UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ CURSO DE SISTEMAS DE INFORMAÇÃO
Campus Universitário de Marabá
SISTEMA DE INFORMAÇÃO GEOGRÁFICA
BASEADO EM ONTOLOGIAS: ESTUDO DE CASO
SIGMA MUNICÍPIO DE MARABÁ
Ana Paula Rosal Pimentel
MARABÁ
2008
UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ CURSO DE SISTEMAS DE INFORMAÇÃO
Campus Universitário de Marabá
SISTEMA DE INFORMAÇÃO GEOGRÁFICA
BASEADO EM ONTOLOGIAS: ESTUDO DE CASO
SIGMA MUNICÍPIO DE MARABÁ
Ana Paula Rosal Pimentel
Trabalho de Conclusão de Curso,
apresentado à Universidade Federal do Pará,
como parte dos requisitos necessários para
obtenção do Título de Bacharel em Sistemas de
Informação.
Orientador: Profª. Leila Weitzel Coelho da Silva, Msc.
MARABÁ
2008
DEDICATÓRIA
Dedico este trabalho em primeiro lugar a Deus,
por todas as maravilhas que tem ocorrido em minha
vida, aos meus pais Joaquim Alves Pimentel e Maria José
Rosal Pimentel, pelo imensurável apoio, confiança e
esforços incondicionais que fizeram com que eu
chegasse aqui, aos meus irmãos Alexsander e
Anderson Rosal Pimentel e aos demais familiares
pelo carinho e suporte nesta jornada.
AGRADECIMENTOS
Agradeço à família Porto Xavier pelo apoio e ajuda ao
longo da minha vida acadêmica. Aos colegas de trabalho
Neuder Wesley França e Rubens Borges Sampaio pelo
apoio e compreensão aos atrasos e contratempos no
concílio trabalho e faculdade.
À Universidade Federal do Pará, e os demais
colegas de classe pela ótima relação de convivência, pelos
momentos de distração e descontração. E, em especial
à minha orientadora pela excelente orientação e convivência
neste Trabalho de Conclusão de Curso.
AUTORIZAÇÃO
Ana Paula Rosal Pimentel, AUTORIZO a Universidade Federal do Pará -
UFPA a divulgar total ou parcialmente o presente Trabalho de Conclusão de Curso através de
meios eletrônicos.
Marabá, 24/11/2008.
_____________________________
Assinatura
RESUMO
PIMENTEL, Ana Paula Rosal. Sistema de informação geográfica baseado em ontologias:
estudo de caso sigma município de marabá, 2008. Trabalho de Conclusão de Curso
(graduação em Sistemas de Informação) Curso de Sistemas de informação, Universidade
Federal do Pará, Marabá, 2008.
A presente monografia tem como objetivo apresentar uma ferramenta para
sistematização da base de conhecimento do Banco de Dados Geográfico – BDG
implementado no SIGMATUR, (plano de informação de turismo) baseado em Ontologias e
especificada através de um estudo de caso. Ontologia é uma especificação formal e explícita
de uma conceitualização compartilhada, onde, define um vocabulário específico usado para
descrever certa realidade, em um domínio próprio. A base de conhecimento sistematizada em
Ontologias auxiliará diferentes profissionais e usuários do sistema a terem o mesmo
entendimento dos conceitos que são utilizados no SIGMA, permitindo maior grau de
interoperabilidade.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1: Interface do dicionário com conceitos sobre Geologia ............................................ 19
Figura 2: O conceito de Ontologias na interoperabilidade de informações geográficas. ........ 24
Figura 3: Interface gráfica do Protégé..........................................................................................................26
Figura 4: Taxonomia das classes abstraída...............................................................................................29
Figura 5: Ontologia geográfica parcial do Plano de Informação Turismo para o Município de
Marabá - objetos espaço-temporais .. ..................................................................................... 32
Figura 6: Ontologia geográfica parcial do Plano de Informação Turismo para o Município de
Marabá- objetos espaciais ......................................................................................................... 34
Figura 7: Ontologia geográfica parcial do Plano de Informação Turismo para o Município de
Marabá- geometria e outras classes .......................................................................................... 35
Figura 8: Ontologia geográfica em OWL (trechos).................................................................. 36
Figura 9: Contrutores em RDF (trechos) ............................................................................... ....36
SIGLAS E ABREVIATURAS
BDG – Banco de Dados Geográfico
CM – Contribuição de Melhoria
FTP – Protocolo de Transferência de Arquivo
GEONTOQUERY – Busca em Banco de Dados Geográficos baseado em Ontologia
IBGE – Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística
INPE – Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais
IA – Inteligência Artificial
IPTU – Imposto Predial e Territorial Urbano
ITBI – Imposto sobre Transmissão Intervivos de Bens Imóveis
HTTP – Protocolo de Transferência de Hipertexto
ICMS– Imposto sobre Comércio de Mercadorias e Serviços
ISSQN – Imposto sobre Serviços de Qualquer Natureza
OWL– Linguagem de Ontologias para Web
OGC – Consórcio Geo-espacial Aberto
PDA’s – Assistente Pessoal Digital
PDGeo – Plano Diretor de Geoprocessamento
PI – Plano de Informação
RDF – Ambiente de Descrição de Recursos
SIG – Sistemas de Informações Geográficas
SIGMA – Sistema de Informações Geográfica do Município de Marabá
SWIGG – Sistema Web de Informações Geográficas Geoambientais
SIG-O – Sistema de Informação Geográfico baseado em Ontologia
SIGMATUR – Sistema de Informações Geográficas do Município de Marabá no
Setor de Turismo
SMI– Departamento de Informática Médica
TSU – Taxas de Serviços Urbanos
TCP/IP – Protocolo de Controle de Transmissão/ Protocolo Internet
XML – Linguagem para Criação de Ontologias
SUMÁRIO
1 AMBIENTAÇÃO DA PESQUISA .................................................................................................. 12
2 REVISÃO DA LITERATURA ....................................................................................................... 15
2.1 ESTUDO DE CASO SWIGG ................................................................................................... 17
2.2 ESTUDO DE CASO SIG-O ...................................................................................................... 20
2.3 ESTUDO DE CASO GEOONTOQUERY .................................................................................... 21
3 METODOLOGIA ....................................................................................................................... 22
4 ESTUDO DE CASO .................................................................................................................... 26
4.1 ESPECIFICAÇÃO ESPAÇO-TEMPORAL .................................................................................... 31
5 CONCLUSÃO ........................................................................................................................... 37
6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ...........................................................................................38
APÊNDICE..................................................................................................................................41
12
1 Ambientação da pesquisa
O conceito Sistemas de Informações Geográficas - SIG - parte da idéia básica de
que toda ação, movimentação ou dado está vinculado a uma localização geográfica, a um
espaço e, assim, compatibiliza-se perfeitamente com a análise das realizações públicas
municipais, principalmente em nível da territorialidade urbana. Neste contexto, os SIG’s
podem auxiliar no ordenamento territorial envolvendo meio ambiente, urbanismo, saúde,
educação, transportes, telecomunicações, bem como atividades de entretenimento e lazer.
O projeto SIGMA é um Sistema de Informações Geográfica do Município de Marabá
e, vem sendo desenvolvido pelo Grupo de estudos em Modelagem Computacional da
Faculdade de Computação do Campus de Marabá da Universidade Federal do Pará. O
SIGMA tem como objetivo desenvolver um Sistema de Informação que contempla a gestão
da informação da ocupação dos espaços urbanos para Governança Municipal capaz de
disponibilizar e cruzar, de forma ágil e confiável, informações globais sobre a dinâmica
urbana e sobre as demandas da comunidade por prestação de serviços públicos. O SIGMA
surge justamente para responder a pelo menos duas necessidades imprescindíveis:
Modernização dos serviços públicos existentes para que melhor cumpram a sua missão,
Melhor prestação dos serviços aos munícipes.
Na primeira fase do projeto foi desenvolvido um sistema de monitoramento de áreas de
risco de enchentes (WEITZEL et al., 2007). O projeto objetivou mitigar os efeitos destes
desastres naturais. A maioria das cidades brasileiras está próxima aos vales e margem dos
rios. As conseqüências da ocupação urbana nas proximidades dos rios são os processos de
enchente, isto é, a elevação temporária do nível de água em um canal de drenagem devida ao
13
aumento da vazão ou descarga. O Município de Marabá como tantos outros é suscetível e
vulnerável aos processos de enchentes e inundações pela ocupação de terrenos marginais dos
cursos d’água. O sistema desenvolvido forneceu um instrumento de Geoinformação para os
Governos Municipais no auxilio a elaboração de políticas de gerenciamento de risco que
podem ser articulados com os programas de produção habitacional de interesse social,
urbanização e regularização de assentamentos precários e com o Sistema Nacional de Defesa
Civil.
Na segunda fase do projeto aborda-se três frentes:
A Primeira frente diz respeito a um SIG que engloba as áreas de Educação e Saúde, de
forma a que se disponibilize um instrumento de planejamento para a visualização e
espacialização destes serviços públicos oferecidos aos munícipes de Marabá.
A Segunda frente se preocupa com os espaços comerciais (não públicos). Estamos
simplesmente confirmando que o município, não sendo uma “abstração jurídica“ (como são
os Estados e a União), possui um território pelo qual é responsável. Essa territorialidade tem
sua expressão máxima na cidade onde a expressão multifinalitária é bem apropriada. Quando
se fala em Governança, entende-se que devem ser respeitados três aspectos da dinâmica
vivida pelos municípios: recuperação da capacidade financeira municipal; recuperação da
capacidade administrativa e recuperação da efetividade das políticas públicas como meio para
que o cidadão possa usufruir de seus direitos. Com o SIGMA na área comercial pretende-se:
1. Criar oportunidades de melhoria na arrecadação da receita tributária própria – em
especial do IPTU/TSU (Imposto Predial e Territorial Urbano e Taxas de Serviços
Urbanos), ITBI (Imposto sobre Transmissão Intervivos de Bens Imóveis), ISSQN
(Imposto sobre Serviços de Qualquer Natureza) e CM (Contribuição de Melhoria);
2. Reduzir a inadimplência e a sonegação com o monitoramento sistemático da ocupação
urbana para fins de atualização cadastral;
14
3. Gerir as áreas rurais que também são objeto da Administração Municipal e que
raramente são mapeadas. Por exemplo, o mapeamento da estimativa do volume da
produção agrícola subsidia o cálculo do ICMS devido, orientando as prefeituras quanto
ao índice de sua participação no Estado.
Na Terceira frente desenvolve-se um Sistema de Informação Geográfica onde são
mapeadas informações turísticas, de modo a incentivar o turismo como atividade econômica.
O Município de Marabá é pólo de desenvolvimento econômico do sudeste paraense, centro
comercial de decisões e negócios. Região rica em minérios concentra investimentos e
empreendimentos de indústrias em várias atividades da economia formal e informal. Com
esses atrativos, a cidade tem vocação para o turismo de negócio. Assim, o Sistema de
Informações Turísticas desenvolvido permitirá a gestão das unidades por meio de
apresentações visual e espacial, conhecendo as possibilidades atuais e projetando as futuras.
Para dar suporte a estes projetos, a presente monografia tem como objetivo apresentar
uma ferramenta para sistematização da base de conhecimento do Banco de Dados Geográfico
– BDG – implementado no SIGMA baseada em Ontologias. Pretende-se apresentar os
conceitos do modelo de representação em Ontologia e exemplificá-lo através de um estudo de
caso. A base de conhecimento sistematizada em Ontologias poderá auxiliar diferentes
profissionais e usuários do sistema a terem o mesmo entendimento dos conceitos que são
utilizados no SIGMA, permitindo maior grau de interoperabilidade. Busca-se, assim, prover
um mecanismo que permita que diferentes usuários acessem o mesmo BDG sem que para isso
seja necessário conhecer sua estrutura interna, usando conceitos próprios à sua área de
atuação. A intenção é permitir, em um mesmo BDG, diferentes tipos de informação que
podem ser utilizadas por diferentes comunidades de usuários, onde cada um deles pode
possuir termos e conceitos próprios para se referir a um mesmo objeto geográfico.
