Η ΔΙΑΛΕΙΤΟΥΡΓΙΚΟΤΗΤΑ ΣΤΗ ΓΕΩΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ. Κόκλα Μαργαρίτα* & Κάβουρας Μαρίνος

Transcript

1 ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΕΤΑΙΡΕΙΑ ΓΕΩΓΡΑΦΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΩΝ 1ο Πανελλήνιο Συνέδριο "Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών - Δυνατότητες και Εφαρμογές, Προοπτικές και Προκλήσεις" Η ΔΙΑΛΕΙΤΟΥΡΓΙΚΟΤΗΤΑ ΣΤΗ ΓΕΩΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ Κόκλα Μαργαρίτα* & Κάβουρας Μαρίνος Εργαστήριο Χαρτογραφίας Τμήμα Αγρονόμων Τοπογράφων Μηχανικών Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Ηρώων Πολυτεχνείου 9, Πολυτεχνειούπολη Ζωγράφου, Αθήνα Τηλ: /2731, Fax: mkokla/mkav@survey.ntua.gr Λέξεις κλειδιά: διαλειτουργικότητα, σημασιολογική ενοποίηση, ετερογένειες, Δίκτυα Εννοιών. 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Τις δύο τελευταίες δεκαετίες, τα Συστήματα Γεωγραφικών Πληροφοριών έχουν υιοθετηθεί ευρέως για την υποστήριξη εφαρμογών στον πολεοδομικό και χωροταξικό σχεδιασμό, στη γεωργία, στη δασολογία, στην παρακολούθηση των περιβαλλοντικών αλλαγών και σε άλλα επιστημονικά πεδία. Όμως, οι περισσότερες από αυτές τις εφαρμογές δημιουργήθηκαν απομονωμένα με την ανεξάρτητη συλλογή, αποθήκευση, ανάλυση και απόδοση των χωρικών δεδομένων. Σήμερα, ένας συνεχώς αυξανόμενος αριθμός γεω-χωρικών εφαρμογών απαιτούν πληροφορίες οι οποίες βρίσκονται διασκορπισμένες σε διάφορα ανεξάρτητα ΣΓΠ, αφού η ανταλλαγή πληροφοριών είναι δυνατόν να βελτιώσει τη λήψη αποφάσεων και να μειώσει το κόστος συλλογής δεδομένων. Η εξασφάλιση μιας θεσμικής, οικονομικής και τεχνικής πλατφόρμας για την ανταλλαγή πληροφοριών είναι ένας από τους κυριότερους αντικειμενικούς σκοπούς των υποδομών χωρικών δεδομένων. Η διαλειτουργικότητα (interoperability) είναι ένας νέος όρος στη Γεωπληροφορική και γενικότερα στην τεχνολογία των πληροφοριών, ο οποίος αναφέρεται στην ικανότητα δύο ή περισσότερων συστημάτων για ανταλλαγή και αμοιβαία χρήση χωρικών δεδομένων. Η διαλειτουργικότητα ενσωματώνει διαφορετικές έννοιες (Goodchild κ.α., 1997), όπως την ανοικτή βιομηχανία λογισμικού, δηλαδή την ελεύθερη δημοσίευση των εσωτερικών δομών των δεδομένων, ώστε οι χρήστες να έχουν τη δυνατότητα δημιουργίας εφαρμογών που συνενώνουν τμήματα λογισμικού από διαφορετικά πακέτα. Το Open GIS Consortium (OGC) ενισχύει αυτήν την τάση παρέχοντας το πλαίσιο για την ανάπτυξη λογισμικού με σκοπό την πρόσβαση και επεξεργασία γεωγραφικών δεδομένων από διάφορες πηγές σε μια «ανοιχτή» τεχνολογία πληροφοριών. Επιπλέον, διαλειτουργικότητα σημαίνει ελεύθερη ανταλλαγή δεδομένων μεταξύ διαφορετικών συστημάτων και απλοποίηση των πολύπλοκων μορφών και προτύπων, καθώς και της αλληλεπίδρασης του χρήστη με το σύστημα. Η διαλειτουργικότητα σχετίζεται άμεσα με πολλές πρόσφατες εξελίξεις στην τεχνολογία των πληροφοριών και στα ΣΓΠ. Τα κατανεμημένα συστήματα (distributed systems), οι ψηφιακές βιβλιοθήκες (digital libraries), το Διαδίκτυο και οι εφαρμογές του είναι κάποιες από τις τεχνολογικές εξελίξεις που διευκολύνουν τη μεταφορά

