ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΓΕΩΓΡΑΦΙΚΩΝ ΟΝΤΟΛΟΓΙΩΝ Τοµαή Ελένη* 1 και Κάβουρας Μαρίνος Εργαστήριο Χαρτογραφίας, Τµήµα Αγρονόµων και Τοπογράφων Μηχανικών Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Ηρώων Πολυτεχνείου 9, Τ.Κ 15780 Πολυτεχνειούπολη Ζωγράφου, Τηλ: (010) 7722706, e-mail: etomai@mail.ntua.gr ΠΕΡΙΛΗΨΗ Η πολυπλοκότητα που παρουσιάζει ο γεωγραφικός χώρος, ως προς το πλήθος και τη µορφή των αντικειµένων του, αλλά και ως προς τις µεταξύ τους σχέσεις, αντικατοπτρίζεται στην δυσκολία δηµιουργίας βάσεων χωρικών δεδοµένων. Τα κριτήρια βάσει των οποίων ο χώρος ταξινοµείται στα διαφορετικά αντικείµενα, και ο τρόπος µε τον οποίο προσδίδονται θεµατικές ιδιότητες σε αυτά παραµένει ασαφής. Έτσι, τα τελευταία χρόνια έχει αναπτυχθεί η θεωρία της Τυπικής Οντολογίας (formal ontology), η οποία έρχεται να δώσει απάντηση στο ζήτηµα της ταξινόµησης, µέσω ενός µηχανισµού αφαίρεσης που µπορεί σηµασιολογικά να ταξινοµήσει τα γεωγραφικά αντικείµενα που µας πλαισιώνουν. ΛΕΞΕΙΣ-ΚΛΕΙ ΙΑ Γεωγραφικές οντότητες, οντολογία, κατηγοριοποίηση, ταυτότητα, ιδιότητες, ασάφεια. 1.ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΕΝΝΟΙΑ ΤΗΣ ΟΝΤΟΛΟΓΙΑΣ 1.1 Ορισµός της Φιλοσοφικής και Υπολογιστικής Οντολογίας Ένας ορισµός της οντολογίας ως προς την φιλοσοφική πλευρά του όρου, είναι (Webster s Third New International Dictionary): 1. Η επιστήµη που µελετά την ύπαρξη, ειδικότερα ένας κλάδος της µεταφυσικής σχετικός µε την φύση και τις σχέσεις των όντων. 2. Ένα ιδιαίτερο σύστηµα σύµφωνα µε το οποίο εξετάζονται τα προβλήµατα της φύσης. Όµως εκτός της φιλοσοφικής διάστασης της λέξης οντολογία, υπάρχει και η διάσταση της επιστήµης των υπολογιστών και συγκεκριµένα του κλάδου της Τεχνητής Νοηµοσύνης, η οποία αναφέρει ότι: Οντολογία είναι η θεωρία που αφορά στα είδη των οντοτήτων και ειδικότερα των αφηρηµένων εννοιών που γίνονται δεκτές σε µία γλώσσα υπολογιστικού συστήµατος. Εκτός από τον ορισµό που υπάρχει στην λεξικογραφία, θα µπορούσε κανείς να πει ότι ο όρος Οντολογία για την επιστήµη της Τεχνητής Νοηµοσύνης προσδιορίζεται ως: Ο σαφής προσδιορισµός ενός εννοιολογικού συλλογισµού (Gruber 1995). Επειδή, ο εννοιολογικός συλλογισµός είναι η αποσπασµατική, απλοποιηµένη θεώρηση του φυσικού κόσµου τον οποίο θέλει να αναπαραστήσει µια βάση γνώσης, η Οντολογία λειτουργεί ως µηχανισµός συγκεκριµενοποίησης ο οποίος καθορίζει το λεξιλόγιο της βάσης γνώσης. Όµως ένας εννοιολογικός συλλογισµός εκτός από αποσπασµατική θεώρηση που είναι, φέρει και διαφορετικά επίπεδα ανάλυσης ανάλογα 1 Η Ελένη Τοµαή χρηµατοδοτείται εν µέρει από το πρόγραµµα ενίσχυσης της βασικής έρευνας «Θαλής» του ΕΜΠ, για τα έτη 2002-2003.
με τον τρόπο θεώρησης του, ένας καλύτερος ορισμός είναι ο εξής: μια οντολογία είναι μια σαφής, μερική περιγραφή ενός εννοιολογικού συλλογισμού. 1.2 Σκοπός της Οντολογίας και Χρησιμότητά της στις Βάσεις Δεδομένων Αντικειμενικός σκοπός της οντολογίας είναι η διερεύνηση των εννοιολογικών συλλογισμών που εμπλέκονται στο άκουσμα και την χρήση μιας λέξης και ο τελικός ενστερνισμός της ουσιαστικής υπόστασης που διαφοροποιεί αυτή την λέξη νοηματικά και παράλληλα την οντότητα την οποία αυτή υποδηλώνει από παρεμφερή εννοιολογικά μορφήματα. Η χρησιμότητα της οντολογίας στην δημιουργία μεγάλων βάσεων δεδομένων έγκειται στην ικανότητά της να συνενώσει δεδομένα τα οποία προέρχονται από διαφορετικές πηγές σε ένα μόνο σύστημα. Σε κάθε τομέα όπως και στην περίπτωση των χωρικών δεδομένων, διαφορετικές βάσεις χρησιμοποιούν τον δικό τους τρόπο κατηγοριοποίησης και αποθήκευσης των οντοτήτων από τις οποίες αυτές αποτελούνται. Επιπλέον, διαφορετικές βάσεις χρησιμοποιούν την ίδια περιγραφική λέξη αλλά με διαφορετικό νόημα. Και σε αυτήν την περίπτωση η οντολογία έρχεται να δώσει λύση με το να παρέχει έναν σαφή ορισμό της σημασίας των οντοτήτων και των σχέσεων μεταξύ τους. Η χρησιμότητα της οντολογίας στην δημιουργία μεγάλων βάσεων δεδομένων έγκειται στην ικανότητά της να συνενώσει δεδομένα τα οποία προέρχονται από διαφορετικές πηγές σε ένα μόνο σύστημα. Σε κάθε τομέα όπως και στην περίπτωση των χωρικών δεδομένων, διαφορετικές βάσεις χρησιμοποιούν τον δικό τους τρόπο κατηγοριοποίησης και αποθήκευσης των οντοτήτων από τις οποίες αυτές αποτελούνται. Επιπλέον, διαφορετικές βάσεις χρησιμοποιούν την ίδια περιγραφική λέξη αλλά με διαφορετικό νόημα. Και σε αυτήν την περίπτωση η οντολογία έρχεται να δώσει λύση με το να παρέχει έναν σαφή ορισμό της σημασίας των οντοτήτων και των σχέσεων μεταξύ τους. Έτσι, για να συνταχθεί μια γεωγραφική οντολογία, η οποία θα μπορεί να αναπαριστά πέρα από τη γνώση για τον γεωγραφικό χώρο στο παρόν, και τη συμπεριφορά των οντοτήτων στον χώρο, πρέπει να διερευνηθούν οι επιπτώσεις που έχουν οι αλλαγές α)στα τμήματα, β) τη θέση και γ) την τοπολογία των γεωγραφικών αντικειμένων. Αφού αναγνωρισθούν οι αλλαγές και τα αποτελέσματα