15
2 Revisão da literatura
Deve-se destacar alguns pontos peculiares dos SIG’s. Em primeiro lugar, chama-se a
atenção para o fato de que os SIG’s são sistemas multidisciplinares, ou seja, podem ser
utilizados por diferentes comunidades de usuários, cada uma com seus interesses e
conhecimentos próprios. Desta forma, visões de conhecimento sobre uma mesma realidade
precisam ser combinadas de modo a atender às necessidades de cada comunidade. Pessoas
com interesses diferentes identificam de forma também diferente a mesma região geográfica.
As entidades geográficas coletadas e armazenadas em BDG são chamadas de feições
geográficas na literatura de referência da área. Essas feições são armazenadas nos BDG’s, que
são modelados por um modelo conceitual OGC (Open Geospatial Consortitum, 2008).
Em segundo lugar, em um SIG a integração de informação é dificultada pela grande
diversidade de dados que envolvem fatores sintáticos e semânticos.
Fatores sintáticos dizem respeito à origem dos dados presente em um SIG,
provenientes de diferentes fontes (satélites, fotografias aéreas, etc.), havendo desta forma uma
dificuldade na integração destes diferentes formatos.
Fatores semânticos, por outro lado, dizem respeito ao significado (semântica) dos
dados em um SIG. É necessário que o dado tenha não só um identificador, mas um
significado associado a ele. A capacidade de integrar múltiplos domínios com diferentes
significados para os usuários que irão utilizá-los é chamada de interoperabilidade
(FONSECA, 2001). A integração da informação é a combinação de diferentes tipos de
informações, em um mesmo framework, a serem analisados, recuperadas e manipuladas a fim
de obter um objetivo comum.
Atualmente vêm crescendo o estudo de como alcançar a interoperabilidade com a
definição de ontologias, a funcionar como bases de conhecimento, especificando um
16
vocabulário relativo a um domínio, e definindo entidades, classes, propriedades, predicados e
funções e as relações entre estes componentes.
O termo ontologia é proveniente da Filosofia e significa “uma especificação formal e
explícita que tenta, da melhor forma possível, aproximar a estrutura de mundo definida por
uma conceitualização”, (GRUBER, 1999). Uma ontologia define uma “linguagem” que será
usada para formular consultas. Ontologias são abstrações e podem descrever diferentes tipos
de organização de dados como tabelas relacionais, textos e imagens, (PALAZZO et al., 2002).
FONSECA (2008) aponta três tipos de heterogeneidade entre dados: Heterogeneidade
semântica, onde um fato pode ter mais de uma descrição; Heterogeneidade esquemática, onde
um objeto do mundo real é representado por diferentes conceitos em um banco de dados;
Heterogeneidade sintática, onde os bancos de dados usam diferentes paradigmas.
Para o propósito deste trabalho, a heterogeneidade sintática é descartada, pois todas as
bases de dados estão disponíveis em bancos de dados formados por arquivos shapes. Por
exemplo, para uma instituição X, um lago ser apenas uma feição com pequenas descrições
como nome e município onde se localiza. Já para uma instituição Y que disponibiliza o
mesmo tipo de informação geográfica, o mesmo lago possui relações com outros objetos ou
pode possuir um maior número de informações. Neste caso, ambos são lagos, mas o esquema
que o representa é diferente. Considerando o exemplo anterior, o que é um lago para um SIG
deve ser um lago para o outro, independente da instituição onde a informação sobre o mesmo
foi gerada.
Neste trabalho, a questão a ser levada em consideração na interoperabilidade em SIGs
é a semântica. Diante disto, a interoperabilidade plena requer não só uma equivalência
sintática entre as entidades representadas pelos sistemas, mas inclui também a equivalência de
conceitos e significados destas entidades (CÂMARA, 2004).
Segundo VIEGAS E SOARES (2006), as ontologias geográficas são utilizadas para
permitir um conhecimento comum compartilhado entre diferentes usuários sobre um domínio
17
especifico. Na Geoinformática, as Ontologias funcionam com uma “ponte” entre várias
soluções em SIG, provendo um modelo conceitual único e rico para troca de informações
geográficas. Uma ontologia possibilita a comunicação sobre um domínio particular e define
explicitamente o vocabulário de termos básicos, o significado preciso destes termos e a
relação entre eles. Assim, ao se modelar formalmente o domínio da aplicação, facilita-se o
entendimento sobre o que está representado em um banco de dados geográficos,
possibilitando o compartilhamento e reuso do conhecimento (VIEGAS & SOARES, 2006).
2.1 ESTUDO DE CASO SWIGG
Em SOUSA & LEITE (2005) foi apresentado uma abordagem baseada em ontologias
para a geração automática de um dicionário para auxiliar a interação de diferentes
profissionais a entenderem conceitos que não são de suas áreas de atuação, enquanto os
mesmos interagem com um SIG.
A geração do dicionário é feita a partir do processamento de ontologias que
representam o conhecimento dos usuários e de ontologias que representam conhecimento do
SIG. As ontologias que representam o conhecimento do SIG são formadas por conceitos
manipulados pelo SIG. O trabalho apresentado introduziu uma camada de inferência, que
possibilita a visualização das descrições dos conceitos visualizados nas telas da interface
enquanto o usuário interage com o SWIGG (Sistema Web de Informações Geográficas
Geoambientais). Esta camada de inferência gera o conteúdo do dicionário comparando
ontologias que representam o conhecimento do SWIGG com as ontologias que representam o
conhecimento do usuário que está interagindo com o sistema em um determinado momento.
O SWIGG é composto de várias camadas, nesta pesquisa, para simplificação, foram
consideradas: a camada de apresentação, responsável pela geração da interface; a camada de
18
aplicação, responsável pelo tratamento das requisições do usuário; e a camada de dados,
responsável pelo armazenamento e processamento dos dados. A camada de inferência foi
inserida entre a camada de aplicação e a camada de apresentação.
A camada de inferência foi aplicada em um SIG, desenvolvido no Laboratório de
Geoprocessamento (GEOPRO) da Universidade Federal do Rio Grande do Norte - UFRN,
que é utilizado para estudos ambientais em áreas produtoras de petróleo e gás-natural. Essa
camada de inferência foi desenvolvida para funcionar o mais independente possível do
sistema, isto faz com que esta camada de inferência possa ser facilmente embutida em outras
aplicações.
Para validar a camada de inferência no processamento em ontologias, foram
desenvolvidas ontologias de acordo com as características do sistema em que a camada de
inferência foi inserida. As ontologias que representam o conhecimento do SWIGG foram
desenvolvidas a partir da análise da interface do sistema. Também foram desenvolvidas
ontologias que representam o conhecimento de um geólogo e de um sociólogo.
Os autores desenvolveram dois módulos o “UserManager” que adquire do SWIGG o
tipo de usuário, ou seja, a profissão do usuário (geólogo, sociólogo, geógrafo e etc.) e o tipo
de informação que está sendo vista pelo usuário, ou seja, a área de conhecimento a que a
informação pertence. O módulo “OntologiesManager” que é responsável por localizar as
ontologias que representam o conhecimento do usuário e o conhecimento do SIG em uma
certa área de conhecimento.
19
FIGURA 1: INTERFACE DO DICIONÁRIO COM CONCEITOS SOBRE GEOLOGIA
( FONTE: SOUSA E LEITE, 2005)
Os autores observaram que o SWIGG pode ser facilmente modificado para passar a
manipular informações relacionadas a novas áreas de conhecimento, já que a camada de
inferência é independente, sendo necessários poucos ajustes. Também observaram que as
ontologias desenvolvidas no trabalho podem ser reutilizadas em outras aplicações que façam
uso da mesma camada de inferência ou em aplicações que necessitem de bases de
conhecimento, nas áreas de conhecimento consideradas na abordagem. E ainda, os autores
concluíram que o uso dos SIGs em atividades tais como a elaboração de estudos ambientais
tem trazido resultados muito benéficos.
A utilização destas ferramentas computacionais permite que muitas informações
possam ser acessadas rapidamente e decisões importantes possam ser tomadas em tempo
hábil. Além disso, os usuários do SWIGG fizeram uso do sistema após a implantação da
20
camada de inferência e relataram que o fato de o usuário poder visualizar descrições de
conceitos desconhecidos é importante. Também ressaltaram que, como o dicionário contém
somente as descrições dos conceitos que o usuário não entende, a interface do dicionário fica
mais enxuta, promovendo uma leitura mais confortável.
2.2 ESTUDO DE CASO SIG-O
Já em FONSECA & EGENHOFER (1999), foi apresentado uma proposta de uma
arquitetura para um SIG baseado em ontologias. O sistema sugerido usa um repositório de
objetos geográficos interoperáveis. A abordagem proporciona um alto grau de
interoperabilidade e permite integração parcial de informações quando a integração completa
não é possível. O sistema permite ainda o reaproveitamento de classes já desenvolvidas,
incorporando nos novos sistemas o conhecimento existente em outros SIG urbanos.
Os objetos utilizados são extraídos de múltiplos bancos de dados independentes. Um
mapeamento baseado em orientação a objetos foi usado para criar os objetos a partir das
ontologias, já que, uma visão do mundo baseada em objetos é adequada para representar
entidades geográficas e que a tecnologia de objetos pode ser usada como uma ferramenta para
interoperabilidade (FONSECA & EGENHOFER, 1999). Os autores propõem um container
de objetos interoperáveis para conter os objetos geográficos. Já que os objetos carregam tanto
dados como operações, o container pode obter sua funcionalidade a partir dos próprios objetos
e colocar essa funcionalidade disponível para os usuários. A arquitetura básica de um SIG-O é
um container de objetos interoperáveis que se comunica com o usuário final e com
repositórios de dados geográficos, a comandar a extração de objetos geográficos e repassando
os resultados para o usuário final.
Os autores propuseram para a arquitetura do sistema a criação de classes através de um
mapeamento orientado a objetos a partir de diversas ontologias. Esses objetos geográficos
21
implementam ou herdam todos os métodos das classes das quais eles são derivados, já que
abordaram uma arquitetura de objetos distribuídos, usando este mapeamento, os objetos que
ficam dentro do container são derivados de ontologias de aplicação.
O artigo apresentou um SIG onde a funcionalidade é representada mais por seus
objetos do que pela interface ou banco de dados, já que é das classes que toda funcionalidade
é extraída. Os autores observaram que os SIGs são caracterizados por um extensivo uso de
ontologias explícitas desde sua concepção até seu uso. Com isso, concluiu que o SIG-O tem
um papel importante no mundo dos sistemas distribuídos e interoperáveis. Porém, segundo os
autores, uma série de problemas ainda deve ser resolvida, como exemplo, explicar em mais
detalhes a arquitetura, como este tipo de sistema pode ser implementado usando-se a
tecnologia de objetos distribuídos e também a tradução de ontologias, para classes que
possam ser usadas como componentes de software. Esses assuntos devem ser objeto de mais
pesquisas.
2.3 ESTUDO DE CASO GEONTOQUERY
Em VIEGAS & SOARES (2006), foi desenvolvido o GeOntoQuery – um mecanismo
de busca em banco de dados geográficos baseado em ontologias. O principal objetivo do
sistema consiste em prover um mecanismo que permita que diferentes usuários acessem o
mesmo banco de dados geográfico, sem que para isso seja necessário conhecer sua estrutura
interna. Cada comunidade tem seus interesses e denominações próprias para definir um
mesmo objeto, estas diferentes formas de definir conceitos originam as barreiras semânticas
(VIEGAS E SOARES, 2006). Segundo as autoras, é necessário desenvolver sistemas que
suportem as barreiras semânticas, mostrando aos diferentes usuários não apenas o dado em si,
mas também o seu significado. Para isso, deve-se ter uma interoperabilidade entre sistemas.