2 δεδομένων και λογισμικού με την επίλυση τεχνικών θεμάτων, όπως η συμβατότητα των μορφών, η ανάπτυξη κοινών γλωσσών ή διεπαφών για όλα τα συστήματα και η απαλλαγή του χρήστη από τις λεπτομέρειες της εφαρμογής. Όμως σε αντίθεση με τα τεχνικά προβλήματα που είναι ευκολότερο να επιλυθούν, η επίτευξη της διαλειτουργικότητας προϋποθέτει την επίλυση και άλλων προβλημάτων που σχετίζονται με το σημασιολογικό επίπεδο των δεδομένων και αναφέρονται στην ικανότητα μεταφοράς δεδομένων μεταξύ συστημάτων με διαφύλαξη της σημασίας τους. Επιπλέον, η ανταλλαγή και ενοποίηση πληροφοριών μεταξύ διαφορετικών συστημάτων σχετίζεται και απαιτεί την επίλυση θεσμικών προβλημάτων που επηρεάζονται από οικονομικά, νομικά και οργανωτικά θέματα. Στην εργασία αυτή παρουσιάζονται οι σύγχρονες εξελίξεις της διαλειτουργικότητας στη Γεωπληροφορική, καθώς και οι μέθοδοι για την επίτευξή της που έχουν αναπτυχθεί στο Ε.Μ.Π. 2. ΔΙΑΛΕΙΤΟΥΡΓΙΚΟΤΗΤΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΓΕΩΓΡΑΦΙΚΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΩΝ 2.1 Ανταλλαγή Πληροφοριών σε μια Υποδομή Γεωγραφικών Πληροφοριών Η παροχή συστημάτων και μηχανισμών για τη μεταφορά των πληροφοριών συνδέεται στενά με τις Υποδομές Γεωγραφικών Πληροφοριών (ΥΓΠ). Οι ΥΓΠ μπορούν να περιγραφούν ως ένα σύνολο θεσμικών, τεχνικών και οικονομικών διακανονισμών για τη διάθεση κατάλληλων, ενημερωμένων και ενοποιημένων πληροφοριών, έγκαιρα και με οικονομικά ανεκτό κόστος. Τα προβλήματα που σχετίζονται με την ανταλλαγή πληροφοριών σε μια ΥΓΠ (Bishr, 1998; Goodchild κ.α., 1997)εντάσσονται σε δύο κύριες κατηγορίες: Πολιτικά, θεσμικά και οικονομικά προβλήματα που αναφέρονται για παράδειγμα σε νομικά θέματα (π.χ., copyright), οργανωτικά θέματα και σε κανόνες πρόσβασης στα δεδομένα. Τεχνικά προβλήματα που ενσωματώνουν δύο διαφορετικές πλευρές, την αρχιτεκτονική του συστήματος (system architecture) και το σχεδιασμό των δεδομένων (data modeling). Η αρχιτεκτονική του συστήματος επικεντρώνεται στην αλληλεπίδραση μεταξύ των διαφορετικών στοιχείων ενός συστήματος και επιχειρεί να επιλύσει προβλήματα ασυμβατότητας μεταξύ κατανεμημένων συστημάτων πληροφοριών, όσον αφορά τη λειτουργία, τις πλατφόρμες, το περιβάλλον αλληλεπίδρασης και τα πρωτόκολλα επικοινωνίας. Από την άλλη πλευρά, ο σχεδιασμός των δεδομένων επικεντρώνεται στην επίλυση διαφορών μεταξύ των εννοιολογικών και λογικών μοντέλων των βάσεων δεδομένων των συστημάτων.

