Ανάπτυξη μεθόδων και τεχνικών απόκτησης γεωγραφικής γνώσης

Abstract

The topic of the present dissertation is the development of methods and techniques for geographic knowledge acquisition. Initially, a survey is performed to review the work in progress regarding related fields such as geographical knowledge representation, natural language processing and controlled languages, information visualization and especially spatialization. In following, three novel methods and techniques are introduced. The first involves the creation of a new controlled language, which is used to derive spatial knowledge from geospatial databases in both human familiar and effective way. The purpose is to overcome the difficulties arising from the learning of specialized and hard to manipulate languages in order to formulate search queries. The second method consists in the creation of semantic labels for clusters of geographic concepts described by natural language definitions. The aim is to create labels by taking advantage of the semantic information immanent in the definitions of geographic concepts instead of resorting to external information. The resulting labels are structured so as to epitomize the meaning of the clusters and be readily understood by users in the context of semantic-based applications. The forth section of the dissertation concerns the field of information visualization and spatialization. It tackles both the issue of granularity and the way it is handled by existing spatialization methods. A new spatialization technique is introduced and integrated into a prototyping spatialization environment for representing, exploring, and extracting knowledge from large sets of multidimensional data at different levels of granularity, by making use of kernel density estimation and spatial metaphors.

Το θέμα της παρούσας διδακτορικής διατριβής είναι η ανάπτυξη μεθόδων και τεχνικών απόκτησης γεωγραφικής γνώσης. Για την επίτευξη του στόχου αυτού, ανασκοπείται η πρόοδος σε συναφείς τομείς όπως είναι η αναπαράσταση γεωγραφικής γνώσης, η επεξεργασία φυσικής γλώσσας, η δημιουργία και χρήση ελεγχόμενων γλωσσών, η οπτικοποίηση πληροφοριών και ειδικότερα η χωρικοποίηση. Ακολούθως, εισάγονται τρεις καινοτόμες μέθοδοι και τεχνικές. Η πρώτη εξ αυτών στηρίζεται σε μια νέα ελεγχόμενη γλώσσα που επιτρέπει την απόσπαση γνώσης από βάσεις γεωχωρικών δεδομένων, με τρόπο αποτελεσματικό και ταυτόχρονα οικείο προς τον άνθρωπο. Στη συνέχεια, εισάγεται μια μέθοδος παραγωγής σημασιολογικών επιγραφών για ομάδες γεωγραφικών εννοιών οι οποίες περιγράφονται από ορισμούς σε φυσική γλώσσα. Αξιοποιώντας τη γνώση που εμπεριέχεται στους ίδιους τους ορισμούς και όχι σε εξωτερικές πηγές, η μέθοδος δημιουργεί σημασιολογικές επιγραφές που μοιάζουν με ορισμούς διατυπωμένους σε φυσική γλώσσα και που συνοψίζουν το περιεχόμενο των ορισμών των γεωγραφικών εννοιών κάθε ομάδας. Ακολούθως, η διδακτορική διατριβή εξετάζει ένα πρόβλημα που άπτεται του πεδίου της οπτικοποίησης πληροφοριών και ειδικότερα της χωρικοποίησης. Το πρόβλημα αυτό έγκειται στην απεικόνιση πολυδιάστατων πληροφοριών σε χώρους περιορισμένων διαστάσεων, όπως είναι ο γεωγραφικός, κάνοντας χρήση ειδικών τεχνικών προβολής και κατάλληλων χωρικών μεταφορών. Εισάγεται νέα τεχνική που αντιμετωπίζει το ζήτημα της χωρικοποίησης πληροφοριών σε πολλά επίπεδα λεπτομέρειας, η οποία ενσωματώνεται σ’ ένα πρωτότυπο γραφικό περιβάλλον που επιτρέπει την εξόρυξη γνώσης από συλλογές πολυδιάστατων πληροφοριών μεγάλου όγκου. Στο περιβάλλον αυτό, η νέα τεχνική χωρικοποίησης παράγει τρισδιάστατες επιφάνειες κάνοντας χρήση της μεταφοράς του τοπίου πληροφοριών, για την ανάδειξη ομάδων όμοιων πληροφοριών, και της μεταφοράς της ομαλότητας του τοπίου πληροφοριών, για την αναπαράσταση πολλών επιπέδων λεπτομέρειας.