日期：２０２３ － ０７ － ０３
基金项目：科技创新 ２０３０重大项目（２０２１ＺＤ０１１３６０２）；中国工程科技知识中心项目（ＣＫＣＥＳＴ － ２０２１ － ２ － １２，ＣＫＣＥＳＴ － ２０２２ － １ － ３５）
作者简介：周逸凡（ ２０００ － ），硕士生，主要从事水利信息化研究。Ｅ － ｍａｉｌ：１２１９８２９１５２＠ｑｑ．ｃｏｍ
通信作者：赵红莉（１９７３ － ），正高级工程师，主要从事水利信息化和水资源遥感研究。Ｅ － ｍａｉｌ：ｚｈａｏｈｌ＠ｉｗｈｒ．ｃｏｍ
— ８ ０ —