3 2.2 Επίπεδα Διαλειτουργικότητας Παρά το σαφή ορισμό της, η διαλειτουργικότητα χρησιμοποιείται συχνά, για να υποδηλώσει διαφορετικά πράγματα. Η έννοια της διαλειτουργικότητας που χρησιμοποιείται από σχεδιαστές δικτύων, σχεδιαστές λειτουργικών συστημάτων και μηχανικούς λογισμικών και εφαρμογών αποκτά διαφορετικά νοήματα. Όπως φαίνεται και στο Σχήμα 1, υπάρχουν έξι επίπεδα διαλειτουργικότητας ανάμεσα σε δύο ή περισσότερα χωρικά κατανεμημένα ανεξάρτητα ΣΓΠ (Bishr, 1998). Το χαμηλότερο επίπεδο διαλειτουργικότητας αναφέρεται στα πρωτόκολλα δικτύων, ενώ στο υψηλότερο επίπεδο βρίσκεται η διαλειτουργικότητα μεταξύ εφαρμογών. Σημασι ολογί α Μοντέλο Δε δομέ ν ων ΣΔΒΔ Αρχεί α Χωρι κών Δε δομέ ν ων Υλι κό & Λει τουργι κό Σύστημα Πρ ωτ όκολλα Δι κτ ύ ων Σύστημα Α Δ Ι Α Λ Ε Ι Τ Ο Υ Ρ Γ Ι Ο Τ Η Τ Α Σημασι ολογί α Μοντέλο Δε δομέ ν ων ΣΔΒΔ Αρχεί α Χωρι κών Δε δομέ ν ων Υλι κό & Λει τουργι κό Σύστημα Πρ ωτ όκολλα Δι κτ ύ ων Σύστημα Β Σχήμα 1. Επίπεδα διαλειτουργικότητας Στο επίπεδο των πρωτοκόλλων δικτύων, οι χρήστες επικοινωνούν χωρίς καμιά άμεση υπηρεσία από τα απομακρυσμένα ΣΓΠ (π.χ., TELNET), δηλαδή οι χρήστες εισάγονται σε ένα απομακρυσμένο σύστημα (host), χωρίς να γνωρίζουν το πρωτόκολλο δικτύου που αυτό υποστηρίζει. Το δεύτερο επίπεδο παρέχει ένα ανώτερο πρωτόκολλο δικτύου, όπου οι χρήστες συνδέονται με τον κεντρικό υπολογιστή (host) και αλληλεπιδρούν με αυτόν ανεξάρτητα από το λειτουργικό σύστημα. Για παράδειγμα, στο πρωτόκολλο FTP, οι χρήστες συνδέονται και αλληλεπιδρούν με τον κεντρικό υπολογιστή (host) με τη βοήθεια των εντολών που παρέχει το πρωτόκολλο. Το τρίτο επίπεδο διαλειτουργικότητας επιλύει αυτό το πρόβλημα. Οι χρήστες «κατεβάζουν» αρχεία σε μια μορφή και το σύστημα αυτόματα την αναγνωρίζει και συνεπώς τη μετατρέπει σε μορφή αναγνωρίσιμη από το σύστημα του χρήστη. Κάποια σύγχρονα λογισμικά ΣΓΠ παρέχουν δυνατότητες επικοινωνίας στο τέταρτο επίπεδο, δηλαδή οι χρήστες έχουν τη δυνατότητα να θέτουν ερωτήσεις στα απομακρυσμένα συστήματα χρησιμοποιώντας τη δική τους τοπική γλώσσα ερωτήσεων. Επίσης, έχουν τη δυνατότητα να αναλύουν και να αποδίδουν γραφικά τα

4 απομακρυσμένα σύνολα δεδομένων. Παρ όλα αυτά, οι χρήστες πρέπει να γνωρίζουν, τόσο τα μοντέλα δεδομένων, όσο και τις σημασιολογίες των απομακρυσμένων Β.Δ. Στο πέμπτο επίπεδο διαλειτουργικότητας, ορίζεται ένα μοναδικό γενικό μοντέλο δεδομένων, το οποίο αποτελεί αφαίρεση όλων των υποκείμενων βάσεων δεδομένων. Με αυτόν τον τρόπο, οι ερωτήσεις στέλνονται στο γενικό μοντέλο. Παρόλο που οι χρήστες έχουν τη δυνατότητα να θέτουν ερωτήσεις στις απομακρυσμένες βάσεις δεδομένων, γνώση των σημασιολογιών τους είναι απαραίτητη, αφού δύο ΣΓΠ είναι δυνατόν να έχουν