αυτών, η σημασιολογική ιδιαιτερότητα τους πρέπει να συμπεριληφθεί στην οντολογική ανάλυση, αφού όλες οι αλλαγές σε μια οντότητα δεν είναι της ίδιας σημασίας ούτε του ίδιου βαθμού. Χρειάζεται λοιπόν μια ποιοτική και ποσοτική διαφοροποίηση και ιεράρχηση τους για να μπορούν να αποδοθούν σωστά οι συνέπειες που επιφέρουν στην ταυτότητα των εν λόγω οντοτήτων. Αντιλαμβάνεται λοιπόν, κανείς ότι η έννοια της αλλαγής των γεωγραφικών οντοτήτων εμπεριέχει και την έννοια του χρόνου. Η χρονική διάσταση για τα συστήματα γεωγραφικών πληροφοριών, έχει και αυτή από την πλευρά της, οντολογική σημασία. Και αυτό γιατί είναι συνδεδεμένη με την έννοια της διάρκειας (persistence), η διερεύνηση της οποίας αποτελεί σημαντικό εργαλείο οντολογικής ύπαρξης των οντοτήτων αφού δίνει πληροφορίες για την ουσία τους. Λόγω της ύπαρξης διαφορετικών απόψεων ως προς την διατήρηση ή όχι της ταυτότητας λόγω αλλαγών, η οντολογική έρευνα οφείλει να χρησιμοποιήσει και άλλα
εργαλεία διερεύνησης των γεωγραφικών οντοτήτων, έτσι, οι ιδιότητες των γεωγραφικών αντικειμένων μπορούν να δώσουν απαντήσεις για την ταυτότητα τους αλλά και να χρησιμοποιηθούν ως εργαλεία κατηγοριοποίησής τους. Το πλαίσιο της παρούσας εργασίας αποτελεί μέρος της ευρύτερης οντολογικής έρευνας που γίνεται τα τελευταία δύο χρόνια στο Εργαστήριο Χαρτογραφίας του Ε.Μ.Π. Από τις παραπάνω αναφορές μπορούν να απομονωθούν οι κύριες παράμετροι βάσει των οποίων μελετάται η γεωγραφική οντολογία, και οι οποίες θεωρούνται υπεύθυνες για την οντολογική διερεύνηση των γεωγραφικών οντοτήτων. Αυτές οι παράμετροι είναι: οι ιδιότητες που παρουσιάζουν τα γεωγραφικά αντικείμενα, η ταυτότητα αυτών, ο χρόνος για διαχρονική θεώρηση των γεωγραφικών αντικειμένων και τέλος, ο βαθμός ανάλυσης όσον αφορά τα διαφορετικά συστήματα ταξινόμησης. 2. ΟΝΤΟΛΟΓΙΑ ΤΟΥ ΧΩΡΟΥ 2.1 Γενικά Τα γεωγραφικά αντικείμενα έχουν μια σειρά γνωρισμάτων. Τα ουσιαστικά γνωρίσματα είναι αυτά που επιβάλλουν την ένταξη ενός αντικειμένου στην μια ή την άλλη κατηγορία, ή μήπως λαμβάνονται και άλλα χαρακτηριστικά υπόψη; Από τα παραπάνω, φαίνεται ότι η κατηγοριοποίηση γεωγραφικών οντοτήτων είναι ένα πολυσύνθετο ζήτημα ακόμα και για τους ίδιους τους γεωγράφους. Επειδή, ο γεωγραφικός χώρος είναι το πεδίο δράσης του ανθρώπου, και φυσικά έχει άμεση σχέση με την καθημερινότητά του, η γνωσιακή κατηγοριοποίηση των αντικειμένων του, αποτελεί πρωτεύον μέλημα της Γεωπληροφορικής Οι γεωγραφικές οντολογίες καλούνται να απαντήσουν ερωτήματα όπως: τι είναι η γεωγραφική οντότητα; ποια είναι η σχέση μεταξύ μιας γεωγραφικής οντότητας και μιας χωρικής περιοχής; μπορεί μια γεωγραφική οντότητα να επιβιώσει χωρίς εδαφική περιοχή ή καθορισμένα όρια; μπορεί να επιβιώσει από ριζικές αλλαγές της περιοχής; υπάρχουν σαφή κριτήρια ταυτότητας για τις γεωγραφικές οντότητες; 2.2 Βασικά Ζητήματα Τα βασικά ζητήματα μιας θεωρίας χωρικής αναπαράστασης μπορούν να ενταχθούν σε τέσσερις βασικές κατηγορίες: Χωρικές εκτάσεις και αντικείμενα στον χώρο. Η κοινή λογική διακρίνει όχι μόνο τα αντικείμενα και τα γεγονότα αλλά και τις χωρικές εκτάσεις στις οποίες τοποθετούνται τα αντικείμενα και συμβαίνουν τα γεγονότα. Απόλυτες εναντίον σχεσιακών θεωριών του χώρου. Το ερώτημα εδώ είναι εάν ο χώρος υφίσταται ως ανεξάρτητη οντότητα πάνω από όλα τα αντικείμενα και τις μεταξύ τους χωρικές σχέσεις ή είναι αυτές οι σχέσεις το μόνο γεγονός όσον αφορά τον χώρο; Είδη χωρικών οντοτήτων. Διαφορετικά είδη οντοτήτων έχουν διαφορετικά είδη σχέσεων με τον χώρο. Για παράδειγμα, υλικά αντικείμενα καταλαμβάνουν τον χώρο στον οποίο βρίσκονται με μοναδικό τρόπο (κανένα άλλο αντικείμενο δεν μπορεί να μοιρασθεί αυτόν τον χώρο).
Όρια και ασάφεια. Η κατοχή ενός ορίου είναι δείγμα ατομικότητας. Τα όρια διαχωρίζουν την οντότητα από τα περιβάλλοντα αντικείμενα, και στον τομέα της γεωγραφίας η ύπαρξη ενός πλήρους ορίου είναι το πρωτεύον κριτήριο για την εξατομίκευση μιας αυτόνομης οντότητας. Ωστόσο, τα όρια αποτελούν θα μπορούσε να πει κανείς ένα πλήθος οντολογικών «αινιγμάτων» αφού μερικές φορές αυτά είναι πολύ δύσκολο να εντοπισθούν. Επιπλέον τα αυθύπαρκτα όρια είναι συχνά ασαφή ή ακαθόριστα και μια επαρκής οντολογική θεωρία πρέπει αυτό να το λάβει υπόψη. 2.3 Ταξινομία και Τμημονομία (taxonomy and partonomy) Στο σημείο αυτό, γίνεται ο διαχωρισμός μεταξύ δύο τρόπων οργάνωσης της γνώσης. Ο ένας τρόπος η ταξινομία έχει αναφερθεί και προηγουμένως, αποτελεί μια ιεραρχία που περιέχει τα διάφορα είδη μιας κατηγορίας, διέπεται δηλαδή από την kind-of σχέση. Ο δεύτερος τρόπος είναι αυτός της γνωσιακής τμημονομίας (partonomy) ο οποίος διέπεται από την part-of σχέση και αποτελεί και αυτός μια ιεραρχία. Η χρησιμότητα της ταξινομίας έγκειται στην ικανότητά της να επιβεβαιώνει την τεκμηρίωση των ιδιοτήτων και τον συνυπολογισμό των τάξεων. Αντιθέτως, οι τμημονομίες δεν επιτρέπουν την τεκμηρίωση των ιδιοτήτων, ακόμα δεν είναι σαφές αν επιτρέπουν την τεκμηρίωση partof σχέσεων. Για την σύνταξη οντολογίας των γεωγραφικών οντοτήτων είναι σημαντικό να αναφερθεί ότι τόσο οι χρονικές όσο και οι χωρικές έννοιες συνδέονται με φυσικό τρόπο και με τις τμημονομίες όσο και με τις ταξινομίες. Επίσης, πολύ σημαντικός είναι ο διαχωρισμός μεταξύ γεωγραφικών ταξινομιών και γεωγραφικών τμημονομιών. 