Para a interação do Banco de dados Geográficos (BDG) com as ontologias, as autoras
22
desenvolveram uma camada semântica, que interage com o BDG, e é criada a partir do
processamento de ontologias que representam o conhecimento das comunidades de usuários e
das ontologias que representam o conhecimento do BDG. Foi realizada uma interação
semântica da informação geográfica, através do uso de ontologias e da similaridade semântica
entre as classes. Como estudo de caso, as autoras desenvolveram ontologias para o domínio
de recifes de corais de acordo com três visões de diferentes comunidades: a comunidade dos
geólogos, dos biólogos e a dos turistas, e também uma ontologia que representa o
conhecimento do BDG. As consultas, antes de chegarem ao banco de dados, são
intermediadas pela camada semântica, que processa a informação e descobre os termos
semelhantes e leva-as ao banco de dados, e retorna ao usuário. Essa camada atua na adaptação
e filtragem de informações.
Com este desenvolvimento as autoras observaram que as ontologias propostas podem
ser usadas como ferramenta de navegação e consulta para o usuário, fornecendo a informação
semântica desejada. Obtiveram a conclusão de que a proposta apresentada pode ser adaptada
a qualquer domínio espacial que seja de interesse multidisciplinar. Neste caso, o retorno das
novas aplicações com o uso de ontologias na forma como foi especificada na proposta, foi um
resultado satisfatório.
3 Metodologia
Podemos falar de Sistemas de Informação baseados em ontologias quando uma
ontologia explícita tem um papel central na construção e uso de um sistema. O termo
Ontologia tem origem na Filosofia, e está relacionado ao estudo da existência. Em
computação, pesquisas em ontologia tiveram sua origem nas comunidades de Inteligência
Artificial (IA). Neste contexto, uma ontologia é um formalismo que permite especificar um
23
vocabulário relativo a um determinado domínio. Esse vocabulário define entidades, classes,
propriedades, predicados, funções e as relações entre termos e conceitos de algum domínio
específico.
Segundo GRUBER (1998) uma ontologia é “Uma especificação formal e explícita de
uma conceitualização compartilhada. Nessa definição,”formal” significa legível para
computadores; “especificação explícita” diz respeito a conceitos, propriedades, relações,
funções, restrições e axiomas explicitamente definidos e manipulados por computadores;
“compartilhado” quer dizer conhecimento consensual e “conceitualização” diz respeito a um
modelo abstrato de algum fenômeno do mundo real.
Uma ontologia define um vocabulário específico usado para descrever certa realidade,
mais um conjunto de decisões explícitas fixando de forma rigorosa o significado pretendido
para o vocabulário (DAL MORO et al., 2004).
As ontologias são estruturas de representação de conhecimento adequadas para a
especificação de abstrações de software de alto nível, como modelos de domínio e modelos de
usuários. Isso se deve ao fato das ontologias apresentarem características como: notação
formal, que providencia uma terminologia clara e não ambígua; flexibilidade, que permite
posteriores extensões; e a adaptabilidade em diferentes níveis de generalidade/especificidade,
facilitando a reutilização (GUARINO, 1998). Com isso, as ontologias têm se constituído em
ferramentas de aderência entre a representação sintática da informação e sua conceitualização.
Ontologias têm se tornado popular, em grande parte, pelo fato de terem como objetivo
promover um entendimento comum e compartilhado sobre um domínio, que pode ser
comunicado entre pessoas e sistemas de aplicação. (DAL MORO et al., 2004). Também
permite a reutilização do conhecimento sobre um domínio, introduzindo padrões que
permitam a interoperabilidade entre aplicações, evitando assim a “reinvenção da roda”.
(PALAZZO, 2006).
Atualmente, há um grande interesse no desenvolvimento de ontologias para facilitar o
24
compartilhamento de informações em geral e integração de bancos de dados, (ALMEIDA,
2003). Destas observações pode-se concluir que a importância de uma ontologia é descrever e
representar uma área do conhecimento. Determinado o domínio, sua ontologia é o sistema de
representação do conhecimento deste domínio.
A figura abaixo mostra esquematicamente como ontologias são bastante úteis para, por
exemplo, as ontologias funcionam com uma “ponte” provendo um modelo conceitual único e
rico para troca de informações geográfica.
Na figura tem-se o sistema de informação geográfica A interagindo com o sistema de
Informação geográfica B através da ontologia.
FIGURA 2: O CONCEITO DE ONTOLOGIAS NA INTEROPERABILIDADE DE INFORMAÇÕES
GEOGRÁFICAS.
(FONTE: CÂMARA, 2003).
Para definir formalmente uma ontologia, necessita-se de ferramentas que auxiliem
nessa definição. Editores de ontologias são ferramentas que proporcionam navegação,
codificação e modificações de forma a facilitar as tarefas de construção e manutenção de
ontologias.
25
O Protégé1 é uma ferramenta computacional integrada, mais especificamente um
editor de ontologias, usada para o desenvolvimento de sistemas baseados em conhecimento.
Essa ferramenta tem por objetivos: permitir interoperabilidade com outros sistemas de
representação do conhecimento; ser uma ferramenta de aquisição de conhecimento que seja
fácil de configurar e usar; uma arquitetura extensível; e código aberto, (GARCIA &
MENDES, 2003).
Esse editor de ontologias originou-se a partir de um Projeto desenvolvido no
Departamento de Informática Médica (SMI - Stanford Medical Informatics), o projeto original
do Protégé era uma ferramenta de aquisição de conhecimento limitada a um sistema
especialista para oncologia.
Esse editor de ontologias foi desenvolvido utilizando a linguagem de programação
Java e, posteriormente, optou por abrir seu código. Surgiu então uma arquitetura integrável a
diversas aplicações, via componentes que podem ser conectados ao sistema, sem necessitar o
redesenvolvimento.
Foi modernizado gradativamente para acompanhar a evolução da tecnologia de SBC
(Sistemas Baseados em Conhecimento).
O Protégé conta com um ambiente gráfico e interativo que facilitam a construção de bases de
conhecimento em qualquer área. Em adição a interface com boa usabilidade, pode-se destacar
ainda duas qualidades: escalabilidade e extensibilidade. Uma das maiores vantagens da
arquitetura Protégé é que o sistema é construído em uma forma aberta e modular. Usa-se o
Protégé nas plataformas Linux; Solaris; Windows (nas versões de 32 bits); AIX; HP-UX; e
Mac OS X v.10.1. Seu modelo de conhecimento é representado por meio de classes (conceitos
no domínio de discurso – constituem uma hierarquia taxonômica). Por ser o Protégé um
ambiente extensível e independente de plataforma para a criação e edição de ontologias e
1 A última versão do Protégé pode ser obtida em: http://protege.stanford.edu/
26
bases de conhecimento, e, importar e exportar ontologias em diversos formatos facilitando a
reutilização e intercâmbio de ontologias optou por utilizar essa ferramenta.
Figura 3: Interface gráfica do Protégé.
(Fonte: http://protege.stanford.edu/)
4 Estudo de Caso
No processo de construção de modelos busca-se abstrair aspectos relevantes de uma
totalidade deixando para segundo plano os aspectos menos importantes. Para cada nível de
abstração existe um modelo correspondente que o caracteriza. No Nível Conceitual a
informação é representada em modelos conceituais. De um modo geral, os modelos
conceituais de dados permitem representar a realidade da aplicação. Definem como cada
entidade será armazenada, independente da tecnologia escolhida, apresentando como
resultado final, o esquema do banco de dados.
Até o aparecimento dos primeiros SIG, praticamente nada existia em termos de
representação específica em modelo de dados de entidades geográficas ou espaciais. Diversas
27
propostas foram sendo desenvolvidas, principalmente focalizadas em estender os modelos
criados para aplicações convencionais às aplicações geográficas. No entanto, modelos de
dados para aplicações geográficas têm necessidades adicionais, tanto com relação à abstração
de conceitos e entidades, quanto ao tipo de entidades representáveis e seu inter-
relacionamento. Para dar respaldo às características particulares da representação conceitual
de dados geo-espaciais, surgem as primeiras propostas de modelagem baseada em Ontologias.
Ontologias são abstrações que descrevem diferentes tipos de organização de dados como
tabelas relacionais, textos e imagens em um senso georeferenciado (FONSECA, 2008). A
expressividade oferecida pelas ontologias permite interoperar informações geográficas no
nível semântico.
Associado ao fator da multidisciplinaridade tem-se ainda que os SIGs manipulam
diferentes formatos, tipos e semânticas de dados. Não existe consenso entre as Instituições
publicas ou privadas no sentido de padronizar conceitos e conteúdos, já que estas instituições
produzem seus próprios modelos semânticos.
Baseado neste contexto optou-se por modelar conceitualmente a base de conhecimento
do sistema em ontologia. O objetivo da modelagem semântica baseada em ontologia reside no
fato de que o sistema possa adaptar, filtrar ou explicar a informação armazenada em sua base
de dados, para os diferentes tipos de usuários. Por exemplo, o fato de um SIG explicar para
um sociólogo o significado de alguns conceitos geológicos pode ser importante para que o
sociólogo entenda a razão de determinadas decisões técnicas de um geólogo.
De maneira geral, uma ontologia tem como objetivo compartilhar conhecimento
comum sobre a estrutura da informação entre pessoas, sistemas, agentes de software e etc.
Além disso, permite a reutilização do conhecimento sobre um domínio, introduzindo padrões
que permitam a interoperabilidade entre aplicações (PALAZZO, 2006). A capacidade de
integrar múltiplos domínios com diferentes significados para os diferentes usuários (e
sistemas) que irão utilizá-los é chamada de interoperabilidade KASHYAP (1996), HARVEY
28
(1999) apud FONSECA (2001).
Ainda não existe um consenso na exata definição de ontologia. GUARINO et al.
(1995) descrevem diversas interpretações que vêm sendo utilizadas na literatura:
Ontologia como uma disciplina filosófica;
Ontologia como um sistema conceitual informal;
Ontologia como um cálculo da semântica formal;
Ontologia como uma especificação de uma conceitualização caracterizada por:
Propriedades formais específicas e
Somente por propósitos específicos;
Ontologia como o vocabulário usado por uma teoria lógica;
Ontologia como uma especificação de uma teoria lógica (meta-level).
A geração da base de conhecimento em ontologia é feita a partir do processamento de
classes que representam o conhecimento dos usuários e de classes que representam o
conhecimento do SIG. As ontologias que representam o conhecimento do SIG são formadas
por conceitos manipulados pelo SIG. As ontologias que representam o conhecimento dos
usuários são formadas por conceitos que podem ser apresentados aos usuários pela interface
do SIG, e que os usuários tenham um entendimento claro do que os mesmos significam. No
caso da criação da classe Unidade, duas ontologias foram utilizadas, uma ontologia urbana e
uma ontologia geométrica. A ontologia urbana permite identificar as características
semânticas das classes do Plano de Informação comércio, já a ontologia geométrica permite a
localização (coordenadas geográficas) e a geometria das classes (se é um polígono, linha ou
ponto).
As ferramentas para desenvolvimento da base de conhecimento em ontologias são os
editores de ontologias que proporcionam a navegação, codificação e modificações de forma a
facilitar as tarefas de construção e manutenção. O ambiente de edição utilizado foi o Protégé-
2000.
29
FIGURA 4. TAXONOMIA DAS CLASSES ABSTRAÍDAS
(Fonte: Elaboração própria, 2008)
O tempo está presente em vários fenômenos do mundo real. Os eventos ocorrem em
um específico intervalo de tempo, objetos e os relacionamentos entre eles existem em um
determinado instante de tempo. A modelagem temporal é essencial para novos tipos de
aplicações que surgem em função do progresso tecnológico. Sistemas de gerenciamento de
espaços urbanos e rurais, controle e monitoramento de tráfego de veículos, monitoramento
ambiental, são alguns exemplos. Nas aplicações deste tipo, os objetos geográficos, pontual ou
com extensão, podem mudar o valor de um ou mais atributo com o passar do tempo. A
informação temporal está presente em várias situações do mundo real. Ela pode incluir datas
(04 de julho de 2003, próxima sexta-feira), durações de atividades (assistir a uma aula por
vinte minutos, reunir-se por uma hora), ordenação entre eventos (emitir aviso sonoro após a
chegada de um novo email), e restrições entre eventos (não gravar o áudio da reunião se
houver silêncio).