τα ίδια μοντέλα δεδομένων, αλλά να διαφέρουν ως προς τις σημασιολογίες τους. Σκοπός του έκτου επιπέδου της διαλειτουργικότητας είναι η εξασφάλιση επικοινωνίας μεταξύ απομακρυσμένων ΣΓΠ χωρίς να απαιτείται γνώση των υποκείμενων σημασιολογιών τους. Ουσιαστικά, το υψηλότερο επίπεδο διαλειτουργικότητας αναφέρεται στη σύνδεση και επικοινωνία διαφορετικών εφαρμογών με διαφορετικές αντιλήψεις του χώρου, διαφορετικές αναπαραστάσεις, διαφορετικά σχήματα και επομένως διαφορετικές σημασιολογίες. Η ετερογένεια στο επίπεδο των εφαρμογών συνιστά σημασιολογικό πρόβλημα και οφείλεται στις διαφορετικές ερμηνείες των χωρικών δεδομένων που καταγράφονται στις βάσεις δεδομένων. Καθένα από τα παραπάνω επίπεδα διαλειτουργικότητας αντιστοιχεί σε ένα ευρύ τεχνολογικό πεδίο. Επομένως, η πρόοδος της τεχνολογίας μπορεί να βελτιώσει τη διαλειτουργικότητα. Όμως, προς το παρόν, δεν υπάρχει γνωστό ΣΓΠ που να παρέχει διαλειτουργικότητα στο πέμπτο ή έκτο επίπεδο. 2.3 Μορφές Ετερογένειας Στα ΣΓΠ υπάρχουν διαφορές στην αντίληψη των πραγματικών φαινομένων, στον τρόπο κατηγοριοποίησής τους, αλλά και στην αναπαράστασή τους σε μια βάση δεδομένων χρησιμοποιώντας το κατάλληλο συντακτικό. Έτσι, σε σχέση με το πρόβλημα του σχεδιασμού των δεδομένων, προκύπτουν ετερογένειες, η επίλυση των οποίων είναι απαραίτητη, προκειμένου να επιτευχθεί η διαλειτουργικότητα μεταξύ διαφορετικών εφαρμογών ΣΓΠ. Στη βιβλιογραφία υπάρχουν διάφοροι τρόποι κατηγοριοποίησης των ετερογενειών που προκύπτουν μεταξύ δύο ή περισσότερων συστημάτων πληροφοριών (Batini κ.α., 1986; Bishr κ.α., 1997; Bishr, 1998; Pitoura κ.α., 1995; Reddy κ.α., 1994; Spaccapietra κ.α., 1992). Στην παρούσα εργασία υιοθετείται η παρακάτω κατηγοριοποίηση: Συντακτική ετερογένεια (syntactic heterogeneity): κάθε βάση δεδομένων μπορεί να υλοποιείται με διαφορετικό ΣΔΒΔ (π.χ., σχεσιακό ή αντικειμενοστραφές). Η συντακτική ετερογένεια σχετίζεται εξίσου και με τις διαφορετικές γεωμετρικές αναπαραστάσεις των γεωγραφικών αντικειμένων, π.χ. αναπαραστάσεις raster και vector. Σχηματική ετερογένεια (schematic heterogeneity): αντικείμενα σε μια βάση δεδομένων θεωρούνται ως ιδιότητες σε μια άλλη ή κατηγορίες αντικειμένων έχουν διαφορετικές ιεραρχίες γενίκευσης και συνένωσης, παρόλο που περιγράφουν τα ίδια πραγματικά φαινόμενα.