2.4 Τα Γεωγραφικά Αντικείμενα Δύο κατηγορίες γεωγραφικών αντικειμένων μπορούν να αναγνωρισθούν, αναλογικά με τον παραδοσιακό διαχωρισμό φυσικής και ανθρώπινης γεωγραφίας. Από την μια υπάρχουν βουνά, ποταμοί, έρημοι. Από την άλλη, υπάρχουν οι κοινωνικοοικονομικές μονάδες: έθνη, πόλεις, οικόπεδα κ.λ.π. Για την δημιουργία μιας βασικής οντολογίας του χώρου, τα γεωγραφικά αντικείμενα θεωρούνται με την στενή έννοια του όρου, δηλαδή συμπεριλαμβάνουν περιοχές, τμήματα γης, υδάτινες επιφάνειες, τοπογραφικά χαρακτηριστικά. Όλα αυτά τα αντικείμενα είναι πολύπλοκα και αποτελούνται από επιμέρους τμήματα. Επίσης τα γεωγραφικά αντικείμενα έχουν όρια, μπορεί να είναι είτε όμορα είτε διαχωρισμένα. Μερικές φορές είναι κλειστά, άλλες ανοιχτά. Εξαιτίας όλων αυτών των διαφοροποιήσεων των ορίων των γεωγραφικών αντικειμένων, μια επαρκής οντολογία αυτών πρέπει να περιέχει μια ποιοτική τοπολογία (qualitative topology), μια θεωρία δηλαδή ορίων και εσωτερικών τμημάτων, σύνδεσης και διαχωρισμού, η οποία ενοποιημένη με την θεωρία του μέρους και του όλου, σχηματίζει μια μεροτοπολογία (Smith 1997). Ένα αντικείμενο θεωρείται ως κλειστό, με την έννοια της μεροτοπολογίας, αν αυτό περιλαμβάνει ως τμήμα το εξωτερικό του όριο. Κατ αντιστοιχία, θεωρείται ως ανοιχτό αν το εξωτερικό του όριο περιλαμβάνεται στο συμπλήρωμά του. Όμως, όσον αφορά τα γεωγραφικά αντικείμενα, ο διαχωρισμός αυτός δεν γίνεται τόσο αβίαστα. Αρκεί να θεωρήσει κανείς το όριο ενός λόφου όταν αυτός καταλήγει σε μια κοιλάδα. Το πού θα
τοποθετήσει κανείς το μεταξύ τους όριο είναι περισσότερο ζήτημα συνθήκης παρά μια επιλογή που υπαγορεύεται από φυσικές ασυνέχειες. Η οριοθέτηση των γεωγραφικών οντοτήτων είναι στην ουσία ένα γνωσιακό ζήτημα στο οποίο εμπλέκεται και η έννοια της ασάφειας, η οποία μελετάται διεξοδικά στο τέταρτο κεφάλαιο της παρούσας εργασίας. 2.5 Τα Όρια των Γεωγραφικών Αντικειμένων Ένας πολύ σημαντικός διαχωρισμός για τα γεωγραφικά αντικείμενα οφείλεται στον διαχωρισμό των ορίων τους σε αυθύπαρκτα ή φυσικά (bona fide) και κατά συνθήκη (fiat). Τα αυθύπαρκτα όρια ενυπάρχουν στα αντικείμενα (π.χ. οι όχθες των ποταμών, η ακτογραμμή κ.λ.π.). Τα όρια αυτά υφίστανται ανεξάρτητα από τις ανθρώπινες δραστηριότητες γιατί αποτελούν ζήτημα ποιοτικών διαφοροποιήσεων ή ασυνεχειών του φυσικού χώρου. Τα κατά συνθήκη όρια από την άλλη, οφείλουν την ύπαρξή τους σε ανθρώπινες αποφάσεις και συνθήκες, σε νόμους ή πολιτικά διατάγματα ή σε γνωσιακά ανθρώπινα φαινόμενα. Τα εθνικά σύνορα αποτελούν τα πιο κλασικό παράδειγμα κατά συνθήκη ορίων. Όμως υπάρχουν είδη χωρικών ορίων τα οποία είναι πολύ δύσκολο να ταξινομηθούν στην μια ή την άλλη κατηγορία. Και αυτό γιατί γεωγραφικά κατά συνθήκη αντικείμενα, έχουν όρια τα οποία προκύπτουν ως συνδυασμός αυθύπαρκτων και κατά συνθήκη στοιχείων. Για παράδειγμα, οι ακτές της Βόρειας θάλασσας είναι αυθύπαρκτα όρια, αλλά η Βόρεια θάλασσα θεωρείται ως κατά συνθήκη αντικείμενο γιατί το σημείο που συναντά τον Ατλαντικό είναι μη φυσικό όριο αλλά καθορισμένο με συνθήκη. Μια άλλη δυσκολία έγκειται σε γεωγραφικά αντικείμενα τα οποία απεικονίζονται με περιοχές οι οποίες δεν είναι σαφώς οριοθετημένες (π.χ. έρημοι, κοιλάδες κ.λ.π.). Από τα παραπάνω προκύπτει ότι, μια ολοκληρωμένη οντολογία επαρκής για την μοντελοποίηση της γεωγραφικής γνώσης πρέπει να συνταχθεί βάσει μιας αμφίπλευρης τοπολογίας. Η τοπολογία αυτή πρέπει να ενστερνίζεται και την θεωρία των αυθύπαρκτων και κατά συνθήκη ορίων αλλά και αυτή των κατά συνθήκη ορίων που δεν βασίζονται σε κλασικές τοπολογικές αρχές. 3. ΟΝΤΟΛΟΓΙΚΑ ΕΡΓΑΛΕΙΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΓΕΩΓΡΑΦΙΚΗ ΑΝΑΠΑΡΑΣΤΑΣΗ 3.1 Θεωρητικά Εργαλεία Σύμφωνα με τα προαναφερθέντα, αναγνωρίζονται τρία βασικά θεωρητικά εργαλεία τα οποία είναι απαραίτητα για τους σκοπούς ανάπτυξης μιας τυποποιημένης οντολογικής θεωρίας χωρικής αναπαράστασης, η οποία με την σειρά της θα αποτελέσει εφαλτήριο για την επίλυση των προβλημάτων της γεωγραφικής αναπαράστασης. Τα βασικά αυτά εργαλεία είναι: η μερολογία (mereology), η θέση (location) και η τοπολογία (topology) (Casati et al., 1998). Στο σχήμα που ακολουθεί δίνονται οι σχέσεις μεταξύ τους. Μερολογία (mereology). Ένας μεγάλος αριθμών των ανθρώπινων συλλογισμών για τον χώρο, περιλαμβάνει μερολογική σκέψη, δηλαδή σκέψη που έχει να κάνει με την σχέση τμημάτων μιας οντότητας. Η κατοχή τμημάτων (parthood) που παρουσιάζουν τα γεωγραφικά αντικείμενα οδηγεί στο συμπέρασμα ότι η χρήση της μπορεί να συμβάλει στην διερεύνηση των κριτηρίων ταυτότητας.
