Σημασιολογική προσέγγιση στην ανάπτυξη συστημάτων γεωπυλών: εφαρμογή στη διαχείριση δασικών πυρκαγιών

Abstract

This dissertation presents a novel approach in the development of geoportals. The novelty of this approach is the fact that it exploits the semantic organization of the available metadata in order to provide high level semantic and querying navigation mechanisms when users search for data of interest. Unlike conventional searching methods based on keywords, which often hinder users to find useful information, this approach exploits the Semantic Web technology to efficiently find desired information sets. The conceptual relationships at the ontology level are translated, in a transparent way to the user, in hyperlinks that connect the semantically associated information through the graphical interface of the geoportal. Thus, while users navigate in the system, this navigation progresses with the semantic organization provided that helps finding the desired information in a more effective way. The utilization of appropriate ontologies provides the necessary conceptual framework to confront the problems of diversity and semantic heterogeneity of data that complicate the process of their consolidation and internal utilization. The application of the semantic geoportal on forest fire management aspires to be a focal point of integration and management of a very large amount of information, contributing in this way to the dissemination of knowledge and to the preparedness of the operational stakeholders. The abstraction of the approach enables the easy development of semantic geoportals for different fields of knowledge. Therefore, it can be applied in any field of geographic information, if the necessary ontologies have been developed that will form and exploit the semantics of the available information.

Στην παρούσα διδακτορική διατριβή παρουσιάζεται μια καινοτόμα προσέγγιση στην ανάπτυξη συστημάτων γεωπυλών. Η καινοτομία της προσέγγισης εντοπίζεται στο γεγονός ότι αξιοποιεί τη σημασιολογική οργάνωση των διαθέσιμων μεταδεδομένων για την εξερεύνηση επιθυμητών πληροφοριών μέσα από μηχανισμούς σημασιολογικής και χωρικής πλοήγησης. Οι συμβατικές τεχνικές αναζήτησης σε συστήματα γεωπυλών στηρίζονται στη σύνθεση επερωτήσεων με λέξεις κλειδιά ή στον καθορισμό κριτηρίων φιλτραρίσματος. Έτσι όμως πολλές φορές τα αποτελέσματα αναζήτησης δεν είναι τα επιθυμητά, αφού οι διάφοροι φορείς που συνεισφέρουν στο διαμοιρασμό των πληροφοριών ενδεχομένως να αντιλαμβάνονται με διαφορετικό τρόπο το νόημα της διακινούμενης πληροφορίας. Η σημασιολογική ετερογένεια κάνει τις συμβατικές τεχνικές αναζήτησης να έχουν χαμηλή ανάκληση, δηλαδή να μην υπολογίζεται το σύνολο των σχετικών πόρων και χαμηλή ακρίβεια, δηλαδή ορισμένα από τα αποτελέσματα που υπολογίζονται να μην σχετίζονται σημασιολογικά με την εκάστοτε αναζήτηση. Εκτός από τα προβλήματα λόγω της σημασιολογίας της διακινούμενης πληροφορίας οι συμβατικές μέθοδοι αναζήτησης σε συστήματα γεωπυλών συχνά δυσκολεύουν τους χρήστες στην εύρεση των πληροφοριών που επιθυμούν, αφού προϋποθέτουν την εξοικείωσή τους με το εκάστοτε πεδίο εφαρμογής. Πολλές φορές οι χρήστες αδυνατούν να προβλέψουν είτε πόσα κριτήρια πρέπει να συμπληρώσουν είτε πώς μια αλλαγή σε μια συνθήκη φιλτραρίσματος θα επηρεάσει τα αποτελέσματα της αναζήτησης. Τα αποτελέσματα παρουσιάζονται τις περισσότερες φορές σε μια μορφή λίστας όπου πρέπει οι ίδιοι να κρίνουν για κάθε πόρο ξεχωριστά αν ανήκει ή όχι στις πληροφορίες που επιθυμούν. Αντίθετα, στην παρούσα εργασία η αναζήτηση των πληροφοριών γίνεται μέσα από την πλοήγηση σε επίπεδο σημασιολογικό και χωρικό, κάτι που επιτρέπει την εξερεύνηση των διαθέσιμων πληροφοριών ακόμα και στην περίπτωση που ο χρήστης έχει μια ασαφή εικόνα για το τι ακριβώς ψάχνει. Εφαρμογή της μεθοδολογίας που ακολουθήθηκε αποτελεί η σημασιολογική γεωπύλη διαχείρισης φυσικών κινδύνων με έμφαση στις δασικές πυρκαγιές. Η επιλογή του συγκεκριμένου πεδίου έγινε λαμβάνοντας υπόψη την αναγκαιότητα για την ολοκληρωμένη ανάλυση και διεπιστημονική προσέγγιση στη διαχείριση των δασικών πυρκαγιών. Η σημασιολογική γεωπύλη διαχείρισης δασικών πυρκαγιών φιλοδοξεί να αποτελεί κομβικό σημείο ενοποίησης και διαχείρισης ενός πολύ μεγάλου όγκου πληροφοριών, συνεισφέροντας ως βασικό μέσο διάχυσης της σχετικής γνώσης. Η γενικότητα της προσέγγισης επιτρέπει την ανάπτυξη σημασιολογικών γεωπυλών για διαφορετικά πεδία γνώσης. Έτσι, μπορεί να εφαρμοστεί σε οποιοδήποτε γεωγραφικό πεδίο εφαρμογών, αρκεί να αναπτυχθούν οι κατάλληλες οντολογίες που θα διαμορφώνουν και θα αξιοποιούν τη σημασιολογία των διαθέσιμων πληροφοριών.