5 Σημασιολογική ετερογένεια (semantic heterogeneity): αποτελεί την κυριότερη πηγή των περισσότερων προβλημάτων ανταλλαγής δεδομένων (Bishr κ.α., 1997; Bishr κ.α., 1998; Frank & Raubal, 1998; Nyerges, 1989a; Nyerges, 1989b; Ram & Park, 1996; Shepherd, 1991; Townshend, 1991; Yuan, 1997). Οφείλεται κυρίως στην πολυπλοκότητα των γεωγραφικών πληροφοριών και στις διαφορές στον τρόπο που διαφορετικές εφαρμογές αντιλαμβάνονται, μοντελοποιούν και αναπαριστούν τα ίδια πραγματικά φαινόμενα. Για παράδειγμα η διεύθυνση Δημοσίων Έργων του ΥΠΕΧΩΔΕ ενδιαφέρεται για το οδικό δίκτυο και συγκεκριμένα για τον αριθμό των λωρίδων, τον τύπο των διασταυρώσεων και την κυκλοφοριακή κίνηση στους οδικούς άξονες. Αντίθετα, το ενδιαφέρον για το οδικό δίκτυο μιας εταιρίας μάρκετινγκ είναι διαφορετικό και εστιάζεται κυρίως στους δρόμους ως διευθύνσεις υποψήφιων πελατών. Έτσι, για τις δύο περιπτώσεις, το οδικό δίκτυο εξυπηρετεί διαφορετικούς σκοπούς. Γι αυτό το λόγο, δεν υπάρχει κοινή βάση ορισμών μεταξύ τους. Αυτή η μορφή σημασιολογικής ετερογένειας καλείται γνωστική ετερογένεια (cognitive heterogeneity). Η δεύτερη μορφή σημασιολογικής ετερογένειας καλείται ονομαστική ετερογένεια (naming heterogeneity) και περιλαμβάνει τα ομώνυμα και τα συνώνυμα. Τα ομώνυμα αντιστοιχούν στις περιπτώσεις όπου το ίδιο όνομα αποδίδεται σε διαφορετικές έννοιες, ενώ τα συνώνυμα αναφέρονται στις περιπτώσεις, όπου η ίδια έννοια περιγράφεται από διαφορετικά ονόματα. Για παράδειγμα, «υγρή ζώνη» και «ποταμός» είναι δύο διαφορετικά ονόματα που αποδίδονται στην ίδια οντότητα. Η ονομαστική ετερογένεια μπορεί να διορθωθεί με απλή αντιστοίχηση με τη χρήση ενός λεξικού συνωνύμων. Αντίθετα, η γνωστική ετερογένεια είναι πιο δύσκολο να επιλυθεί, ιδιαίτερα όταν δεν υπάρχει ένα ελάχιστο σύνολο κοινών ορισμών. Αυτό οφείλεται στη δυσχέρεια σύλληψης και περιγραφής του ρόλου και του ορισμού των πραγματικών φαινομένων και αναπαράστασης τους σε μια βάση δεδομένων. Συνοπτικά, η σημασιολογική ετερογένεια προκύπτει από διαφορές όσον αφορά τον ορισμό των κατηγοριών, το σύνολο των χαρακτηριστικών που αποδίδονται σε καθεμιά και τη γεωμετρική περιγραφή τους. 3. ΜΙΑ ΝΕΑ ΜΕΘΟΔΟΣ ΔΙΑΛΕΙΤΟΥΡΓΙΚΟΤΗΤΑΣ Διαφορετικοί φορείς (π.χ., οικονομικοί, κοινωνικοί, περιβαλλοντικοί), αναλαμβάνουν έργα που περιλαμβάνουν ανταλλαγή χωρικών δεδομένων. Συνεπώς, η σύνδεση των ΣΓΠ που χρησιμοποιούν αυτοί οι φορείς (τα περισσότερα από τα οποία αναφέρονται και σε διαφορετικές κλίμακες) προϋποθέτει τη συνένωση των σχημάτων ταξινόμησης για την ανταλλαγή δεδομένων σε σημασιολογικό επίπεδο. Το αντικείμενο της παρούσας εργασίας είναι η ενοποίηση διαφορετικών σχημάτων ταξινόμησης που δημιουργήθηκαν και χρησιμοποιούνται από διαφορετικούς φορείς (π.χ., ΟΚΧΕ, ΕΣΥΕ, Υπουργείο Γεωργίας, ΥΠΕΧΩΔΕ, ΕΕ), προκειμένου να προκύψει ένα τελικό ενοποιημένο σχήμα που θα εκφράζει τη σημασιολογική συσχέτιση των αρχικών σχημάτων. Με αυτόν τον τρόπο, οι φορείς θα είναι σε θέση να ανταλλάσσουν χωρικά δεδομένα μεταξύ τους διατηρώντας τη σημασία τους και παράλληλα να διαφυλάσσουν την αυτονομία των δικών τους σχημάτων ταξινόμησης.

