Knowledge Graph · Administrative Division

考虑时空特征及演化关系的
行政区划知识图谱构建

Semantic Representation of Spatiotemporal Evolution

王春玲 · 诸云强 · 王曙 等
中国科学院地理科学与资源研究所
2026年1月

行政区划管理面临的挑战

行政区划是行政管理、资源配置和社会经济统计的基础单元

频繁调整导致名称、类型、代码及空间范围不断变化

增加了跨年度统计分析和历史追溯的难度,对区域规划和政策实施造成挑战

传统GIS的局限性

📄

非结构化表达

文献、纸质地图等形式,缺乏语义关联

⚙️

静态数据格式

Shapefile、GDB等,难以动态反映演变过程

🔍

推理能力不足

在空间推理查询等AI任务中应用受限

行政区划单元四级体系

省级行政区划单元

• 省

• 自治区

• 直辖市

• 特别行政区

地级行政区划单元

• 地级市

• 地区

• 自治州

• 盟

县级行政区划单元

• 县、市辖区、自治县

• 县级市

• 旗、自治旗

• 特区、林区

乡级行政区划单元

• 乡、镇、街道

• 苏木

• 民族乡、民族苏木

• 区公所

行政区划的时空特征

时间特征与关系

时间特征

• 成立时间

• 变更时间

• 撤销时间

• 时间跨度

时间关系

拓扑关系:重合、包含、相交、相邻

距离关系:时间间隔量化

顺序关系:早于、迟于

演变关系:更名、划入、划出等

空间特征与关系

空间特征

• 空间范围坐标

• 行政中心坐标

• 面积

空间关系

拓扑关系:重合、包含、相邻、相离

方向关系:四/八/十六方位

距离关系:欧氏距离、曼哈顿距离

六大沿革关系类型

📝

名称变更

地理位置相同,名称发生变化

🔄

行政类型调整

级别或类型调整(如县改区)

🔢

区划代码变更

唯一标识代码的调整

➡️

划入

区域并入其他行政单元

⬅️

划出

区域从原单元分离

🗺️

空间范围变化

边界调整导致范围变化

行政区划本体模型

Administrative Division Ontology (ADO)

四元组表达模型

K = {S, P, O | T} | {S, Pn, Pv | T}

S (Subject)

行政区划单元

P (Predicate)

关系或属性

O (Object)

另一单元或属性值

T (Time)

时间维度

六大属性类组

标识属性:代码、名称等

空间属性:坐标、面积等

信息属性:邮编、区号等

管理属性:行政级别等

时间属性:成立、变更时间

统计属性:人口、GDP等

五大关系类型

空间关系:拓扑、方位、距离

构成关系:隶属、包含

时间关系:沿革、演变

语义关系:同义、别名

关联关系:外部实体关联

知识图谱构建成果

26,269

节点数量

行政区划实体

406,744

三元组数量

关系与属性

33,507

沿革事件

演变记录

75年

时间跨度

1949-2023

核心应用场景

时空演变查询

基于Neo4j图数据库,实现行政区划历史演变的高效查询与追溯

跨时空逻辑推理

通过图推理算法,发现隐含的行政区划演变规律与知识

跨年度统计数据矫正

解决因行政区划调整导致的统计口径不一致问题

核心技术优势

🎯

语义一致性

基于OWL 2本体,实现统一语义化表达

🔗

关系表达力

突破传统GIS,形式化表达复杂演变关系

智能推理

支持跨时空逻辑推理与知识发现

研究创新与意义

方法创新

提出"主-谓-宾-时间"四元组表达框架,系统定义行政区划单元的概念、属性和关系

技术突破

采用空间叠加与属性匹配方法,自动识别六大类沿革事件

应用价值

区域规划、政策实施、统计分析提供历史追溯与决策支持

借鉴意义

为其他地理实体的复杂时空知识建模提供参考范式