Σχήμα 1. Τα κύρια εργαλεία γεωγραφικής αναπαράστασης που χρησιμοποιεί η οντολογία και οι μεταξύ τους σχέσεις. Η μερολογία βρίσκεται στον αντίποδα της θεωρίας των συνόλων (set theory) και φαίνεται να είναι η καταλληλότερη για την χωρική και γεωγραφική αναπαράσταση. Μπορεί κανείς να εκτιμήσει αυτήν την ικανότητα, όταν σκεφθεί το ζήτημα των κριτηρίων ταυτότητας για τις γεωγραφικές οντότητες. Ας φανταστούμε ότι η Ελλάδα πωλεί ένα νησί του Ιονίου στην Ιταλία. Μετά την πώληση, η Ελλάδα παραμένει η ίδια; Αν οι χώρες θεωρούνται ως σύνολα περιοχών, και ο όρος σύνολα έχει την μαθηματική χροιά της λέξης, τότε μετά την πώληση, η χώρα θεωρείται διαφορετική από πριν αφού τα σύνολα των περιοχών πριν και μετά δεν έχουν τα ίδια στοιχεία. Αν όμως οι χώρες θεωρούνται ως μερολογικά συνονθυλεύματα, τότε τα επιεικέστερα κριτήρια ταυτότητας που ισχύουν για αυτά, επιτρέπουν την συνεχιζόμενη ύπαρξη των γεωγραφικών αντικειμένων ακόμα και μετά την απώλεια ορισμένων τμημάτων τους. Η μερολογία λοιπόν, είναι μια θεωρία γύρω από την σχέση είναι "μέρος/ τμήμα του" (is a part of). Η σχέση αυτή για να είναι πλήρης πρέπει να περιέχει και την χρονική παράμετρο. Από τα παραπάνω, προκύπτει ότι, η μερολογία μπορεί να αποτελέσει σημαντικό εργαλείο για την γεωμετρική θεώρηση των γεωγραφικών αντικειμένων αφού είναι σε θέση να δώσει πληροφορίες για την έκταση αυτών, μια πολύ χρήσιμη πληροφορία για τις βάσεις χωρικών δεδομένων. Από την άλλη πλευρά όμως, αυτή από μόνη της δεν βοηθά στην σημασιολογική εξέταση της εκάστοτε οντότητας. Αν οι μερολογικές σχέσεις που διέπουν μια οντότητα σε μια δεδομένη χρονική στιγμή, αλλάξουν δεν σημαίνει ότι η οντότητα χάνει τα κριτήρια ταυτότητας και αλλάζει σημασιολογικά. Η έρευνα μας στην γεωγραφική οντολογία έχει δείξει ότι υπάρχουν όρια στην απώλεια τμημάτων των οντοτήτων έτσι ώστε να μην χάσουν αυτές την ταυτότητά τους. Θέση. Μια γενική θεωρία της χωρικής θέσης χρειάζεται γα να επιτρέψει την διερεύνηση της σχέση μεταξύ μιας γεωγραφικής οντότητας και της θέσης που αυτή
καταλαμβάνει στον χώρο. Αυτή η σχέση δεν επηρεάζει την ταυτότητα π.χ. ένα έθνος ή ένα κράτος δεν ταυτίζεται με την χωρική θέση που καταλαμβάνει. Επιπλέον, δύο ή περισσότερες διακριτές γεωγραφικές οντότητες μπορούν να μοιράζονται, την ίδια θέση την ίδια χρονική στιγμή, για παράδειγμα, η πόλη του και η πολιτεία του Αμβούργου. Με την βοήθεια της μερολογίας, το σύνολο των χωρικών σχέσεων μπορεί να επεκταθεί ως εξής:!" Πλήρης θέση (η Θράκη είναι πλήρως τοποθετημένη στην περιοχή που είναι ακριβώς τοποθετημένη η Ελλάδα).!" Μερική θέση (η περιφέρεια Δυτικής Ελλάδας είναι μερικώς τοποθετημένη στην περιοχή που είναι ακριβώς τοποθετημένη η Πελοπόννησος).!" Σύμπτωση (είναι η σχέση που συνδέει διαφορετικές οντότητες που μοιράζονται την ίδια τοποθεσία). Σχηματικά οι χωρικές αυτές σχέσεις αποδίδονται ως εξής: α) Ακριβής Θέση β) Μερική Θέση γ) Σύμπτωση Σχήμα 2. Συνδυασμός θέσης και μερολογίας Τοπολογία. Πολλές γεωγραφικές οντότητες δεν αποτελούνται μόνο από ένα μέρος ούτε είναι ενωμένες, η μερολογία από μόνη της δεν είναι σε θέση να δώσει λύση στην οντολογική ανάλυση τέτοιων οντοτήτων. Επιπλέον, δεν μπορεί να ερμηνεύσει βασικές χωρικές σχέσεις όπως την σχέση συνέχειας μεταξύ δύο όμορων αντικειμένων (χωρών, οικοπέδων, περιοχές πόλεων), ή την σχέση μεταξύ δύο αντικειμένων εκ των οποίων το ένα περιβάλλει το άλλο. Για να δοθεί μια πλήρης εκτίμηση τέτοιων σχέσεων, οι οποίες υπερβαίνουν τις απλές σχέση μέρους/ όλου, και για να διασφαλισθεί η σημασιολογική διαφάνεια και υπολογιστική λειτουργικότητα που πρεσβεύει η οντολογική θεωρία, χρειάζεται να ληφθεί υπόψη, η έννοια της τοπολογίας. Όπως αναφέρθηκε, η έννοια του ορίου είναι πολύ σημαντική για την οντολογία του χώρου, και αυτή ή έννοια είναι τοπολογικής φύσεως. Ωστόσο, η διαφορά μεταξύ αυθύπαρκτων και κατά συνθήκη ορίων, αναγκάζει τον ενστερνισμό δύο ειδών τοπολογικής θεωρίας. Τέλος αξίζει να αναφερθεί ότι όλα τα όρια (αυθύπαρκτα και κατά συνθήκη) είναι οντολογικά εξαρτημένα από τις οντότητες τις οποίες οριοθετούν, δεν μπορούν δηλαδή να υφίστανται αν αυτές πάψουν να υπάρχουν. 3.2 Σύνταξη χωρο-χρονικής οντολογίας Έτσι, για να συνταχθεί μια χωρο-χρονική οντολογία, η οποία θα μπορεί να αναπαριστά πέρα από την γνώση για τον γεωγραφικό χώρο στο παρόν, και την συμπεριφορά των οντοτήτων στον χώρο, πρέπει να διερευνηθούν οι επιπτώσεις που έχουν οι αλλαγές στην μερολογία, την θέση και την τοπολογία. Αφού αναγνωρισθούν οι αλλαγές και τα αποτελέσματα αυτών, η σημασιολογική ιδιαιτερότητα τους πρέπει να συμπεριληφθεί στην οντολογική ανάλυση, αφού όλες οι αλλαγές σε μια οντότητα δεν είναι της ίδιας σημασίας ούτε του ίδιου βαθμού. Χρειάζεται λοιπόν μια ποιοτική και ποσοτική
διαφοροποίηση και ιεράρχηση τους για να μπορούν να αποδοθούν σωστά οι συνέπειες που επιφέρουν στην ταυτότητα των εν λόγω οντοτήτων. Οι αλλαγές αυτές εξετάζονται ως προς τη συμπεριφορά των οντοτήτων στον χρόνο. Παραπάνω αναφέρθησαν τα τρία θεωρητικά εργαλεία για την ανάπτυξη γεωγραφικής οντολογίας, τα οποία είναι: η θεώρηση των τμημάτων ως προς το όλον, η θέση και η τοπολογία. Η αλλαγή των γεωγραφικών οντοτήτων πρέπει να εξετασθεί για κάθε ένα από τα παραπάνω. Αν δηλαδή μια οντότητα χάσει κάποια τμήματα της, θα παραμείνει η ίδια; Επίσης, αν αλλάξει η τοπολογία της (π.χ. αλλάξει σχήμα), η ταυτότητά της θα χαθεί; Και αν αλλάξει η σχετική της θέση (π.