6 Για το σκοπό αυτό, αναπτύχθηκε μια σαφής και συστηματική μεθοδολογία για την ενοποίηση πολλαπλών σχημάτων ταξινόμησης. Η μεθοδολογία ονομάζεται Χωρικά Δίκτυα Εννοιών (Spatial Concept Lattices) και βασίζεται στη μαθηματική θεωρία της Τυποποίησης Εννοιολογικής Ανάλυσης (Formal Concept Analysis). Η θεωρία της Τυποποίησης Εννοιολογικής Ανάλυσης (Wille, 1992) χρησιμοποιεί τα Δίκτυα Εννοιών (Concept Lattices) για τη μαθηματική έκφραση της ταξινόμησης των αντικειμένων και των χαρακτηριστικών τους, καθώς και των διασυνδέσεων μεταξύ των κατηγοριών αντικειμένων. H επίδειξη της εφαρμογής της μεθοδολογίας γίνεται με ένα παράδειγμα που περιλαμβάνει την ενοποίηση τριών ανεξάρτητων σχημάτων ταξινόμησης: Την ιεραρχική ονοματολογία CORINE Land Cover (CORINE Land Cover- Technical Guide, 1994) που αναφέρεται σε κλίμακες 1: : , Tην ονοματολογία του DIGEST (DIGEST Standards Specification, DGIWG, 1997) για γεωγραφικά αντικείμενα που απευθύνεται σε διάφορες κλίμακες, και Την ταξινόμηση χρήσεων γης που χρησιμοποιείται από τον Οργανισμό Κτηματολογίου και Χαρτογραφήσεων Ελλάδας (Τεχνικές Προδιαγραφές του Ελληνικού Κτηματολογίου, ΟΚΧΕ, 1996) για την καταγραφή χρήσεων ακινήτων για το κτηματολόγιο σε κλίμακες 1: : Η μεθοδολογία των Χωρικών Δικτύων Εννοιών τυποποιείται με έναν αλγόριθμο που ολοκληρώνεται σε δύο κύρια βήματα. Στο πρώτο βήμα πραγματοποιείται η ενοποίηση των διαφορετικών θεμάτων που αντιπροσωπεύουν τα αρχικά σχήματα ταξινόμησης σε ένα ενοποιημένο θέμα. Σε αυτό το στάδιο, είναι απαραίτητος ο προσδιορισμός των ομοιοτήτων και η επίλυση των ετερογενειών μεταξύ των αρχικών σχημάτων ταξινόμησης. Επομένως, τα αρχικά σχήματα ταξινόμησης αναλύονται στις υποκατηγορίες και στα χαρακτηριστικά που τα αποτελούν, προκειμένου να προσδιοριστούν οι αντιστοιχίες και οι επικαλύψεις μεταξύ τους. Στο δεύτερο βήμα δημιουργείται το Δίκτυο Εννοιών του ενοποιημένου θέματος με εφαρμογή της θεωρίας της Τυποποίησης Εννοιολογικής Ανάλυσης. Το Δίκτυο Εννοιών του ενοποιημένου θέματος είναι ουσιαστικά το τελικό ιεραρχικό σχήμα ταξινόμησης. Αυτό είναι δυνατόν να βελτιστοποιηθεί σύμφωνα με διάφορα κριτήρια (Schmitt & Saake, 1997). H διαδικασία βελτιστοποίησης περιλαμβάνει λειτουργίες όπως αφαίρεση κατηγοριών, οριζόντια ή κάθετη συγχώνευση κατηγοριών, διαίρεση κατηγοριών και αφαίρεση πολλαπλών εξειδικεύσεων, οι οποίες στοχεύουν στη βελτίωση του ιεραρχικού σχήματος. Το Σχήμα 2 απεικονίζει ένα απόσπασμα του τελικού ιεραρχικού σχήματος. Η μεθοδολογία των Χωρικών Δικτύων Εννοιών μπορεί να αξιοποιηθεί περαιτέρω για την ανάπτυξη μιας βάσης δεδομένων πολλαπλών κλιμάκων και θεμάτων, παρέχοντας αναπαραστάσεις των γεωγραφικών δεδομένων σε διαφορετικά επίπεδα χωρικής και θεματικής ανάλυσης. Η ενοποίηση διαφορετικών υπαρχόντων σχημάτων ταξινόμησης που αντιστοιχούν σε διαφορετικά επίπεδα λεπτομέρειας και η σύνδεση εκείνων των αναπαραστάσεων που αντιστοιχούν στο ίδιο φαινόμενο επιτρέπει την επαναχρησιμοποίηση των δεδομένων και τη διαλειτουργικότητα μεταξύ των αναπαραστάσεων (Devogele κ.α., 1997). Το τελικό ιεραρχικό σχήμα που προκύπτει από τη μεθοδολογία των Χωρικών Δικτύων Εννοιών λειτουργεί ως οδηγός για τον καθορισμό της κατάλληλης ταξινόμησης για μια