Na modelagem dados com características espaço-temporais, muitas questões precisam
30
ser investigadas e respondidas (CHEYLAN, 2001). Essas questões envolvem a visão de
mundo inerente ao sistema, as regras aplicáveis, o comportamento dos objetos ao longo do
tempo, a interpretação da variação do tempo, a natureza das mudanças e a influência dos
processos de medida. Por este motivo, o uso de ontologias para modelagem espaço-temporal é
um dos principais temas de pesquisa nessa área atualmente (WORKBOYS et al, 2004).
Modelos de dados espaço-temporais tem sido extensivamente estudados nas últimas
décadas. As pesquisas têm abordado principalmente a indexação, os métodos de acesso,
estratégias de otimização de consultas e o armazenamento, tem-se em AGARWAL et al
(2000), BANG et al (2001), ERWIG et al (1997), FORZILLI (2000), KOLLIO et al (1999),
PFOSER et al (2000), SISTLA et al (1997), WOLFSON et al (2000), WORKBOYS (2005),
YI (2004) alguns exemplos.
Existe uma quantidade razoável de modelos que tratam das hierarquias, topologias e
trajetórias de objetos espaço-temporais. Estas abstrações geométricas capturam somente uma
parte da informação. A falta de um tratamento sistemático da semântica temporal impõe
limites no processamento analítico, reduzindo a habilidade de integrar aspectos espaciais e
espaço-temporais em métodos de recuperação. A especificação de um modelo de ontologias
espaço-temporais que representem os diferentes aspectos dos dados espaço-temporais,
auxiliará na identificação de métodos que suportam mecanismos de recuperação e integração
de sistemas (RODDICK, 2004).
Utilizou-se da expressividade das ontologias geográficas de objetos móveis para
especificar as classes do Plano de Informação de Turismo. Para produzir uma representação
do mundo real com o objetivo de elaborar um sistema de informação espaço-temporal muitas
questões precisam ser investigadas e respondidas. Uma parte importante no desenvolvimento
foi a elaboração das questões de competência. Questões de competência são perguntas que se
pretende responder a partir de inferências feitas na base de conhecimento em ontologia.
Quando e onde será realizada a Festa do Círio em 2008? Quando aconteceu a de 2007, por
31
onde passou?
Neste ano de 2008, a Festa do Círio tem início no dia 28 de setembro na
Praça São Francisco e a procissão segue em direção a Orla Sebastião
Miranda, onde faz uma pequena pausa para a missa e parte em seguida de
barco pelo rio Araguaia até chegar a São Félix, onda a santa repousa....
Onde e como ocorreu o Massacre do Eldorado dos Carajás? Como faço para chegar lá?
Em Weitzel et al (2008a) tem-se o levantamento destas competências e os conceitos-chave,
bem como as relações entre estes conceitos.
4.1 ESPECIFICAÇÃO ESPAÇO-TEMPORAL
A raiz da hierarquia ontológica é a superclasse THING ou SIGMA-TUR, todas as outras
classes são derivadas desta (Figura 5). No nível seguinte tem-se 3 classes abstratas: objeto
espacial, objeto-temporal e objeto espaço-temporal e uma classe concreta
(AcomodacaoStatus que determina o tipo de acomodação). Os restantes das classes
concretas derivam das classes abstratas, caso exibam características temporais e/ou
espaciais. As classes, tempo, posição e posição espaço-temporal são utilizadas para
posicionar um objeto em determinado conceito. Ou seja, objetos espaciais referem-se a
objetos que possuem uma localização e por isso têm as coordenadas x e y (usados em vez
das coordenadas reais), objetos temporais apresentam componentes temporais e objetos
espaço-temporais apresentam ambos. Na Figura 5 tem-se um trecho da representação das
ontologias geográficas especificadas. Verifica-se que a Festa do Círio e a Feira
Agropecuária Expoama pertencem à classe de objetos espaço-temporais. A primeira tem
como característica apresentar uma data de realização fixa, entretanto local de início e de
término variam de ano para ano. A segunda não possui uma data fixa de realização, é
dependente do calendário oficial. Desta forma, as classes Evento Cultural e Eventos são
compostas pelos atributos (x, y, t) onde: x e y são componentes espaciais e t componente
temporal. Da mesma forma, a classe Atividades Turísticas (Figura 6) têm componentes
32
espaciais e temporais, por exemplo, a atividade de pesca, tem um local e uma época para
suceder. A classe Atributos Naturais (Praias, Reservas, Florestas, etc.) cuja instância
Praias está apresentada na (Figura 6), é um objeto espacial especificado por suas
coordenadas geográficas.
FIGURA 5: ONTOLOGIA GEOGRÁFICA PARCIAL DO PLANO DE INFORMAÇÃO TURISMO PARA O
MUNICÍPIO DE MARABÁ - OBJETOS ESPAÇO-TEMPORAIS
Assim, foram identificadas as classes abaixo:
1) Classe de Objetos Espaciais: fazem referência à posição espacial que incluem os
Atributos Culturais: ocorrências culturais, como por exemplo, os museus, praças,
parques, mercados municipais, etc.
Atributos Naturais: ambientes naturais, tais como praias, rios, florestas, etc.
Produtos de Turismo: são subdivididos em duas classes, produtos de artesanato e
produtos gastronômicos.
33
Serviços de Turismo: referem-se ao conjunto de serviços que facilitem a satisfação das
necessidades do visitante, divide-se em acomodação ou hospedagem (hotel, pousada,
etc.); alimentação ou gastronomia (restaurantes e lanchonetes) e intermediação de
serviços de turismo (locação de veículos, casas de câmbio, estações rodoviárias,
aeroportos, etc.).
Serviços de apoio: que apoio o visitante poderá usar na sua estádia, como por
exemplo, delegacias, hospitais, serviços de correio, comunicação, etc.
Posição: armazena a posição espacial de um objeto.
2) Classe de Objetos Temporais: referencia a posição temporal
Tempo: armazena a posição temporal do objeto.
3) Classe de Objetos Espaço-temporais: referencia a posição espaço-temporal.
Atividades turísticas: atividades que podem ser realizada, como exemplo pescarias,
excursões, etc;
Eventos: podem ser Feiras Agropecuárias, Show de Música, etc;
Eventos Culturais: por exemplo, a festa religiosa da Procissão do Círio de Nazaré.
34
FIGURA 6: ONTOLOGIA GEOGRÁFICA PARCIAL DO PLANO DE INFORMAÇÃO TURISMO PARA O
MUNICÍPIO DE MARABÁ- OBJETOS ESPACIAIS
Além das classes descritas na (Figura 5), foram especificadas as classes que
referenciam a geometria dos objetos (polígono, linha e ponto), a divisão municipal em
Distritos (Pioneiro, Cidade Nova, Industrial, de Expansão e Nova Marabá), e os componentes
dos distritos em Quadras, Lotes, Unidades e Ruas (e trechos de ruas), Figura 7.
35
FIGURA 7: ONTOLOGIA GEOGRÁFICA PARCIAL DO PLANO DE INFORMAÇÃO TURISMO PARA O
MUNICÍPIO DE MARABÁ- GEOMETRIA E OUTRAS CLASSES
Uma ontologia OWL - Ontologies Web Language (Linguagem de Ontologias para
Web) pode incluir as descrições das classes, propriedades e suas instâncias. Abaixo na Figura
8, têm-se trechos da ontologia com as descrições das classes, propriedades dos objetos, dados
da propriedade e alguns objetos que foram instanciados, por simplificação foram omitidos
trechos da codificação.
....Ontology(<http://www.owl-ontologies.com/SIGMATUR.owl>
Comment("Ontologia espaco-temporal do setor de turismo do Municipio de Maraba")
// Class: http://www.w3.org/2002/07/owl#Thing
// Class: http://www.owl-ontologies.com/SIGMATUR.owl#AcomodacaoStatus
EquivalentClasses(AcomodacaoStatusObjectOneOf(TresEstrelas,DuasEstrelas,UmaEstrels))
// Class: http://www.owl-ontologies.com/SIGMATUR.owl#IntermediacaoServicoTurismo
Declaration(OWLClass(IntermediacaoServicoTurismo))
SubClassOf(IntermediacaoServicoTurismo ObjetoEspacial)
// Class: http://www.owl-ontologies.com/SIGMATUR.owl#Rua
Declaration(OWLClass(Rua))
SubClassOf(Rua ObjetoEspacial)
36
// Class: http://www.owl-ontologies.com/SIGMATUR.owl#Unidade
).......
// Object property: http://www.owl-
ontologies.com/SIGMATUR.owl#TemPosicaoEspacoTemporal
Declaration(ObjectProperty(TemPosicaoEspacoTemporal))
ObjectPropertyDomain(TemPosicaoEspacoTemporal ObjetoEspacoTemporal)
// Object property: http://www.owl-ontologies.com/SIGMATUR.owl#TemStatus
ObjectPropertyDomain(TemStatus Acomodacao)
ObjectPropertyRange(TemStatus AcomodacaoStatus)
FIGURA 8: ONTOLOGIA GEOGRÁFICA EM OWL (TRECHOS)
Foi utilizado a linguagem RDF (resource description format) e esquemas em RDF
como meios de atribuir semântica aos elementos estruturais. A RDF é codificada como um
conjunto de tripla: (assunto, verbo e objeto). Em RDF, um documento declara que uma
entidade em particular tem propriedades (é_um, tem_relação_com) com outra entidade. Estas
triplas podem ser escritas em tags de XML (DORNFEST et al (2001). Na figura 9 ilustra-se
apenas um exemplo dos construtores taxonômicos das classes RDF que foram gerados.
<!-- http://www.owl-ontologies.com/SIGMATUR.owl#TemAcomodacao -->
<owl:ObjectProperty rdf:about="#TemAcomodacao">
<rdfs:range rdf:resource="#Acomodacao"/>
<rdfs:domain rdf:resource="#Distrito"/>
</owl:ObjectProperty>
<!-- http://www.owl-ontologies.com/SIGMATUR.owl#TemAtividade -->
<owl:ObjectProperty rdf:about="#TemAtividade">
<rdfs:range rdf:resource="#AtividadeTuristica"/>
<rdfs:domain rdf:resource="#Distrito"/>
</owl:ObjectProperty>
<!-- http://www.owl-ontologies.com/SIGMATUR.owl#TemPosicaoEspacial -->
<owl:ObjectProperty rdf:about="#TemPosicaoEspacial">
<rdfs:domain rdf:resource="#ObjetoEspacial"/>
</owl:ObjectProperty>
FIGURA 9: CONSTRUTORES EM RDF (TRECHOS)
37
O presente projeto obteve como resultados os seguintes artigos, a íntegra
destes se encontra no Apêndice I.
1. WEITZEL. L., CALIXTO. JALINE, ROSAL PIMENTEL. ANA PAULA, ARGOLO,
ERÁCLITO. Representando ontologias geográficas de dados espaciais In: I Congresso de
Computação da Grande Dourados, Dourados. I CCGD, 2008.
2.WEITZEL. L., CALIXTO. JALINE, ROSAL PIMENTEL. ANA PAULA. Proposta de
aplicação de ontologias em esquemas conceituais de dados geográficos In: IV Congresso de
Computação do Sul do Mato Grosso, Rondonópolis. COMPSULMT, 2008.
3.WEITZEL. L., CALIXTO. JALINE, ROSAL PIMENTEL. ANA PAULA. Modelagem
Conceitual de Banco de Dados baseado em Ontologias In: 4º Simpósio Regional de
Geoprocessamento e Sensoriamento remoto, Aracajú. GEONORDESTE, 2008.
4.WEITZEL. L., CALIXTO. JALINE, ROSAL PIMENTEL. ANA PAULA. Modelagem de
objetos espaço-temporais no setor de turismo baseado em ontologia, Sessão pôster de TCC.
In: Semana de Informática, Torres, SEMINFO 2008, 2008.
5.WEITZEL. L., CALIXTO. JALINE, ROSAL PIMENTEL. ANA PAULA. Web Service
Modeling Ontology In: XI Encontro de Modelagem Computacional, 2008, Volta Redonda.
XI EMC 2008, 2008.
5 Conclusão
Ontologia é uma estrutura de representação de conhecimento adequada para a
especificação de abstrações de software de alto nível, como modelos de domínio e modelos de
usuários. Os modelos especificados para o setor de turismo funcionou com uma “ponte” entre
os diferentes módulos do SIGMA-TUR, provendo um modelo conceitual único para troca de
informações geográficas. Assim, ao se modelar formalmente o domínio do SIGMA-TUR
facilitou-se o entendimento sobre o que está representado no BDG, possibilitando o
compartilhamento e reuso deste conhecimento. Destaca-se ainda que as ontologias
desempenham um papel importante no intercâmbio de informações, ao proporcionar estrutura
semântica às fontes de dados.
38
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<http://www.spatial.maine.edu/~worboys/downloads.htm >, Acesso em 21 Mai. 2008.
41
Apêndice
WEITZEL. L., CALIXTO. JALINE, ROSAL PIMENTEL. ANA PAULA, ARGOLO,
ERÁCLITO. Representando ontologias geográficas de dados espaciais In: I Congresso de
Computação da Grandes Dourados, Dourados. I CCGD, 2008.
REPRESENTANDO ONTOLOGIAS GEOGRÁFICAS DE DADOS ESPACIAIS
Leila Weitzel1, Eráclito Argolo
1, Jaline Calixto
1, Ana Paula Pimentel
1
1Grupo de Modelagem Computacional – Faculdade de Computação - Universidade
Federal do Pará (UFPA)
Folha 31, Quadra 7 Lote especial - Cx Postal 101 - 68.507-590 - Marabá - PA - Brasil {lmartins, eraclito}@ufpa.br,
[email protected],[email protected]
Abstract. Mobile devices (Smartphone, Palm, and so on) and wireless networking brings a
new computing paradigm. This paper presents a proposal for conceptual modeling, capable of
handling spatio-temporal tourism data. When modeling spatio-temporal data, the classes
should have some inherent functionality regarding the spatial, temporal and spatio-temporal
relationships. In the case of spatial relationships, the modern object-relational database
management systems that are capable of storing spatial data also include spatial functionality.
The functionality associated with temporal data, especially concerning time periods, is more
seldom implemented.
Resumo. Dispositivos móveis (telefones inteligentes, palm e outros) e redes sem fio
trouxeram um novo paradigma à computação. Este artigo apresenta a proposta de um modelo
conceitual capaz de lidar com dados espaço-temporais do setor de turismo. Quando se modela
dados espaço-temporais, as classes devem apresentar alguma funcionalidade inerente às
relações temporais, espaciais e espaço-temporais. No caso das relações espaciais, os
gerenciadores de banco de dados relacionais modernos são capazes de armazenar dados
espaciais bem como suas funcionalidades. As funcionalidades associadas aos dados temporais
especialmente àquelas relacionados ao período de tempo, são raramente implementadas.
1.Introdução
Este trabalho faz parte de um projeto maior intitulado SIGMA - Sistema de
Informação Geográfica de Marabá (Weitzel et al , 2007). O SIGMA está em fase de
desenvolvimento sob a responsabilidade do Grupo de Pesquisa em Modelagem
Computacional da Universidade Federal de Pará. Foram mapeados sete Planos de Informação:
Habitacional, Comercial, Educacional, Saúde, Serviços Públicos, Indústria e Turismo (Weitzel
et al, 2008b). O presente artigo tem como objetivo apresentar as ontologias espaço-temporais
especificadas para o Plano de Informação de Turismo. O Município de Marabá é pólo de
desenvolvimento econômico, centro comercial de decisões e de negócios. Por seus atributos
naturais tem um alto mercado receptor no mês de julho (Marabá, 2008). As atividades
turísticas se dão em função dos Rios Araguaia e Tocantins que cortam o município. Na época
vazante (julho) são formadas ilhas (banco de areia) no centro dos seus leitos onde se podem
desenvolver atividades de esporte, lazer como banho, pesca, etc.
42
2. Metodologia e considerações sobre a especificação
Com a popularização das tecnologias móveis (PDAs - Personal Digital Assistants,
Notebooks e Celulares) abriu-se uma vasta gama de novas aplicações. Aplicações, tais como,
planejamento de rotas, busca de informações e serviços pela web, são cada vez mais
dependentes de Sistemas de Informações Georreferenciadas - SIG. (Wolfson et al, 2000;
Bang, 2001). Os SIGs são sistemas multidisciplinares, ou seja, são regidos por fatores
sintáticos e semânticos. Fatores sintáticos dizem respeito aos dados provenientes de diferentes
fontes de dados (satélites, fotografias aéreas, etc). Fatores semânticos, por outro lado, dizem
respeito ao significado (semântica) dos dados (Fonseca et al, 2001). Neste sentido, o
formalismo das ontologias permite especificar um vocabulário (entidades, classes,
propriedades, predicados e funções) necessário para manter a interoperabilidade, contribuindo
para a melhoria da interação entre sistemas, agentes e usuários (Viegas et al, 2006). Segundo
(Dieter et al., 2008), vários objetos do mundo real apresentam características espaço-temporal.
Pode-se distinguir estes objetos pela sua componente espacial ou temporal. Pelas
particularidades das atividades turísticas verificadas no município de Marabá foi possível
associar as premissas de objetos móveis e a algumas classes deste domínio. Assim, utilizou-se
da expressividade das ontologias geográficas de objetos móveis para especificar as classes do
Plano de Informação de Turismo. Para produzir uma representação do mundo real com o
objetivo de elaborar um sistema de informação espaço-temporal muitas questões precisam ser
investigadas e respondidas. Uma parte importante no desenvolvimento foi a elaboração das
questões de competência. Questões de competência são perguntas que se pretende responder a
partir de inferências feitas na base de conhecimento em ontologia. Quando e onde será realizada a Festa do Círio em 2008? Quando aconteceu a de 2007, por onde passou? Neste ano de 2008, a Festa do Círio tem início no dia 28 de setembro na Praça São Francisco e a procissão segue em direção a Orla Sebastião Miranda, onde faz uma pequena pausa para a missa e parte em seguida de barco pelo rio Araguaia até chegar a São Félix, onda a santa repousa.... Onde e como ocorreu o Massacre do Eldorado dos Carajás? Como faço para chegar lá?
Em Weitzel et al (2008a) tem-se o levantamento destas competências e os conceitos-
chave, bem como as relações entre estes conceitos. As ferramentas para desenvolvimento da
base de conhecimento em ontologias são conhecidas como os editores de ontologias. O
ambiente de edição selecionado foi o Protégé-2000, desenvolvido na Universidade de
Stanford, Departamento de Informática Médica – (SMI - Stanford Medical Informatics).
3. Especificação espaço-temporal
A raiz da hierarquia ontológica é a superclasse THING ou SIGMA-TUR, todas as
outras classes são derivadas desta (Figura 1). No nível seguinte tem-se 3 classes abstratas:
objeto espacial, objeto-temporal e objeto espaço-temporal e uma classe concreta
(AcomodacaoStatus que determina o tipo de acomodação). O restante das classes concretas
derivam das classes abstratas, caso exibam características temporais e/ou espaciais. As
classes, tempo, posição e posição espaço-temporal são utilizadas para posicionar um objeto
em determinado conceito. Isto é, objetos espaciais referem-se a objetos que possuem uma
localização e por isso têm as coordenadas x e y (usados em vez das coordenadas reais),
objetos temporais apresentam componentes temporais e objetos espaço-temporais apresentam
ambos. Na figura 1 tem-se um trecho da representação das ontologias geográficas
especificadas. Verifica-se que a Festa do Círio e a Feira Agropecuária Expoama pertencem à
classe de objetos espaço-temporais. A primeira tem como característica apresentar uma data
de realização fixa, entretanto local de início e de término variam de ano para ano. A segunda
43
não possui uma data fixa de realização, é dependente do calendário oficial. Desta forma, as
classes Evento Cultural e Eventos são compostas pelos atributos (x , y , t ) onde: x e y são
componentes espaciais e t componente temporal. Da mesma forma, a classe Atividades
Turísticas (Figura 2) têm componentes espaciais e temporais, por exemplo, a atividade de
pesca, tem um local e uma época para suceder. A classe Atributos Naturais (Praias, Reservas,
Florestas, etc) cuja instância Praias está apresentada na Figura 2, é um objeto espacial
especificado por suas coordenadas geográficas. Assim, foram identificadas as classes: Classe
de Objetos Espaciais: fazem referência à posição espacial, que incluem: Atributos Culturais:
ocorrências culturais, como por exemplo, os museus, praças, parques, mercados municipais,
etc. Atributos Naturais: ambientes naturais, tais como praias, rios, florestas, etc. Produtos de
Turismo: são subdivididos em duas classes, produtos de artesanato e produtos gastronômicos.
Serviços de Turismo: referem-se ao conjunto de serviços que facilitem a satisfação das
necessidades do visitante, divide-se em: acomodação ou hospedagem (hotel, pousada, etc.),
alimentação ou gastronomia (restaurantes e lanchonetes) e intermediação de serviços de
turismo (locação de veículos, casas de câmbio, estações rodoviárias, aeroportos, etc.).
Serviços de apoio: que apoio o visitante na sua estádia, como por exemplo, delegacias,
hospitais, serviços de correio, comunicação, etc. Posição: armazena a posição espacial de um
objeto. Classe de Objetos Temporais: referencia a posição temporal, incluindo, Tempo:
armazena a posição temporal do objeto. Classe de Objetos Espaço-temporais: referencia a
posição espaço-temporal, incluindo, Atividades turísticas: atividades que podem ser realizada,
exemplo: pescarias, excursões, etc. Eventos: podem ser Feiras Agropecuárias, Show de
Música, etc. Eventos Culturais: por exemplo, a festa religiosa da Procissão do Círio de
Nazaré.
FIGURA 1: ONTOLOGIA GEOGRÁFICA PARCIAL DO PLANO DE INFORMAÇÃO TURISMO PARA O
MUNICÍPIO DE MARABÁ - OBJETOS ESPAÇO-TEMPORAIS
44
FIGURA 2: ONTOLOGIA GEOGRÁFICA PARCIAL DO PLANO DE INFORMAÇÃO TURISMO PARA O
MUNICÍPIO DE MARABÁ- OBJETOS ESPACIAIS
Além das classes descritas na Figura 1, foram especificadas as classes que referenciam
a geometria dos objetos (polígono, linha e ponto), a divisão municipal em Distritos (Pioneiro,
Cidade Nova, Industrial, de Expansão e Nova Marabá), e os componentes dos distritos em
Quadras, Lotes, Unidades e Ruas (e trechos de ruas), Figura 3.
FIGURA 3: ONTOLOGIA GEOGRÁFICA PARCIAL DO PLANO DE INFORMAÇÃO TURISMO PARA O
MUNICÍPIO DE MARABÁ- GEOMETRIA E OUTRAS CLASSES
Uma ontologia OWL - Ontologies Web Language (Linguagem de Ontologias para
Web) pode incluir as decrições das classes, propriedades e suas instâncias. Abaixo na Figura 4
tem-se trechos da ontologia com as descrições das classes, propriedades dos objetos, dados da
propriedade e alguns objetos que foram instanciados, por simplificação foram omitidos
trechos da codificação.
..Ontology(<http://www.owl-ontologies.com/SIGMATUR.owl> Comment("Ontologia espaco-temporal do setor de turismo do Municipio de Maraba") // Class: http://www.w3.org/2002/07/owl#Thing // Class: http://www.owl-ontologies.com/SIGMATUR.owl#AcomodacaoStatus EquivalentClasses(AcomodacaoStatusObjectOneOf(TresEstrelas,DuasEstrelas,UmaEstrels)) // Class: http://www.owl-ontologies.com/SIGMATUR.owl#IntermediacaoServicoTurismo Declaration(OWLClass(IntermediacaoServicoTurismo)) SubClassOf(IntermediacaoServicoTurismo ObjetoEspacial) // Class: http://www.owl-ontologies.com/SIGMATUR.owl#Rua Declaration(OWLClass(Rua))
45
SubClassOf(Rua ObjetoEspacial) // Class: http://www.owl-ontologies.com/SIGMATUR.owl#Unidade )....... // Object property: http://www.owl-ontologies.com/SIGMATUR.owl#TemPosicaoEspacoTemporal Declaration(ObjectProperty(TemPosicaoEspacoTemporal)) ObjectPropertyDomain(TemPosicaoEspacoTemporal ObjetoEspacoTemporal) // Object property: http://www.owl-ontologies.com/SIGMATUR.owl#TemStatus ObjectPropertyDomain(TemStatus Acomodacao) ObjectPropertyRange(TemStatus AcomodacaoStatus)
FIGURA 4: ONTOLOGIA GEOGRÁFICA EM OWL (TRECHOS)
Foi utilizado a linguagem RDF (resource description format) e esquemas em RDF
como meios de atribuir semântica aos elementos estruturais. A RDF é codificada como um
conjunto de tripla: (assunto, verbo e objeto). Em RDF, um documento declara que uma
entidade em particular tem propriedades (é_um, tem_relacao_com) com outra entidade. Estas
triplas podem ser escritas em tags de XML (Dornfest et al (2001). Na figura 5 ilustra-se
apenas um exemplo dos construtores taxonômicos das classes RDF que foram gerados. <!-- http://www.owl-ontologies.com/SIGMATUR.owl#TemAcomodacao --> <owl:ObjectProperty rdf:about="#TemAcomodacao"> <rdfs:range rdf:resource="#Acomodacao"/> <rdfs:domain rdf:resource="#Distrito"/> </owl:ObjectProperty> <!-- http://www.owl-ontologies.com/SIGMATUR.owl#TemAtividade --> <owl:ObjectProperty rdf:about="#TemAtividade"> <rdfs:range rdf:resource="#AtividadeTuristica"/> <rdfs:domain rdf:resource="#Distrito"/> </owl:ObjectProperty> <!-- http://www.owl-ontologies.com/SIGMATUR.owl#TemPosicaoEspacial --> <owl:ObjectProperty rdf:about="#TemPosicaoEspacial"> <rdfs:domain rdf:resource="#ObjetoEspacial"/> </owl:ObjectProperty>
FIGURA 5: CONSTRUTORES EM RDF (TRECHOS)
4.Discussão
O Setor de turismo do Município de Marabá é impulsionado pela fisiografia da região.
Todos os anos, um grande volume de turistas chega à cidade em busca de seus atrativos
naturais e culturais. Até o presente momento, as informações que se pode obter sobre as
atratividades turísticas da cidade estão em meio impresso. O sistema de Informação
Georreferenciada disponibilizado em dispositivos de comunicação móveis (celulares, PDA,
etc) permitirá gerenciar o conhecimento das informações do setor e a sua utilização como
vantagem competitiva. A integração do gerenciamento, do marketing e de outros serviços
facilitaram o usuário encontrar informações relevantes específicas. Em trabalhos futuros
pretende-se compatibilizar os sites dos estabelecimentos comerciais (hotel, restaurantes, etc.)
com os documentos descritores desenvolvidos para que possam atuar na semântica
especificada, por este motivo os dados e instâncias foram gerados manualmente.
5. Referências
1) DORNFEST, R. and Brickely, D. (2001) The Power of Metadata. The O'Reilly Network.
Disponível em: < http://www.openp2p.com/pub/a/p2p/2001/01/18/metadata.html>,
acessado em 30 jun 2007.
2) FONSECA, F. and M. Egenhofer. (2001) “Sistemas de Informação Geográficos Baseados
em Ontologias”. Informática Pública 1 (2): 47-65. Disponível em
http://www.ip.pbh.gov.br/ANO1_N2_PDF/ip0102fonseca.pdf. Acessado em 30 mai.
2007.
46
3)FROZZA, A. and Mello, R., (2005) “Um método para determinar Equivalência
Semântica entre esquemas GML”. VII Simpósio Brasileiro de GeoInformática –
Campos do Jordão, SP, Brasil – 2005. Disponível em:
<http://www.geoinfo.info/geoinfo2006/papers/p25.pdf>, acessado em 30 Jul. 2008.
4)Marabá (Município). Secretaria de Turismo. Disponível em www.maraba.pa.gov.br.
Acesso em 27 mai. 2007.
5) OLIVEIRA, P. L., and Câmara, G. (2002) “GEOBR: Intercâmbio Sintático e
Semântico de dados espaciais”. Informática Pública, vol 4(2)251-281. Disponível em:
<http://www.dpi.inpe.br/gilberto/papers/geobr_geoinfo2002.pdf>, acessado em 30
mai. 2007.
6) PFOSER, D. and Theodoridis, Y. (2000) “Generating semantic-based trajectories of
moving objects”. In Proceedings of the Int’l Workshop on emerging Technologies for
geo-based applications pp. 59-76, Ascona, Switzerland, May, 2000.
7) PROTÉGÉ Ontology Editor (2005). Disponível em: <http://protege.stanford.edu/>,
acessado em 20 mai. 2007.
8)VIEGAS, R., Soares, V., (2006). Quering a Geographic Database using an Ontology-
Based Methodology. VIII Simpósio Brasileiro de Geoinformática. Campos do Jordão.
Novembro de 2006.
9)WEITZEL, L., Costa, L., Filho, R., & Souza, G. (2007). SIGMA Sistema de Informação
Geográfica de Marabá: estudo de caso de Marabá Pioneira. IV Semana de Informática,
II Semana de Geotecnologias e I Escola de Software Livre (ISBN: 978-84-247-0420-
8), pp. 96-104.
10)WEITZEL L., Calixto, J. and Pimentel, A.P (2008a) “Modelagem conceitual de dados
geográficas baseado em ontologia”. In: (Weitzel, Calixto, & Pimentel, 4º Simpósio
Regional de Geoprocessamento e Sensoriamento Remoto, 2008), 2008, Aracajú,
Sergipe, Brazil.
11)WEITZEL L., Luz, D. C., Souza G., Teixeira, R. F. and Ribeiro, A. (2008b)
“Integração de dados espaciais e econômicos para o gerenciamento de áreas de risco”.
In: 4º Simpósio Regional de Geoprocessamento e Sensoriamento Remoto, 2008,
Aracajú, Sergipe, Brazil.
47
WEITZEL. L., CALIXTO. JALINE, ROSAL PIMENTEL. ANA PAULA. Proposta de
aplicação de ontologias em esquemas conceituais de dados geográficos In: IV Congresso de
Computação do Sul do Mato Grosso, Rondonópolis. COMPSULMT, 2008.
PROPOSTA DE APLICAÇÃO DE ONTOLOGIAS EM ESQUEMAS CONCEITUAIS
DE DADOS GEOGRÁFICOS
Jaline Calixto1, Leila Weitzel
1, Ana Paula Pimentel
1
1Grupo de Modelagem Computacional – Faculdade de Computação - Universidade
Federal do Pará (UFPA)
Folha 31, Quadra 7 Lote especial - Cx Postal 101 - 68.507-590 - Marabá - PA - Brasil [email protected],[email protected],[email protected]
Abstract. This article presents a proposal for the conceptual modeling of Geographic
Information System based on Ontology. This system has been developed by Computational
Modeling Group of Computational Faculty of Federal University of Pará to improve
management built urban space.
Resumo. Este artigo apresenta uma proposta para a modelagem conceitual de um SIG -
Sistema de Informação Geográfica - baseada em Ontologia. Este sistema vem sendo
desenvolvido pelo Grupo de Modelagem Computacional da Faculdade de Computação da
Universidade Federal do Pará para a melhoria do gerenciamento da ocupação dos espaços
urbanos construídos.
1.Introdução
O Estatuto das Cidades que regulamenta os artigos 182 e 183 da Constituição Federal
formaliza o Plano Diretor como o instrumento básico da política de desenvolvimento e de
expansão urbana. Neste sentido, as modernas Tecnologias da Informação e Comunicação
associadas às Tecnologias Geoespaciais (geoprocessamento), tem contribuído para
modernizar a forma como os Planos Diretores vêm sendo revisados. Essa nova abordagem,
nomeada de Plano Diretor de Geoprocessamento – PDGeo – contribui para a identificação de
oportunidades de melhoria na gestão pública. A criação de um PDGeo passa, em um primeiro
momento, pela estruturação e organização de informações espaciais e descritivas em um
Banco de Dados Geográfico – BDG – feitas através do processo de modelagem de dados.
Modelos de dados para aplicações geográficas têm necessidades adicionais, tanto com relação
à abstração de conceitos e entidades, quanto ao tipo de entidades representáveis e seus inter-
relacionamentos. Neste sentido, este artigo tem como proposição básica descrever a
modelagem conceitual de um BDG do Município de Marabá (no Estado do Pará), baseada em
ontologias. Este trabalho faz parte de um projeto em desenvolvimento de responsabilidade do
Grupo de Pesquisa em Modelagem Computacional da Faculdade de Computação do Campus
Universitário de Marabá, Universidade Federal do Pará. O projeto tem como objetivo
desenvolver um Sistema de Informação que contempla a gestão da informação da ocupação
dos espaços urbanos capaz de disponibilizar e cruzar, de forma ágil e confiável, informações
globais sobre a dinâmica urbana e sobre as demandas da comunidade por prestação de
serviços públicos (Weitzel et al, 2007).
2.Ambientação da pesquisa
O Município de Marabá situa-se no Sudeste do Estado do Pará e é na região um dos
Municípios mais populosos. A Cidade é um pólo de desenvolvimento econômico do sudeste
48
paraense, centro comercial de decisões e negócios. Está situada em uma região rica em
minérios e concentra investimentos e empreendimentos de indústrias minério-metálicas, em
especial a de ferro-gusa. As atividades econômicas estão distribuídas entre as de economia
formal e informal e incluem o comércio, a pecuária, extração madeireira e, principalmente, a
extração mineral. A atratividade econômica da cidade provoca fluxos de imigrantes de origens
diversas, incrementando a população a taxas maiores do que a Administração Municipal
consegue adequadamente gerir. Isso é verificado com o surgimento de novos núcleos na
periferia, impactando no ordenamento espacial dos serviços públicos oferecidos. Esse
desordenamento periférico, associado à intensa desigualdade entre áreas pobres carecidas de
toda a urbanidade e áreas mais nobres nas quais os recursos urbanos e infra-estruturas se
concentram, reforça essa desigualdade social e compromete um desenvolvimento adequado da
ocupação territorial (Marabá, 2007). No Plano Diretor da cidade (Marabá, 2007) aprovado em
meados de 2006, adotou-se o Distrito como unidade administrativa municipal, de modo a
organizar o espaço urbano e rural. Ao todo foram propostos dezesseis distritos, cinco deles
como partes constituintes da sede municipal, e, por conseguinte, formadores do novo
perímetro urbano. É possível visualizar, na Figura 1, os distritos da sede municipal. São eles:
o Distrito de Marabá Pioneira (1), o Distrito da Cidade Nova (3), o Distrito da Nova Marabá
(2), o Distrito Industrial (6) e os Distritos de Expansão (4 e 5).
FIGURA 1: LIMITES DOS DISTRITOS DA SEDE MUNICIPAL DE MARABÁ
FONTE: PLANO DIRETOR PARTICIPATIVO DA CIDADE DE MARABÁ (2006)
A fisiografia do município é bastante desfavorável para a ocupação urbana. Ademais, a
existência de áreas institucionais constitui-se em obstáculo adicional à expansão da cidade. A
ocupação de áreas que demandam grandes investimentos em infra-estrutura para viabilizar a
acessibilidade, notadamente aterros e pontes, retarda o enfrentamento de problemas históricos
de saneamento. Há problemas encontrados nas áreas sujeitas a alagamentos pelas cheias
fluviais, onde é comum o transbordamento de fossas e a contaminação de poços utilizados
pela população de menor poder aquisitivo em bairros formais e áreas de ocupação. Destaca-se,
em alguns pontos de maior vulnerabilidade a tais condições, a alta incidência de doenças
como, por exemplo, a hanseníase.
3. Considerações sobre a modelagem conceitual de dados
No processo de construção de modelos, busca-se a abstração de aspectos relevantes de
uma totalidade deixando para segundo plano os aspectos menos importantes. Para cada nível
49
de abstração existe um modelo correspondente que o caracteriza. O Nível Conceitual, objeto
deste estudo, estrutura a informação em modelos conceituais. De um modo geral, os modelos
conceituais de dados permitem representar a realidade da aplicação. Esses modelos definem
como cada entidade será armazenada independente da tecnologia escolhida, apresentando
como resultado final o esquema do banco de dados (Dornfest, 2001). Até o aparecimento dos
primeiros SIG, praticamente nada existia em termos de representação específica de
modelagem de dados de entidades geográficas ou espaciais. Diversas propostas se
desenvolveram, destacadamente aquelas focadas na extensão dos modelos criados para
aplicações convencionais às aplicações geográficas.
No entanto, modelos de dados para aplicações geográficas têm necessidades
adicionais, tanto em relação à abstração de conceitos e entidades, quanto ao tipo de entidades
representáveis e seus inter-relacionamentos. Para dar respaldo às características particulares
da representação conceitual de dados geo-espaciais, surgem as primeiras propostas de
modelagem baseada em Ontologias. Ontologias são abstrações que descrevem diferentes tipos
de organização de dados, tais como tabelas relacionais, textos e imagens em um senso
georeferenciado (Fonseca, 2001). A expressividade oferecida pelas ontologias permite
interoperar informações geográficas em um nível semântico, contribuindo para a melhoria da
interação entre usuários e sistemas. Chama-se a atenção para o fato de que os SIG são
sistemas multidisciplinares, ou seja, podem ser utilizados por diferentes comunidades de
usuários, cada uma com seus interesses e conhecimentos próprios (geólogos, sociólogos,
biólogos, engenheiros, etc.). Desta forma, visões de conhecimento sobre uma mesma realidade
precisam ser combinadas de modo a atender às necessidades de cada comunidade. Pessoas
com interesses diferentes identificam de formas diferentes a mesma região geográfica. Um
dos pontos básicos destas diferenças é refletido nos nomes dados às entidades do mundo real.
Estas entidades geográficas, coletadas e armazenadas em BDG são chamadas de feições na
literatura de referência da área. Feições geográficas são coletadas e modeladas por um modelo
conceitual (oliveira & Câmara, 2002).
Associado ao fator da multidisciplinaridade tem-se ainda o fato de que os SIG
manipulam diferentes formatos, tipos e semânticas de dados. Não existe consenso entre as
Instituições publicas ou privadas no sentido de padronizar conceitos e conteúdos, um vez que
que estas instituições produzem seus próprios modelos semânticos. Baseado neste contexto, o
conjunto das ontologias desenvolvidas deverá prover conhecimento para que o SIG possa
adaptar, filtrar ou explicar a informação armazenada em sua base de dados para os diferentes
tipos de usuários. Por exemplo, o fato de um SIG explicar para um sociólogo o significado de
alguns conceitos geológicos pode ser importante para que o sociólogo entenda a razão de
determinadas decisões técnicas de um geólogo (Weitzel et al, 2008a).
5. Metodologia
Na figura 2 tem-se o diagrama de temas, uma árvore hierárquica dos conceitos
utilizados no SIG. No nível mais alto da hierarquia tem-se o Distrito, que é o nível raiz. Um
Distrito apresenta a mesma contextualização de Região ou Núcleo. Um Distrito pode ser
composto por Bairros ou por Folhas. Como exemplo, cita-se o Distrito Pioneiro, subdividido
em bairros, e o Distrito Nova Marabá, em Folhas. No segundo nível têm-se as classes
geográficas, Quadra, que é uma composição de Lote. O Lote é uma classe que é composta de
Unidade, e as classes Ruas e Trechos de Ruas. O paradigma da Orientação a Objetos é
adequado para representar entidades geográficas. A tecnologia de objetos pode ser usada
como uma ferramenta para interoperabilidade. Propõe-se a criação de classes através de um
mapeamento orientado a objetos a partir de diversas ontologias. O uso de diversas ontologias
como fonte de geração de objetos é possível através do uso de herança múltipla, partindo-se
da premissa que os objetos geográficos implementam ou herdam todos os métodos das classes
50
das quais eles são derivados.
FIGURA 2: DIAGRAMA DE TEMAS – ÁRVORE HIERÁRQUICA DOS DIFERENTES NÍVEIS DE
ABSTRAÇÃO, FONTE: ELABORAÇÃO PRÓPRIA
A geração da base de conhecimento baseada em ontologias é feita a partir do
processamento de classes que representam o conhecimento dos usuários e de classes que
representam o conhecimento do SIG. As ontologias que representam o conhecimento do SIG
são formadas por conceitos manipulados pelo SIG. As ontologias que representam o
conhecimento dos usuários são formadas por conceitos que podem ser apresentados aos
usuários pela interface do SIG, permitindo que os usuários obtenham um entendimento claro
do que os mesmos significam (Viegas & Soares, 2006). No caso da criação da classe Unidade,
duas ontologias foram utilizadas, uma ontologia urbana e uma ontologia geométrica. A
ontologia urbana permite identificar as características semânticas desta classe (de saúde, de
educação, comercial, etc.). A ontologia geométrica permite a localização (coordenadas
geográficas) e a geometria da classe (polígono, linha ou ponto). As ferramentas para
desenvolvimento da base de conhecimento em ontologias são conhecidas como os editores de
ontologias. Elas proporcionam a navegação, codificação e modificações de forma a facilitar as
tarefas de construção e manutenção das ontologias. O ambiente de edição selecionado foi o
Protégé-2000 (Figura 3), desenvolvido na Universidade de Stanford, Departamento de
Informática Médica – (SMI - Stanford Medical Informatics). O Protégé é uma ferramenta
computacional integrada, tendo como características básicas: a interoperabilidade com outros
sistemas de representação do conhecimento; facilidade configuração; arquitetura extensível;
código aberto; escrita em Java e livre distribuição. Seu modelo de conhecimento é
representado por meio de classes (conceitos no domínio de discurso e constituem uma
hierarquia taxonômica). Em uma visão abrangente o sistema desenvolvido tem como
componentes estruturais uma interface que define como o sistema é operado e controlado
(Weitzel et al, 2008b). Em um nível intermediário tem-se mecanismos de processamento de
dados espaciais e não espaciais; e em um nível mais interno um sistema de gerencia de banco
de dados geográficos oferecendo o armazenamento e recuperação dos dados espaciais e seus
atributos. O projeto SIGMA objetiva mapear por temas o Município de Marabá (Weitzel et al,
2007). Os temas ou Planos de Informação – PI foram classificados de acordo com as
seguintes características:
1. Habitacional: que inclui as residências ou domicílios
2. Comercial: Lojas, Shopping, Galerias e comércio em geral
3. Educacional: Universidades, Escolas, Creches, Centros Educacionais, etc.
4. Saúde: hospitais, clinicas, posto de saúde, etc.
5. Serviços Públicos: Prefeitura, Câmara de Vereadores, Delegacias, Corpo de Bombeiro, etc.
6. Indústria: indústrias diversas.
7. Serviços em Geral: Correios, Bancos, Cartórios, Cooperativas, escritórios etc.
8. Meio Ambiente: Praças, Jardins, Parques, APA, etc.
9. Cultura e Lazer: Clubes, Ginásios, Campos, Museus, Cinemas, Teatros, etc.
10. Lotes: referenciando apenas os lotes
51
Cada Plano de Informação esta georeferenciado em uma camada (Layer), o conjunto
resultante da sobreposição destas camadas gera o Mapa Temático da Ocupação Urbana.
6.Primeiros resultados
O processamento de georeferenciamento da imagem inicia-se com a inserção de
coordenadas UTM (A sigla UTM vem da designação Projeção Universal Transversal de
Mercator), e convertida em formato DXF que permitiu que a imagem fosse exportada para o
Spring. No Spring foi possível extrair as camadas (layers) em formato shapefile (shp) e assim,
para que fosse importada para o banco de dados geográfico Postgre/PostGIS. Na fase atual do
projeto, a base de conhecimento em ontologias geográficas do Plano de Informação sobre o
turismo foi especificada. As classes especificadas aparecem na Figura 3, tela inicial do editor
de ontologias Portégé.
FIGURA 3. TAXONOMIA DAS CLASSES ABSTRAÍDAS
Uma parte importante do desenvolvimento foi a elaboração das questões de
competência. Questões de competência são perguntas que se pretende responder a partir de
inferências feitas na ontologia. Quando será e onde será a Festa do Círio em 2008?
Onde posso encontrar um correio próximo ao meu hotel?
A partir do levantamento das competências foi possível determinar os conceitos-chave,
as relações entre estes conceitos. Assim, foram identificadas em dez classes que atendiam aos
requisitos do sistema.
Geometry faz referência ao tipo de geometria. Armazena as características espaciais do
objeto pode ser polygon, point ou polyline, por exemplo, uma praia pode ser localizada
pela geometria polyline, uma praça pode ser localizada pela geometria polygon.
Atividades turísticas fazem referência ao tipo de atividade que pode ser realizada, podem ser:
*Aquáticas quando se relacionam aos atributos naturais, tais como, rios, praia e cachoeiras.
*Terrestres quando se relacionam aos atributos culturais e a eventos.
52
Atributos Culturais fazem referência à localização de objetos e ocorrências culturais. Possui
duas subclasses Eventos e Pontos de Interesse Turísticos.
Eventos é uma especialização de Atributos culturais. Além das características presentes nos
Atributos Culturais é definido também por uma ocorrência, ou seja, uma data de realização
e um local de realização. Por exemplo, Feiras Agropecuárias, Show de Música, etc.
Ponto de Interesse Turístico é uma especialização de Atributo Cultural, referencia lugares e
objetos culturais, como por exemplo, Museus, Monumentos, entre outros.
Atributos Naturais fazem referência à localização de ambientes naturais, tais como praias,
rios, florestas, etc.
Produtos de turismo englobam todos os produtos artesanais e gastronômicos característicos
da região.
Serviços turísticos referem-se ao conjunto de serviços que facilitem a satisfação das
necessidades do visitante, divide-se em: acomodação ou hospedagem (hotel, pousada, etc.),
alimentação ou gastronomia (restaurantes e lanchonetes) e intermediação de serviços de
turismo (locação de veículos, casas de câmbio, estações rodoviárias, aeroportos, etc.)
Serviços de apoio que apoio o visitante na sua estádia, como por exemplo, delegacias,
hospitais, serviços de correio, comunicação, etc.
Distrito que referencia a localização de um atributo natural ou cultural. Possui como
subclasses: *quadra, que tem como característica ser um ambiente não construído;
*unidade é um ambiente construído, ambos são classificados como polygon e *rua ou
trecho de rua caracterizado como polyline.
A abaixo tem-se um trecho do programa em linguagem de edição em ontologia
RDF/XML.
<rdf:RDF>
<owl:Class rdf:about="#Aquatica">
<rdfs:subClassOf rdf:resource="#atividades-turisticas"/>
</owl:Class>
<owl:Class rdf:about="#Acomodacao">
<rdfs:subClassOf rdf:resource="#servicos-turisticos"/>
</owl:Class>
<owl:Class rdf:about="#Gastronomia">
<rdfs:subClassOf rdf:resource="#servicos-turisticos"/>
</owl:Class>
<owl:Class rdf:about="#intermediacao-de-servico-turisticos">
<rdfs:subClassOf rdf:resource="#servicos-turisticos"/>
</owl:Class>
</rdf:RDF>
7.Discussão
O Setor de turismo do Município de Marabá é impulsionado pela fisiografia da região.
Todos os anos um grande volume de turistas chega à cidade em busca de seus atrativos
naturais e culturais. Até o presente momento as informações que se pode obter sobre as
atratividades turísticas da cidade estão em meio impresso. A base de conhecimento
sistematizada em Ontologias poderá auxiliar diferentes profissionais e usuários do SIGMA na
unificação do entendimento dos conceitos e conteúdos, permitindo maior grau de
interoperabilidade. Busca-se assim, prover um mecanismo que permita que diferentes usuários
acessem o mesmo BDG, sem que para isso seja necessário conhecer sua estrutura interna.