χ. γίνεται εκτροπή της κοίτης ενός ποταμού), θα μιλάμε για την ίδια οντότητα; Από τα παραπάνω παραδείγματα, αντιλαμβάνεται κανείς ότι η έννοια της αλλαγής των γεωγραφικών οντοτήτων εμπεριέχει και την έννοια του χρόνου. Η χρονική διάσταση για τα συστήματα γεωγραφικών πληροφοριών, έχει και αυτή από την πλευρά της, οντολογική σημασία. Και αυτό γιατί είναι συνδεδεμένη με την έννοια της διάρκειας (persistence), η διερεύνηση της οποίας αποτελεί σημαντικό εργαλείο οντολογικής ύπαρξης των οντοτήτων αφού δίνει πληροφορίες για την ουσία τους. Αν υιοθετηθούν οι απόψεις της μερολογικής και τοπολογικής αναγκαιότητας (mereological and topological essentialism), τότε κάθε φορά που μια γεωγραφική οντότητα χάνει ένα τμήμά της ή αλλάζει η τοπολογία της τότε χάνει και την ταυτότητά της, δηλαδή είναι μια άλλη οντότητα. Στον αντίποδα, υπάρχει και η άποψη των χαλαρών κριτηρίων ταυτότητας όσον αφορά την μερολογία και την τοπολογία, και σύμφωνα με αυτήν αλλαγές στην μερολογία και την τοπολογία δεν έχουν επιπτώσεις στην ταυτότητα των οντοτήτων. Μια πιο ζυγισμένη άποψη θεωρεί ότι υπάρχουν αλλαγές κατά τις οποίες χάνεται η ταυτότητα και άλλες κατά τις οποίες διατηρείται. Έτσι, μια ολοκληρωμένη οντολογική ανάλυση των αλλαγών, πρέπει να είναι σε θέση να διαγνώσει τις επιπτώσεις τους στην έννοια της ταυτότητας. Λόγω της ύπαρξης διαφορετικών απόψεων ως προς την διατήρηση ή όχι της ταυτότητας λόγω αλλαγών, η οντολογική έρευνα οφείλει να χρησιμοποιήσει και άλλα εργαλεία διερεύνησης των γεωγραφικών οντοτήτων. Εκτός από τα μέρη (τμήματα), την θέση και την τοπολογία, οι ιδιότητες των γεωγραφικών αντικειμένων μπορούν να δώσουν απαντήσεις για την ταυτότητα τους. Οι ιδιότητες εκείνες που ορίζουν σημασιολογικά μια γεωγραφική οντότητα καλούνται ουσιώδεις ιδιότητες (essential properties) ή αυστηρές ιδιότητες (rigid properties). Μια ιδιότητα είναι ουσιώδης μιας οντότητας σε περίπτωση που αυτή την διαθέτει σε κάθε περίπτωση που η οντότητα υφίσταται (Swoyer, 2000). Ο ορισμός της ουσιώδους ιδιότητας συμπίπτει με αυτόν της αυστηρής ιδιότητας που είναι: μια αυστηρή ιδιότητα είναι η ιδιότητα που είναι αναγκαία σε όλες τις περιπτώσεις της (Guarino & Welty, 2000). Από τους παραπάνω ορισμούς προκύπτει ότι οι ουσιώδεις ή αυστηρές ιδιότητες είναι χαρακτηριστικές των οντοτήτων άρα τις διαφοροποιούν και μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως εργαλεία κατηγοριοποίησής τους. 3.3 Είδη Ιδιοτήτων Τα γεωγραφικά αντικείμενα απολαμβάνουν μια πληθώρα γνωρισμάτων και ιδιοτήτων. Ο όρος ιδιότητα στην περίπτωση αυτή χρησιμοποιείται και με την φιλοσοφική έννοια
(π.χ. η ιδιότητα να είναι κάτι βουνό), και με την έννοια του χαρακτηριστικού. Επιπλέον, ιδιότητες θεωρούνται οι ρόλοι και οι ανοχές των οντοτήτων. Μια στοιχειώδης διάκριση είναι μεταξύ φυσικών οντοτήτων και τεχνητών. Φυσικές οντότητες είναι όλοι οι φυσικοί γήινοι σχηματισμοί ενώ τεχνητές οντότητες είναι όλες οι κοινωνικοοικονομικές μονάδες όπως οι πόλεις και εκείνες που δηλώνουν υποδομή όπως γέφυρες, δρόμοι κ.λ.π. Επιπλέον διαχωρισμός βασίζεται στις γεωμετρικές ιδιότητες όπως μέγεθος, εμβαδόν, υψόμετρο, βάθος, όγκος και όρια. Οι μορφολογικές ιδιότητες μπορούν να αποδειχθούν πολύ χρήσιμες στην κατηγοριοποίηση, λόγω του χαρακτήρα τους αυτές μπορούν να συμπεριληφθούν στις γεωμετρικές, μια τέτοια ιδιότητα είναι το σχήμα. Άλλο είδος είναι οι λειτουργικές ιδιότητες. Παραδείγματα αυτών αποτελούν η προσβασιμότητα και η πλευστότητα. Με αυτήν την έννοια οι λειτουργικές ιδιότητες είναι ανάλογες των ανοχών (affordances) που παρουσιάζουν ορισμένες γεωγραφικές οντότητες. Υπάρχουν επίσης, οι ποιοτικές ιδιότητες, που περιέχουν πληροφορία για την ποιότητα του υλικού, ένα παράδειγμα είναι η ποιότητα του νερού ενός υδατορεύματος. Άλλη κατηγορία είναι οι φυσικές ιδιότητες, ο όρος φυσικός έχει να κάνει με την φύση των εν λόγω ιδιοτήτων, ένα παράδειγμα είναι το ροή ενός υδατορεύματος, ή οι κλιματολογικές συνθήκες μιας περιοχής. Επιπλέον, υπάρχουν οι δομικές ιδιότητες που αφορούν στο υλικό από το οποίο είναι φτιαγμένη η οντότητα, ένα παράδειγμα είναι, οι βράχοι από γρανίτη. Και τέλος υπάρχουν οι ιδιότητες κατάστασης, που περιγράφουν το καθεστώς μιας οντότητα π.χ. ιδιοκτησιακό, νομικό κ.λ.π. Τα είδη των ιδιοτήτων φαίνονται στο σχήμα 3. Σχήμα 3. Τα είδη των ιδιοτήτων των γεωγραφικών οντοτήτων Σε αυτό το σημείο πρέπει να τονισθεί ότι αυτή η κατηγοριοποίηση των ιδιοτήτων δεν είναι ιεραρχική. Αυτό σημαίνει ότι για παράδειγμα οι λειτουργικές ιδιότητες δεν είναι πιο σημαντικές από τις δομικές, αντιθέτως είναι όλες εξίσου σημαντικές για τον ορισμό των γεωγραφικών οντοτήτων. Αλλά για αν κατηγοριοποιηθούν τα αντικείμενα του γεωγραφικού χώρου, πρέπει πρωτίστως να ορισθεί η χαρακτηριστική ιδιότητα (ή
ιδιότητες) που καθιστά ικανή τη δημιουργία διακριτών κατηγοριών. Όταν πραγματοποιηθεί η κατηγοριοποίηση, τότε οι γεωγράφοι οφείλουν να απονείμουν σε κάθε αντικείμενο εκείνες τις πρόσθετες ιδιότητες που το ορίζουν πλήρως έτσι ώστε να μην γίνεται υποβάθμιση του νοήματος. 4. ΠΕΡΑΙΤΕΡΩ ΔΥΣΚΟΛΙΕΣ ΣΤΗΝ ΥΛΟΠΟΙΗΣΗ ΓΕΩΓΡΑΦΙΚΩΝ ΟΝΤΟΛΟΓΙΩΝ ΑΣΑΦΕΙΑ ΣΤΟΝ ΓΕΩΓΡΑΦΙΚΟ ΧΩΡΟ 4.1 Ορισμός της ασάφειας Σύμφωνα με τον ορισμό του Stanford Encyclopedia of Philosophy, Ασάφεια ορίζεται ως η ύπαρξη οριακών περιπτώσεων. Όταν ένας όρος εφαρμόζεται σε μια οριακή περίπτωσή του, το αποτέλεσμα είναι μια δήλωση η οποία αντιστέκεται σε όλες τις προσπάθειες να αποφανθούμε αν είναι αληθής ή ψευδής (Sorensen 1997). Από την υπάρχουσα βιβλιογραφία, μπορεί κανείς να απομονώσει τρία είδη ασάφειας. 4.2 Είδη ασάφειας Το πρώτο είδος είναι η ασάφεια που υπάρχει στον πραγματικό κόσμο. Αυτή καλείται υπάρχουσα ασάφεια (ontic vagueness ή ontological σύμφωνα με άλλους ορισμούς) και αφορά σε αντικείμενα ή φαινόμενα του κόσμου που είναι ασαφή από μόνα τους. Η σύγχρονη θεώρηση όμως του θέματος απορρίπτει την ύπαρξη τέτοιου τύπου ασάφειας. Το δεύτερο είδος οφείλεται στην αδυναμία του ανθρώπινου γνωσιακού συστήματος που είναι ικανό να αναπαράγει μόνο ένα μικρό μέρος του κόσμου και των φαινομένων αυτού. Η γνωσιακή ασάφεια (cognitive vagueness), σχετίζεται λοιπόν με το γεγονός ότι η ανθρώπινη αντίληψη (perception) είναι μόνο μια αφαίρεση, αντανακλά ένα απόσπασμα του κόσμου και αναπαριστά μια ασαφή εικόνα της πραγματικότητας (Hampton 1998). Τέλος, αναφέρεται η γλωσσολογική ασάφεια (linguistic vagueness). Είναι γνωστό ότι ασαφή κατηγορούμενα (predicates) όπως "αυτός είναι ψηλός", θεωρούνται ως τέτοια όχι επειδή αναφέρονται σε ασαφή αντικείμενα ή συλλογισμούς, αλλά επειδή είναι ασαφή γλωσσολογικά. Υπάρχουν λοιπόν λέξεις σε όλες τις φυσικές γλώσσες οι οποίες δεν έχουν ρητό προσδιορισμό που αναφέρονται. Από τα παραπάνω, προκύπτει ότι η ασάφεια που συναντάται στον γεωγραφικό χώρο, είτε έχει γλωσσολογική προέλευση, είτε γνωσιακή, είναι σημασιολογική ασάφεια και όχι οντολογική. 4.3 Πρακτικά θέματα για την γεωγραφική ασάφεια Μέχρι τώρα, παρουσιάστηκαν τα φιλοσοφικά ζητήματα που αφορούν στην έννοια της ασάφειας, όμως η έρευνα έδειξε ότι όταν συντάσσεται μια γεωγραφική οντολογία προκύπτουν σημαντικά πρακτικά ζητήματα (Kavouras & Tomai, 2001), όπως φαίνονται στο σχήμα που ακολουθεί, και τα οποία αναλύονται στα επόμενα εδάφια. Περιοχές με ασαφή όρια. Τα τελευταία χρόνια, οι γεωγράφοι που συντάσσουν οντολογίες, έστρεψαν το ενδιαφέρον τους στην σημασιολογική ασάφεια. Είναι αλήθεια, ότι στο γεωγραφικό χώρο, συναντά κανείς οντότητες που έχουν ακαθόριστα (βουνό), ή
βαθμωτά όρια (έρημος). Αυτά τα είδη ορίων οφείλονται στην σημασιολογική ασάφεια και όχι στην οντολογική. Σχήμα 4. Οι περιπτώσεις ύπαρξης ασάφειας στον γεωγραφικό χώρο Τι συμβαίνει όταν χρειάζεται ο σημασιολογικός προσδιορισμός μιας τέτοιας οντότητας; Αυτή είναι η ανάγκη περιορισμού ή ακόμα και εξάλειψης αν είναι δυνατόν, της εννοιολογικής ασάφειας που παρουσιάζουν οντότητες που δεν έχουν καθορισμένα όρια, όταν συντάσσεται μια οντολογία. Το πρόβλήμα που προκύπτει ανάγεται σε πρόβλημα προσδιορισμού των κριτηρίων ταυτότητας. Για το δάσος που αναφέρθηκε παραπάνω, ένας επίσημος ορισμός είναι ο ακόλουθος: "ένα δάσος είναι τα δένδρα και τα φυτά σε μια μεγάλη πυκνά δεντρόφυτη έκταση" (WordNet). Η ασάφεια που υπάρχει σε αυτήν την πρόταση απαντάται στις λέξεις "μεγάλη", "πυκνά" και "δεντρόφυτη". Κάθε μια από αυτές θέτει εμπόδια στον ρητό καθορισμό μιας δεδομένης περιοχής ως δάσος. Έτσι, αν κάποιος θέλει να οριοθετήσει σαφώς την περιοχή στην οποία υπάρχει δάσος, πρέπει πρωτίστως να κατανοήσει τα κριτήρια ταυτότητας που διέπουν την συγκεκριμένη οντότητα. Η απάντηση λοιπόν, βρίσκεται σε μια σημασιολογική θεώρηση. Ένας πιθανός τρόπος για την αντιμετώπιση μιας οντότητας όπως το δάσος, είναι να καθοριστούν όλες εκείνες οι μεταβλητές που συγκροτούν το δάσος, όπως η πυκνότητα της βλάστησης, οι γεωλογικές συνθήκες, οι δείκτες του εδάφους κ.λ.π. που καλούνται χαρακτηριστικά. Με μια πρώτη ματιά, η διερεύνηση των χαρακτηριστικών και ο ορισμός τιμών των ιδιοτήτων μιας οντότητας δεν σχετίζεται με την επίλυση του προβλήματος της ασάφειας. Στην πραγματικότητα όμως δεν είναι έτσι, αφού κάθε ένας από εμάς είναι σε θέση να ορίσει σημασιολογικά τον "πυρήνα" και τις "παρυφές" μιας δασικής έκτασης, έχοντας πληροφορίες για τις τιμές των διάφορων μεταβλητών. Βέβαια, τέτοιου είδους πληροφορία δεν είναι πάντα διαθέσιμη ή ακόμα και αν είναι, δεν είναι πάντα σωστή. Το γεγονός αυτό θέτει δυσκολίες για την τυποποιημένη
εφαρμογή της μεθόδου, όμως η αξία της έγκειται στην περιγραφική δύναμη που δίνει αυτή η πληροφορία όσον αφορά τις γεωγραφικές οντότητες με ασαφή όρια. Άλλο πλεονέκτημα της σημασιολογικής μεθόδου, σχετίζεται με το πρόβλημα της εξέλιξης ή των αλλαγών που παρουσιάζουν οι γεωγραφικές οντότητες μέσα στον χρόνο. Ας αναλογισθούμε μια εξελισσόμενη γεωγραφική οντότητα όπως είναι μια πόλη της οποίας τα όρια δεν είναι ρητώς ορισμένα. Είναι γνωστό ότι οι πόλεις εξελίσσονται, αλλάζοντας μέγεθος, σχήμα, πυκνότητα πληθυσμού κ.λ.π. Γνωρίζοντας τις τιμές ορισμένων χαρακτηριστικών (π.χ. πυκνότητα κτισμάτων), σε κάθε σημείο της ασαφούς περιοχής που αποτελεί την πόλη και για διαφορετικές χρονικές στιγμές, είμαστε σε θέση να αποφανθούμε αν η πόλη επεκτείνεται (ή συρρικνώνεται), αλλάζει σχήμα, κινείται προς μια κατεύθυνση κ.λ.π. Οι οντότητες που έχουν ασαφή όρια, εμφανίζονται φυσικά σε ζευγάρια. Η εμφάνιση μιας οντότητας με ασαφή όρια προϋποθέτει την ύπαρξη μιας άλλης επίσης με ασαφή όρια, τα οποία επικαλύπτονται. Για παράδειγμα, το βουνό καταλαμβάνει μια περιοχή που δεν οριοθετείται επακριβώς, συνεπώς, η γειτονική του κοιλάδα καταλαμβάνει με την σειρά της μια περιοχή ασαφώς καθορισμένη. Αυτό συμβαίνει επειδή ο γεωγραφικός χώρος είναι μια συνεχής σειρά οντοτήτων. Συμπερασματικά λοιπόν, η μελέτη χωρικών περιοχών ασαφών ορίων, είναι ένα ζήτημα συγκερασμού δύο οντοτήτων που είναι σημασιολογικά και τοπολογικά γειτονικές. Χρησιμοποιώντας τις τιμές των ιδιοτήτων αυτών των αναμειγνυόμενων περιοχών μπορούμε να εξάγουμε συμπεράσματα για τις σχέσεις σύνδεσης που τις διέπουν. Ασαφείς κατηγορίες. Όταν συντάσσεται μια οντολογία, η βασική δομή που δημιουργείται είναι η ταξινομική (ή ακριβέστερα η κατηγοριοποίηση). Το ερώτημα που προκύπτει είναι εάν υπάρχουν χαρακτηριστικές ιδιότητες των εν λόγω οντοτήτων που ορίζουν σαφώς και με μοναδικό τρόπο την εσωτερική οργάνωση της ταξινομίας ή της κατηγορίας. Το ζήτημα που παρουσιάζεται εδώ, είναι αυτό της γνωσιακής κατηγοριοποίησης. Στον τομέα αυτό έχει γίνει διεξοδική έρευνα έτσι ώστε να κατανοηθούν οι τρόποι με τους οποίους οι άνθρωποι κατηγοριοποιούν τα αντικείμενα ή τις έννοιες μέσα στο μυαλό τους. Η Rosch (1978) έχει αποδείξει ότι οι κατηγορίες που σχηματίζονται στο ανθρώπινο μυαλό, έχουν ένα πρότυπο, ένα τυπικό μέλος στο κέντρο, και γύρω από αυτό βρίσκονται τα λιγότερο τυπικά μέλη. Όσο απομακρύνεται κανείς από το κέντρο, η τυπικότητα των μελών της κατηγορίας εξανεμίζεται Αυτή η δομή τυπικότητας ισχύει και για τα γεωγραφικά αντικείμενα (Mark et al. 1999), και αποτελεί εμπόδιο για την ύπαρξη ιδιοτήτων τις οποίες να διαθέτουν όλα τα μέλη μιας κατηγορίας. Αυτό που συμβαίνει στην πραγματικότητα, είναι ότι υπάρχει ένα πλήθος χαρακτηριστικών ιδιοτήτων τις οποίες τα πιο τυπικά μέλη της κατηγορίας είναι πιθανότερο να διαθέτουν από τα λιγότερο τυπικά μέλη της ίδιας κατηγορίας. Η θεωρία της τυπικότητας όπως παρουσιάστηκε παραπάνω, έχει τα ακόλουθα γνωρίσματα:!"κάθε κατηγορία έχει αρχέτυπη δομή. Το πρότυπο, που είναι και το πιο αντιπροσωπευτικό μέλος της κατηγορίας, βρίσκεται στο κέντρο.