7 C1 ΓΕΩΡΓΙΚΕΣ ΠΕΡΙΟΧΕΣ C3 Καλλιέργεια C2 Αρόσιμη γη C4 Μόνιμες καλλιέργειες C6 Μη αρδεύσιμη αρόσιμη γη C7 Μόνιμα αρδευόμενη γη C8 Ορυζώνες C5 Οπωροφόρα/ Καρποφόρα C12 Αμπελώνες C13 Ελαιώνες C10 Εσπεριδοειδή C11 Άλλη δενδρώδης Σχήμα 2. Απόσπασμα του τελικού ιεραρχικού σχήματος συγκεκριμένη κλίμακα. Έτσι, δεδομένης της κλίμακας και του θέματος της εφαρμογής, προσδιορίζονται οι κατηγορίες που πρέπει να χρησιμοποιηθούν. Η προσέγγιση αυτή μπορεί να αποτελέσει τη βάση για την ανάπτυξη μιας δυναμικής διαδικασίας γενίκευσης/ εξειδίκευσης στην οθόνη. Με σμίκρυνση ή μεγέθυνση, μεταβάλλεται το σχήμα ταξινόμησης και το αντίστοιχο υπόμνημα. Οι μεγάλες κλίμακες επιτρέπουν την απεικόνιση περισσότερων κατηγοριών. Όσο όμως η κλίμακα μειώνεται, οι θεματικές κατηγορίες ελαττώνονται (Σχ. 3). Έτσι, οι χρήστες που κάνουν σμίκρυνση ή μεγέθυνση σε ένα δυναμικό περιβάλλον, αντιλαμβάνονται μόνο εκείνες τις κατηγορίες που είναι κατάλληλες για το συγκεκριμένο επίπεδο λεπτομέρειας. Επιπλέον, έχουν τη δυνατότητα να μεταβαίνουν δυναμικά τόσο σε διαφορετικά επίπεδα λεπτομέρειας, ανάλογα με την κλίμακα που απαιτεί η εφαρμογή, όσο και σε διαφορετικά θέματα με την εναλλαγή των παραμέτρων της κλίμακας και του θέματος. 4. ΕΠΙΛΟΓΟΣ Ένας συνεχώς αυξανόμενος αριθμός εφαρμογών απαιτούν δεδομένα που βρίσκονται διασκορπισμένα σε διάφορα ανεξάρτητα ΣΓΠ. Το γεγονός αυτό οδήγησε σε εκτεταμένες ερευνητικές προσπάθειες στον τομέα της διαλειτουργικότητας. Η διαλειτουργικότητα παρέχει το μέσο για την ενοποίηση ετερογενών βάσεων δεδομένων και την ανταλλαγή πληροφοριών μεταξύ κατανεμημένων ΣΓΠ. Οι σημασιολογικές ετερογένειες αποτελούν το κυριότερο πρόβλημα κατά τη συνένωση πληροφοριών που προέρχονται από διαφορετικούς φορείς. Οφείλονται στις διαφορές στον τρόπο που διαφορετικά επιστημονικά πεδία, διαφορετικές εφαρμογές, κλπ. περιγράφουν τα ίδια πραγματικά φαινόμενα.

8 For the 1: 5,000 scale Urban Fabric Continuous Urban Fabric Discontinuous Urban Fabric Secondary Sector Processing industry Fabrication industry Associated industrial structures Tertiary Sector Commerce Service Culture Sport and Leisure Facilities Single-family house Apartment building Single-family house Apartment building Processing plant Oil/Gas facilities Works Blast furnace Social service-administration Bank-Office-Enterprise Hotel-Restaurant Health Education-Science Sport Leisure 500 m Artificial Vegetated Areas Green, urban areas For the 1: 10,000 scale Urban Fabric Continuous Urban Fabric Discontinuous Urban Fabric Secondary Sector Processing industry Fabrication industry Associated industrial structures Processing plant Oil/Gas facilities Works Blast furnace Tertiary Sector Commerce Service Culture Sport and Leisure Facilities Sport Artificial Vegetated Areas Green, urban areas 500 m For the 1: 50,000 scale Urban Fabric Continuous Urban Fabric Discontinuous Urban Fabric Secondary Sector Processing industry Fabrication industry Associated industrial structures Tertiary Sector Tertiary Sector Artificial Vegetated Areas Green, urban areas 500 m Σχήμα 3. Ελάττωση θεματικών κατηγοριών με μείωση της κλίμακας

9 Τα Χωρικά Δίκτυα Εννοιών είναι μια μεθοδολογία για την ενοποίηση διαφορετικών σχημάτων ταξινόμησης που δημιουργήθηκαν και χρησιμοποιούνται από διαφορετικούς φορείς. Βασίζεται στη μαθηματική θεωρία της Τυποποίησης Εννοιολογικής Ανάλυσης για την ταξινόμηση των εννοιών. Η μεθοδολογία εφαρμόστηκε στην περίπτωση ενοποίησης τριών ταξινομήσεων κάλυψης/χρήσης γης που επιδεικνύουν διαφορές, όχι μόνο στην κλίμακα, αλλά και στα επίπεδα χωρικής και θεματικής ανάλυσης. Το τελικό ενοποιημένο σχήμα εκφράζει τη σημασιολογική συσχέτιση των αρχικών σχημάτων ταξινόμησης. Επιπλέον, μπορεί να αξιοποιηθεί για τη δημιουργία μιας βάσης δεδομένων πολλαπλών κλιμάκων και θεμάτων παρέχοντας τη βάση για την ανάπτυξη μιας δυναμικής διαδικασίας γενίκευσης. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ Batini, C., M. Lenzerini, & S.B. Navathe (1986) A Comparative Analysis of Methodologies for Database Schema Integration, ACM Computing Surveys, Τόμος 18-4: Bishr, Y. A., H. Pundt, W. Kuhn, M. Molenaar, & M. Radwan (1997) Probing the Concept of Information Communities- A Road Towards Semantic Interoperability, INTEROP 97 Conference, Santa Barbara. URL: Bishr, Y., M. Radwan, & M. Molenaar (1998) Aspects of Interoperability: A GII perspective, 1 st AGILE Conference, ITC, Enschede, The Netherlands. Bishr, Y (1998) Overcoming the semantic and other barriers to GIS interoperability, Int. J. of Geographical Information Science, Τόμος 12-4: , Fisher P., Armstrong M., & Lees B. CORINE Land Cover-Technical Guide (1994), Published by the European Commission, EUR EN, Luxembourg. Devogele T., J. Trevisan, and L. Raynal (1997) Building a multi-scale database with scale-transition relationships, in Advances in GIS research II (Proceedings of the Seventh International Symposium on Spatial Data Handling), M.J. Kraak, M. Molenaar (eds.), Taylor & Francis: London. Digital Geographic Information Working Group (DGIWG). (1997) Digital Geographic Information Exchange Standard (DIGEST) Standards Specification, Part 4, Edition 2.0, NIMA. Frank, A.U., & M. Raubal (1998) Specifications for Interoperability: Formalizing Image Schemata for Geographic Space, Internal Report, Technical University of Vienna, Department of Geoinformation. URL: ftp://gi27.geoinfo.tuwien.ac.at/frank/2800_image_schemata.ps Goodchild, M. F., M. Egenhofer, & R. Fegeas (1997) Interoperating GISs, Report of a Specialist Meeting Held under the Auspices of the Varenius Project Panel on Computational Implementations of Geographic Concepts, Santa Barbara. Nyerges, T. (1989) Schema integration analysis for the development of GIS databases, Int. J. Geographical Information Systems, Τόμος 3-2: Nyerges, T. (1989) Information Integration for Multipurpose Land Information Systems, URISA Journal, Τόμος 1-1:27-38.

10 Οργανισμός Κτηματολογίου και Χαρτογραφήσεων Ελλάδος, Υπουργείο Περιβάλλοντος, Χωροταξίας και Δημοσίων Έργων. (1996) «Τεχνικές Προδιαγραφές του Ελληνικού Κτηματολογίου». Pitoura, E., O. Bukhres, & A. Elmagarmid (1995) Object Orientation in Multidatabase Systems, ACM Computing Surveys, Τόμος 27-2: Ram, S., & J. Park (1996) Modeling Spatial and Temporal Semantics in a Large Heterogeneous GIS Database Environment, Proc. 2 nd Americas Conference on Information Systems (AIS 96), Phoenix, Arizona. Reddy, M.P., B.E. Prasad, P.G. Reddy, & A. Gupta (1994) A Methodology for Integration of Heterogeneous Databases, IEEE Transactions on Knowledge and Data Engineering, Τόμος 6-6: Schmitt, I., & G. Saake (1997) Merging Inheritance Hierarchies for Schema Integration based on Concept Lattices, Technical Report, Faculty of Information, University of Magdeburg. Shepherd, I.D.H. (1991) Information Integration and GIS, Geographical Information Systems Principles and Applications, Τόμος 1: , D.J. Maguire, M.F. Goodchild, D.W. Rhind (eds.), Longman: London. Spaccapietra, S., C. Parent, and Y. Dupont (1992) Model Independent Assertions for Integration of Heterogeneous Schemas, VLDB Journal, Τόμος 1-1: Townshend, J.R.G. (1991) Environmental Databases and GIS, Geographical Information Systems Principles and Applications, Τόμος 2: , D.J. Maguire, M.F. Goodchild, D.W. Rhind (eds.), Longman: London. Wille, R. (1992) Concept Lattices and Conceptual Knowledge Systems, Computers and Mathematics with Applications, Τόμος : Yuan, M. (1997) Development of a Global Conceptual Schema for Interoperable Geographic Information, INTEROP 97 Conference, Santa Barbara. URL: