农业科学数据本体网络系统研发

doi:10.19788/j.issn.2096-6369.000083

农业大数据学报 ›› 2025, Vol. 7 ›› Issue (2): 201-212.doi: 10.19788/j.issn.2096-6369.000083

农业科学数据本体网络系统研发

陈晓静¹^,²^,⁴(), 赵晓燕¹^,²^,⁴(), 贺子康¹^,²^,⁴, 林佳¹^,²^,⁴, 李佳乐¹^,²^,⁴, 申家炜¹^,²^,⁴, 樊景超¹^,²^,³, 闫燊³^,⁴, 王健¹^,²^,⁴, 张建华¹^,²^,⁴^,^*(), 周国民²^,⁴^,⁵^,⁶^,^*()

1.中国农业科学院农业信息研究所，北京 100081
2.三亚中国农业科学院国家南繁研究院，海南三亚 572024
3.中国农业科学院作物科学研究所，北京100081
4.国家农业科学数据中心，北京 100081
5.农业农村部南京农业机械化研究所，南京 210014
6.中国农业科学院西部农业研究中心，新疆昌吉 831100

收稿日期:2024-11-13 接受日期:2025-04-10 出版日期:2025-06-26 发布日期:2025-06-23
通讯作者: 周国民，E-mail：zhouguomin@caas.cn；
张建华，E-mail：zhangjianhua@caas.cn。
作者简介:陈晓静，E-mail：82101225580@caas.cn；
共同第一作者赵晓燕，E-mail：zhaoxiaoyan812@163.com。
基金资助:
国家重点研发计划(2022YFF0711805);国家重点研发计划(2022YFF0711801);中国农业科学院创新工程(CAAS-ASTIP-2024-AII);三亚中国农业科学院国家南繁研究院南繁专项(YBXM2409);三亚中国农业科学院国家南繁研究院南繁专项(YBXM2410);中央级公益性科研院所基本科研业务费专项(JBYW-AII-2024-05);天池英才引进计划

Research and Development of Agricultural Science Data Ontology Network System

CHEN XiaoJing¹^,²^,⁴(), ZHAO XiaoYan¹^,²^,⁴(), HE ZiKang¹^,²^,⁴, LIN Jia¹^,²^,⁴, LI JiaLe¹^,²^,⁴, SHEN JiaWei¹^,²^,⁴, FAN JingChao¹^,²^,³, YAN Shen³^,⁴, WANG Jian¹^,²^,⁴, ZHANG JianHua¹^,²^,⁴^,^*(), ZHOU GuoMin²^,⁴^,⁵^,⁶^,^*()

1. Institute of Agricultural Information, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China
2. Nanfan Research Institute, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Sanya 572024, Hainan, China
3. Institute of Crop Sciences, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China
4. National Agriculture Science Data Center, Beijing 10081, China
5. Nanjing Institute of Agricultural Mechanization, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Nanjing 210014, China
6. Western Research Institute, CAAS, Changji 831100, Xinjiang, China

Received:2024-11-13 Accepted:2025-04-10 Published:2025-06-26 Online:2025-06-23

摘要/Abstract

摘要：

农业科学数据本体网络的构建是农业科学数据分析挖掘的重要内容。它可以将分散在不同数据库、不同格式的数据进行集成，将不同领域的数据进行关联和整合，形成更全面的数据池，支持跨领域跨学科数据的自动分析挖掘，发现隐藏的知识、模式和趋势。本研究构建了包含农业、作物、基因、序列等相关28个农业科学数据本体的数据库，制定了农业科学数据本体存储标准，搭建了基于HugeGraph图数据库的农业科学数据本体网络，建立“数据集-数据记录-信息实体”映射关系机制，并且设计了农业科学数据本体网络系统技术框架。系统实现了自动化导入、自动管理和本体网络可视化等功能，突破当前农业本体数量多、数据量大、缺少专有系统进行管理等突出问题，研发了集大规模多格式农业科学数据本体导入、本体管理、本体内和跨本体映射关系编辑、本体网络可视化等四大类功能于一体的农业科学数据本体网络系统，有力提升了农业科学数据本体管理能力，支撑海量数据资源高效语义关联发布以及跨领域跨学科的数据自动聚合，为农业科学数据在线分析挖掘奠定了基础。

关键词: 农业科学数据, 农业科学数据本体库, 农业科学数据本体网络, 农业科学数据本体网络系统, 本体网络可视化

Abstract:

The construction of agricultural science data ontology network is an important part of agricultural science data analysis and mining. It can integrate data scattered in different databases and different formats, correlate and integrate data from different fields to form a more comprehensive data pool, support automatic analysis and mining of cross-domain and interdisciplinary data, and discover hidden knowledge, patterns and trends. In this paper, a database of 28 agricultural science data ontologies related to agriculture, crops, genes, and sequences is constructed, the storage standard of agricultural science data ontology is formulated, the agricultural science data ontology network based on the HugeGraph graph database is built, the mapping relationship mechanism of "data set-data record-information entity" is established, and the technical framework of agricultural science data ontology network system is designed. The system realizes the functions of automatic import, automatic management and ontology network visualization, breaks through the outstanding problems such as the large number of agricultural ontologies, the large amount of data, and the lack of proprietary systems for management, and develops an agricultural scientific data ontology network system that integrates four major functions, such as large-scale multi-format agricultural scientific data ontology import, ontology management, ontology and cross-ontology mapping relationship editing, and ontology network visualization, which effectively improves the management ability of agricultural scientific data ontology. It supports the efficient semantic association and release of massive data resources and the automatic aggregation of cross-domain and interdisciplinary data, which lays the foundation for online analysis and mining of agricultural scientific data.

Key words: agricultural science data, agricultural science data ontology library, agricultural science data ontology network, agricultural science data ontology network system, ontology network visualization

陈晓静, 赵晓燕, 贺子康, 林佳, 李佳乐, 申家炜, 樊景超, 闫燊, 王健, 张建华, 周国民. 农业科学数据本体网络系统研发[J]. 农业大数据学报, 2025, 7(2): 201-212.

CHEN XiaoJing, ZHAO XiaoYan, HE ZiKang, LIN Jia, LI JiaLe, SHEN JiaWei, FAN JingChao, YAN Shen, WANG Jian, ZHANG JianHua, ZHOU GuoMin. Research and Development of Agricultural Science Data Ontology Network System[J]. Journal of Agricultural Big Data, 2025, 7(2): 201-212.

图/表 12

表1

表2

表3

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参考文献 19

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英文名称	中文名称	数据格式
OBO Metadata Ontology	OBO 元数据本体(OMO)	obo
Sequence Ontology	序列本体(SO)	obo
Gene Ontology	基因本体(GO)	obo
ChEBI Ontology	生化实体(CHEBI)	obo
Protein Ontology	蛋白质本体(PRO)	obo
Cell Ontology	细胞本体(CL)	obo
Anatomical Entity Ontology	解剖实体本体(AEO)	obo
Plant Ontology	植物本体(PO)	obo
Environment Ontology	环境本体(ENVO)	obo
Plant Experimental Conditions Ontology	植物实验条件本体(PECO)	obo
Agronomy Ontology	农学本体(AGRO)	owl
Small-scale fisheries & aquaculture ontology	小规模渔业和水产养殖本体	owl
Phenotype And Trait Ontology	表型和性状本体(PATO)	obo
Trait Ontology	特质本体(TO)	obo
Animal Trait Ontology for Livestock	牲畜的动物性状本体(ATOL)	owl
Food Ontology	食品本体(FOODON)	owl
Compositional Dietary Nutrition Ontology	组合膳食营养本体(CDNO)	obo
SEONT	农业住户调查本体	obo
EMBRACE Data and Methods Ontology (EDAM)	生物科学数据分析和数据管理的综合本体（EDAM）	obo
An ontology of core ecological entities	核心生态实体的本体(ecocore)	obo
Soil food web ontology	土壤食物网本体(SFWO)	obo
Relation Ontology	关系本体（RO）	obo
Bioinformatics Web Services ontology	生物信息学 Web 服务本体（OBIWS）	owl
Environment Ontology for Livestock	畜牧业环境本体(EOL)	owl
Flora Phenotype Ontology	菌群表型本体(FLOPO)	owl
Livestock Breed Ontology	牲畜品种本体（LBO）	obo
Livestock Product Trait Ontology	畜产品性状本体（LPT）	obo
Plant Stress Ontology	植物胁迫本体(PSO)	obo

属性名称	数据类型	说明
Vertex_ID	Int	术语编号
ontology_id	Text	原始编码
name	Text	术语名称
subset	Text	子集
is_obsolete	Text	是否过时
def	Text	定义
synonym	Text	同义词
xref	Text	外部参照
comment	Text	注释
alt_id	Text	可替代术语（可跨本体）
created_by	Text	创建作者
creation_date	Text	创建日期
consider	Text	可参考术语
replaced_by	Text	被术语替代
namespace	Text	命名空间
namezh	Text	中文名称
defzh	Text	中文定义
property_value	Text	属性值
disjoint_from	Text	完全不重叠术语

关系	关系描述
determined_by	表示一个实体的特征或状态是由另一个实体决定的
develops_from	表示一个实体是从另一个实体发展而来的
has_part	表示一个实体是另一个实体的一部分
has_quality	表示一个实体具有某种属性
intersection_of	表示一个实体是两个或多个其他实体的交集
is_a	表示一个类是另一个类的子类
negatively_regulates	表示一个实体负向调节另一个实体的行为或过程
occurs_in	表示一个过程发生在特定的环境中
only_in_taxon	表示一个实体仅存在于某个分类群中
part_of	表示一个实体是另一个实体的一部分
positively_regulates	表示一个实体正向调节另一个实体的行为或过程
regulates	表示一个实体调节另一个实体的行为或过程，但不具体说明是正向还是负向调节
disjointWith	表示两个类之间没有交集，即它们是互斥的
subClassOf	表示一个类是另一个类的子类，与is_a 关系相同

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[1]	李佳乐, 林佳, 贺子康, 王健, 张建华, 周国民. 农业科学数据在线分析挖掘平台设计与应用[J]. 农业大数据学报, 2025, 7(2): 183-192.
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