!"Μια αρχέτυπη κατηγορία δεν μπορεί να ορισθεί μέσω ενός συνόλου αναγκαίων γνωρισμάτων αφού δεν μοιράζονται όλα τα μέλη της την ίδια ποσότητα γνωρισμάτων.!"μια τέτοια κατηγορία παρουσιάζει μια δομή οικογενειακής ομοιότητας (family resemblance structure).!"το να είναι κάποιο μέλος μιας τέτοιας κατηγορίας παρουσιάζει διαβαθμίσεις (Rosch 1978). Το επακόλουθο των παραπάνω ευρημάτων, είναι ότι οι κατηγορίες που βασίζονται στην τυπικότητα έχουν "αδιευκρίνιστες άκρες: η μια κατηγορία ενώνεται σταδιακά με την άλλη" (Zitzen 1999). Η πιθανότητα δύο ή περισσότερες κατηγορίες να τέμνονται προσθέτει δυσκολία στη διαδικασία κατηγοριοποίησης. Λόγω της επικάλυψης των πρότυπων κατηγοριών που συναντάται και στον γεωγραφικό χώρο (Kokla & Kavouras 2001), είναι σημαντικό να βρεθούν τρόποι μοντελοποίησης του φαινομένου της ασάφειας των κατηγοριών. Για να μειωθεί το φαινόμενο αυτό, η ερεύνα στον τομέα της γνωσιακής κατηγοριοποίησης πρέπει να στραφεί στην εύρεση ενός τρόπου επέκτασης του κέντρου της κατηγορίας προς την περιφέρεια αυτής. Δηλαδή για να μειωθεί η ασάφεια πρέπει να διευρυνθεί το κέντρο της κατηγορίας. Όπως αναφέρεται (σε Zitzen 1999), "η γνωσιακή γλωσσολογία δεν ενδιαφέρεται μόνο από τι απαρτίζεται το κέντρο μιας κατηγορίας, αλλά στο πώς το κέντρο μπορεί να επεκταθεί προς την περιφέρεια και σε ποιο βαθμό αυτό είναι θεμιτό". Στο κέντρο της κατηγορίας είναι το "πρότυπο" δηλαδή το πιο αντιπροσωπευτικό μέλος της. Έτσι, αυτό που πρέπει να γίνει ως προς την γνωσιακή άποψη, είναι να βρεθούν όλα εκείνα τα χαρακτηριστικά τα οποία μοιράζονται όλα τα μέλη της εν λόγω κατηγορίας και όχι μέλη από γειτονικές (εννοιολογικά) κατηγορίες. Αυτά τα χαρακτηριστικά είναι ικανά και αναγκαία της εν λόγω κατηγορίας. Όμως αυτός ο μηχανισμός μείωσης της ασάφειας, ενεργοποιείται αφού έχει ανακύψει μια κατηγορία. Ανακαλύπτοντας τις ιδιότητες των οντοτήτων, είναι εύκολο να αποφασίσει κανείς εάν κάποιες από αυτές ανήκουν στην ίδια κατηγορία ή είναι πολύ διαφορετικές για να γίνει αυτό. Για να μειωθεί η κατηγορική ασάφεια, μια συγκεκριμένη μέθοδος (semantic factoring) και ένας αλγόριθμος (concept lattices) έχουν αναπτυχθεί από Kokla & Kavouras (2001). Επιπροσθέτως, ο καθορισμός ιδιοτήτων λύνει το πρόβλημα των λιγότερο τυπικών μελών αφού τα κριτήρια ταυτότητας είναι επιεικέστερα. Αφού είναι πιο εύκολο να μάθει κανείς πρότυπα από το να θέτει όρια στην εννοιολογική αναπαράσταση, η εσωτερική δομή των κατηγοριών παραμένει πρότυπη. Ασαφή κατηγορούμενα. Μια ακόμα επιπλοκή που απαντάται στην οντολογική ανάλυση είναι η χρήση ασαφών κατηγορούμενων (e.g. Stream small river (Cambridge International Dictionary of English, Pond a small lake (WordNet), etc.). Αυτά οφείλονται στην γλωσσική ασάφεια και θέτουν περαιτέρω πρόβλημα στον ποιοτικό συλλογισμό. Πώς λοιπόν να επιλυθεί η σημασιολογική ασάφεια αυτών των ποιοτικών κατηγορούμενων; Ας θεωρηθεί η πρόταση Α = ρυάκι είναι ένας μικρός ποταμός. Η ερώτηση που ανακύπτει είναι πόσο μικρός πρέπει να είναι ένας ποταμός για να θεωρηθεί ως ρυάκι.
Το πρωτεύον ζήτημα είναι που αναφέρεται η λέξη "μικρός". Αναφέρεται στο μήκος της κοίτης, ή μήπως στο πλάτος αυτής; Τέτοια ζητήματα αναφοράς πρέπει να επιλυθούν πριν εισέλθουμε σε ζητήματα σημασιολογικής διαφοροποίησης δύο συναφών εννοιών. Στην περίπτωση αυτή, ας δεχθούμε ότι η λέξη "μικρός" αναφέρεται στο μήκος της κοίτης. Αφού ξεκαθαριστεί αυτή η κάπως παραπλανητική αναφορά, είμαστε σε θέση να ασχοληθούμε με την ασάφεια που εμπεριέχεται στην λέξη. Ένας πιθανός τρόπος ενασχόλησης με αυτό το ποιοτικό κατηγορούμενο είναι να μετατραπεί σε συγκριτικό ζήτημα. Για να μοντελοποιηθούν μη- αριθμητικά κατηγορούμενα είναι πιο βολικό να χρησιμοποιηθεί ένα σημασιολογικό κατώφλι (semantic threshold). Η δυσκολία έγκειται στο να αποφασίσουμε για την τιμή αυτού του κατωφλιού. Μια πιο διεξοδική θεώρηση μας αναγκάζει να μην αναθέσουμε μια και μοναδική τιμή σε αυτό, έτσι, είναι φρόνιμο να υιοθετηθεί ως κατώφλι, ένα πεδίο τιμών. Μια ένσταση σε αυτήν την προσέγγιση θα ήταν ότι η απόφαση για την μικρότερη τιμή μιας χαρακτηριστικής ιδιότητας ενός αντικείμενου (στο παράδειγμα μας, το μήκος της κοίτης ενός ποταμού), έτσι ώστε αυτό να διαχωριστεί από μια παραπλήσια οντότητα, είναι από μόνη της ένα μυστήριο. Ο καθορισμός των τιμών των ιδιοτήτων των εν λόγω οντοτήτων μετατρέπεται τότε σε γνωσιακό ζήτημα και είναι στενά συνδεδεμένο με την έννοια της αναγκαίας ιδιότητας. Η μείωση της σημασιολογικής ασάφειας μεταξύ δύο παρεμφερών γεωγραφικών οντοτήτων με τον εντοπισμό μιας αναγκαίας ιδιότητας για κάθε μια από αυτές και την συνεπακόλουθη εγκαθίδρυση των συνθηκών ταυτότητάς τους είναι απαραίτητη. 4.4 Συμπεράσματα και Μελλοντική Έρευνα Από τα παραπάνω είναι εμφανές ότι η ασάφεια είναι αναπόφευκτη. Το ανθρώπινο γνωσιακό σύστημα είναι εν μέρει υπεύθυνο για την ύπαρξη της ασάφειας αφού μπορεί εύκολα να αποθηκεύει και να μαθαίνει πρότυπα από τη μια, ενώ δυσκολεύεται να ξεχωρίζει οριακές περιπτώσεις από την άλλη. Η γλώσσα είναι επίσης υπεύθυνη γιατί είναι ατελής και συνεπώς ανεπαρκής να αποσαφηνίσει όλα τα κατηγορούμενα που χρησιμοποιεί. Η αποσαφήνιση της is-a σχέσης, δηλαδή, η φιλοσοφική εξέταση της έννοιας της ταυτότητας, η αναγνώριση των συνθηκών ταυτότητας, θα βοηθήσουν τους οντολόγους να μειώσουν την ασάφεια που το σύστημα αντίληψης μας (και η γλώσσα μας) δημιουργεί. Επιπροσθέτως, οι οντολόγοι πρέπει να βρουν τρόπους να "ξεδιαλύνουν" τις άκρες των πρότυπων κατηγοριών. Η ασάφεια στον γεωγραφικό χώρο απαντάται ευρέως. Το να κατανοήσει κανείς την προέλευσή της είναι το πρώτο απαραίτητο βήμα προς την μοντελοποίηση των συνεπειών της όταν συντάσσεται μια γεωγραφική οντολογία. Επιπλέον, το ανθρώπινο γνωσιακό σύστημα και όλες οι φυσικές γλώσσες θέτουν περιορισμούς στην πλήρη κατανόηση του φαινομένου των οριακών περιπτώσεων. Το σύστημα αντίληψής μας βρίσκει πολύ δύσκολο το να οριοθετεί και για τον λόγο αυτό κατηγοριοποιεί χρησιμοποιώντας αρχέτυπα. Για όλους αυτούς τους λόγους η μοντελοποίηση της ασάφειας είναι ακόμη ένα ανοικτό ζήτημα της έρευνας για την οντολογική κοινότητα
παγκοσμίως. Στο μέλλον, το ζήτημα του περιορισμού της ασάφειας θα είναι το πρωτεύον ζήτημα του οντολογικού σχεδιασμού. 5. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Τα προηγούμενα κεφάλαια έδωσαν τα βήματα για την σύνταξη μιας οντολογίας και την εφαρμογή αυτής σε θέματα του γεωγραφικού χώρου. Από όλα όσα αναφέρθηκαν στην εργασία αυτήν μπορούν να εξαχθούν τα εξής συμπεράσματα:!" Η οντολογία, σύμφωνα με τον ορισμό της, αποτελεί ένα πολύ σημαντικό εργαλείο της επιστήμης της πληροφορικής και ειδικότερα των συστημάτων που έχουν ως βάση την γνώση. Αυτό συμβαίνει, γιατί ο ρόλος της οντολογίας είναι να προσφέρει στους χρήστες των συστημάτων αυτών ένα ολοκληρωμένο και σαφές λεξιλόγιο των οντοτήτων για ένα συγκεκριμένο τομέα. Η γνωσιακή κατηγοριοποίηση των οντοτήτων κάθε πεδίου γνώσης σε τάξεις, ιδιότητες και σχέσεις μεταξύ αυτών, βοηθά τους χρήστες στην απρόσκοπτη μεταφορά γνώσης από το ένα σύστημα στο άλλο.!" Η σημασιολογική αποσαφήνιση των διαφόρων αντικειμένων ενός τομέα έχει ως αποτέλεσμα την μείωση παρανοήσεων. Επιπλέον, η υπερπήδηση εμποδίων όπως οι ορολογικές (terminological) και εννοιολογικές (conceptual) ασυμβατότητες, που προκαλούνται από τις διαφορετικές μορφές αναπαράστασης της γνώσης, επιτυγχάνεται μέσω του ενστερνισμού μιας κοινής οντολογίας.!" Σε ότι αφορά στον γεωγραφικό χώρο και τα αντικείμενα που τον απαρτίζουν, η οντολογία έχει και εδώ τον ρόλο της επίλυσης του προβλήματος της σημασιολογικής διαλειτουργικότητας ειδικά σε εφαρμογές Συστημάτων Γεωγραφικών Πληροφοριών. Λόγω όμως των ειδικών γνωρισμάτων των γεωγραφικών αντικειμένων, η έρευνα σε ότι αφορά την σύνταξη μιας κοινής οντολογίας του χώρου, είναι σε εμβρυικό στάδιο ακόμα. Είναι γεγονός, ότι η επίτευξη αυτού του στόχου, θα λύσει πολλά προβλήματα στον χώρο των Συστημάτων Γεωγραφικών Πληροφοριών και την επιστήμη της Γεωγραφίας αφού θα είναι τότε εφικτό να ολοκληρωθούν μεγάλοι όγκοι δεδομένων από ετερογενείς πηγές. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ Casati R., Smith B. and Varzi A., 1998, Ontological Tools for Geographic Information, Guarino N., Formal Ontology in Information Systems, Amsterdam: IOS Press. Guarino N. and Welty C., 2000, A Formal Ontology of Properties, Benjamins R. Gomez- Perez A., Guarino N. and Uschold M., eds., Proceedings of the ECAI-2000 Workshop on Applications of Ontologies and Problem-Solving Methods. Hampton, J. A., 1998, Similarity-based categorization and fuzziness of natural categories, Cognition, 65, 137-165. Kavouras M. and Tomai E., 2001, Understanding and Reducing Ontological Vagueness in the Geographic Realm, Workshop on Spatial Vagueness, Uncertainty and Granularity, to appear.
Kokla M and Kavouras M., 2001, Fusion of Top-level and Geographic Domain Ontologies Based on Context Formation and Complementarily, provisionally to appear in issue 7 of International Journal of Geographical Information Science. Mark D., Smith B. and Tversky B., 1999, Ontology and Geographic Objects: An Empirical Study of Cognitive Categorization, Conference on Spatial Information Theory. Rosch E., 1978, Cognition and Categorization, E. Rosch, and B. Lloyd eds. Smith B., 1997, Boundaries: An Essay in Mereotopology, L. Hahn, ed., The Philosophy of Roderick Chisholm (Library of living Philosophers) LaSalle: Open Court. Sorensen R. A., 1997, Vagueness, Stanford Encyclopedia of Philosophy, http://plato.stanford/edu/entries/ Swoyer C., 2000, Properties, Stanford Encyclopedia of Philosophy, http://plato.stanford/edu/entries/ Zitzen M., 1999, On the Efficiency of Prototype Semantics, Alexander, Bergs, Monika Schmid and Dieter Stein (eds.) LANA - Düsseldorf Working Papers on Linguistics, Volume 1.