Destaca-se ainda que as ontologias desempenham um papel importante no intercâmbio de
informações, ao proporcionar estrutura semântica às fontes de dados. Assim, ao se especificar
aspectos temporais de ontologias geográficas espera-se contribuir com a melhoria da
53
interoperabilidade entre sistemas, usuários e agentes de software em Sistemas de Informações
Geo-referenciadas.
8.Referências
DORNFEST, R. and Brickely, D. (2001) The Power of Metadata. The O'Reilly Network.
Disponível em: < http://www.openp2p.com/pub/a/p2p/2001/01/18/metadata.html>,
acessado em 30 jun 2007.
FONSECA, F., M. Egenhofer. (2001) “Sistemas de Informação Geográficos Baseados em
Ontologias”. Informática Pública 1 (2): 47-65. Disponível em
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Conceitual de Banco de Dados baseado em Ontologias In: 4º Simpósio Regional de
Geoprocessamento e Sensoriamento remoto, Aracajú. GEONORDESTE, 2008.
MODELAGEM CONCEITUAL DE DADOS GEOGRÁFICOS BASEADA EM
ONTOLOGIA
Leila Weitzel1, Jaline Calixto
1,2, Ana Paula Pimentel
1
1Universidade Federal do Pará – Faculdade de Computação – Campus Universitário de
Marabá 2CNPq – Conselho Nacional de Pesquisa
Palavra-chave: ontologia, modelagem conceitual de dados, banco de dados geográficos
Resumo
Este trabalho faz parte de um projeto maior intitulado SIGMA – sistema de informação
geográfica de Marabá que vem sendo desenvolvido pelo grupo de pesquisa em Modelagem
Computacional da Faculdade de Computação do Campus de Marabá da UFPA. O SIGMA
tem como objetivo desenvolver um Sistema de Informação que contempla a gestão da
informação da ocupação dos espaços urbanos para Governança Municipal (WEITZEL et al,
2007). Este artigo apresenta uma proposta para a representação conceitual do SIGMA baseada
em Ontologia. Ontologias são abstrações e podem descrever diferentes tipos de organização
de dados como tabelas relacionais, textos e imagens. A base de conhecimento sistematizada
em Ontologias poderá auxiliar diferentes profissionais e usuários do sistema a terem o mesmo
entendimento dos conceitos que são utilizados no SIGMA, permitindo maior grau de
interoperabilidade. A capacidade de integrar múltiplos domínios com diferentes significados
para os usuários que irão utilizá-los é chamada de interoperabilidade (OLIVEIRA &
CÂMARA, 2008). O editor de ontologia utilizado será o Protégé -2000 que tem livre
distribuição, uma das premissas do projeto. Observou-se que o modelo implementado
funcionou com uma “ponte” entre os diferentes modulos do SIGMA, provendo um modelo
conceitual único para troca de informações geográficas. Assim, ao se modelar formalmente o
domínio do SIGMA facilitou-se o entendimento sobre o que está representado em um banco
de dados geográficos, possibilitando o compartilhamento e reuso do conhecimento.
Referências
1.OLIVEIRA, P. L., e Câmara, G. “GEOBR: Intercâmbio Sintático e Semântico de dados
espaciais”. Informática Pública, vol 4(2)251-281. Disponível em:
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2.WEITZEL, L. , Luz, D. C. , Souza, G. , Teixeira, R. F. “SIGMA Sistema de Informação
Geográfica de Marabá: estudo de caso de Marabá Pioneira”. In: IV Semana de
Informática, II Semana de Geotecnologias e I Escola de Software Livre, SANTARÉN.
SIGE 2007, 2007.
55
WEITZEL. L., CALIXTO. JALINE, ROSAL PIMENTEL. ANA PAULA. Web Service
Modeling Ontology In: XI Encontro de Modelagem Computacional, 2008, Volta Redonda. XI
EMC 2008, 2008.
WEB SERVICE MODELING ONTOLOGY
Leila Weitzel - [email protected]
Jaline Calixto - [email protected]
Ana Paula Rosal Pimentel - [email protected]
Federal University of Pará
PoBox: 101 - Zip Code: 68507-970 – Brazil
Abstract. A Recuperação de Informação de usuários de dispositivos móveis, PDA, MP3, etc
tem se tornado uma atividade mito comum. Sistemas de navegação em veículos são
considerados hoje como um acessório padrão tal como o rádio. Esses dispositivos são úteis e
amigáveis, pois podem recuperar informações desejadas de bases de dados em qualquer lugar
através de canais de comunicação sem fio. O conceito “globalização” na distribuição da
informação hoje é real. Quase todos os objetos com alguma funcionalidade estão conectados
uns aos outros por meio de redes sem fio. Por exemplo, um banco ou uma pessoa podem estar
conectados em uma conferência, ônibus, submarino, e outros em conexões bidirecionais.
Assim, a qualquer momento, uma pessoa, ou um banco podem ter a informação completa
sobre outros objetos. Essa conexão sem fio tem se tornado essencial para uma sociedade
altamente dinâmica e móvel. Um espaço amplamente conectado necessita de serviços
transacionais. Neste sentido, o objetivo deste artigo é fornecer um ensaio para o entendimento
dos problemas focalizados pelos Serviços Web, focalizando em particular a modelagem
ontológica dos Serviços Web.
Keywords: objetos móveis; serviços web; computação ubíqua; ontologia.
1.Introdução
Com a popularização das tecnologias móveis (PDAs - Personal Digital Assistents,
Notebooks e Celulares) abriu-se uma vasta gama de novas aplicações. Aplicações, tais como,
controle de tráfego, sistemas de transporte inteligente, gerenciamento de frota, monitoramento
ambiental, são cada vez mais dependentes de sistemas de armazenamento e recuperação de
dados em objeto móveis. (Wolfson et al, 2000; Bang, 2001). O paradigma de computação
móvel tem afetado conceitos, modelos e premissas tradicionais em várias áreas da ciência da
computação. Na área de redes, é preciso que os dispositivos estejam conectados à rede
independente de sua localização, o que é conhecido como computação ubíqua. Na área de
engenharia, o novo paradigma introduziu a noção de código móvel, que significa a capacidade
do código de migrar entre unidades da rede. Em relação à base de dados não é diferente. A
computação móvel introduziu o conceito e a necessidade de os clientes móveis acessarem seus
bancos de dados de qualquer lugar. Neste contexto, o objetivo deste artigo é fornecer uma
breve discussão dos problemas enfrentados nos Web Services, bem como apresentar um
framework abordando a integração semântica de dados, esperando-se assim contribuir com a
melhoria da interoperabilidade entre sistemas, usuários e agentes de software.
2.Características da Computação Ubíqua
A computação móvel se resume a diversos componentes, possivelmente heterogêneos, ligados
56
a uma rede sem fio. Essa, por sua vez, está conectada a uma rede fixa, através de estações de
base, componentes da rede fixa que possuem antenas de comunicação com a rede sem fio.
Todas as unidades conectadas à rede fixa são unidades fixas (Figura 1).
Figura 1: Arquitetura de uma rede de computação móvel
As estações-base também conhecidas como Móbile Support Station (estações de
suporte móveis) realizam a comunicação entre a rede fixa e computadores móveis. São
identificadas como servidores e estão localizadas próximas ou em uma torre de antena, que
transmite ou recebe sinais eletromagnéticos dos dispositivos em uma área específica. Para
gerenciar a mobilidade das unidades móveis o domínio geográfico é dividido em pequenos
subdomínios, denominados células cobertos por interface sem fio. Cada célula é gerenciada
por uma estação base, com transmissores e receptores para responder ao processamento de
informações necessárias dos clientes localizados na célula. Caso os computadores móveis
estejam próximos, a comunicação poderá ser realizada sem a intervenção de uma estação de
suporte móvel. As células podem variar de tamanho, cobrindo desde um prédio até grandes
áreas geográficas. Hosts fixos se mantêm conectados através de uma rede fixa. Um host fixo é
um computador fixo na rede fixa que não é capaz de se conectar com uma unidade móvel.
Uma estação de base é capaz de se conectar com uma unidade móvel e possui um dispositivo
de comunicação sem fio (Figura 1). Uma unidade móvel pode ser chamada de objeto móvel.
Um objeto móvel é qualquer objeto, pontual ou com extensão, que muda o valor do seu
atributo espacial com o passar do tempo (Edelweiss, 1994). Isto é, são dispositivos que se
movem de maneira contínua, alterando sua posição no espaço com o decorrer do tempo
(Pfoser, 2000). Com os avanços da tecnologia móvel, a maioria destes dispositivos são
capazes de armazenar uma grande variedade de dados. A funcionalidade básica de um objeto
móvel é requisitar e recuperar dados, produzir e compartilhar dados, criar e publicar serviços e
se comunicar. A natureza distribuída do sistema exige um serviço distribuído eficiente de
modo auxiliem seus usuários a localizar serviços. As ferramentas de requisição/recuperação
da informação tradicionais utilizam técnicas de indexação (booleano, vetorial e probabilístico)
e apresentam estratégias de busca de documentos relevantes para uma consulta (query).
Entretanto, quando se trabalha com diferentes aplicações em diferentes domínios, a integração
de dados torna-se primordial. A capacidade de integrar múltiplos domínios com diferentes
significados para os diferentes usuários (e sistemas) que irão utilizá-los é chamada de
interoperabilidade Kashyap (1996), Harvey (1999) apud Fonseca (2001). Segundo Frozza
(2005), para alcançar a interoperabilidade entre sistemas heterogêneos, envolvidos na
execução de um determinado domínio de aplicações, é fundamental que estes possam
compartilhar informações de maneira automática, com um entendimento comum e não
ambíguo dos termos e conceitos usados nessas aplicações. Neste sentido, as ontologias
constituem-se em artefatos importantes na viabilização do tratamento dessa heterogeneidade.
57
De acordo com Fonseca (2001) as ontologias podem atuar sobre fontes de dados
proporcionando organização e recuperação mais efetiva. Possibilitam uma compreensão
comum e compartilhada de um domínio. Desempenham um papel importante no intercâmbio
de informações, ao proporcionar estrutura semântica às fontes de dados. Conceito é uma
noção semântica e escreve uma propriedade específica por meio de palavras chave.
3. Integração Semântica de Dados Aplicada ao Setor de Turismo
Em uma rede de computação ubíqua, uma solicitação de serviço é feita através de um
palm, um celular ou outro dispositivo móvel qualquer. Um exemplo de solicitação poderia
ser: um turista que gostaria de saber onde e quando será realizada a Festa do Círio, ou então
onde ocorreu o Massacre do Eldorado dos Carajás e como fazer para chegar lá. Em Weitzel et
al (2008) foi feito o levantamento dos conceitos-chave, as relações, e propriedades para este
domínio. Na Figura 2 tem a hierarquia dos conceitos chave. A raiz da hierarquia ontológica é
a superclasse THING ou SIGMA-TUR, todas as outras classes são derivadas desta. No nível
seguinte tem-se 3 classes abstratas: objeto espacial, objeto-temporal e objeto espaço-temporal
e uma classe concreta (AcomodacaoStatus que determina o tipo de acomodação). O restante
das classes concretas deriva das classes abstratas, caso exibam características temporais e/ou
espaciais. As classes, tempo, posição e posição espaço-temporal são utilizadas para posicionar
um objeto em determinado conceito. Isto é, objetos espaciais referem-se a objetos que
possuem uma localização e por isso têm as coordenadas x e y (usados em vez das coordenadas
reais), objetos temporais apresentam componentes temporais e objetos espaço-temporais
apresentam ambos. Na Figura 3 tem-se um trecho da representação das ontologias geográficas
especificadas. Verifica-se que a Festa do Círio e a Feira Agropecuária Expoama pertencem à
classe de objetos espaço-temporais. A primeira tem como característica apresentar uma data
de realização fixa, entretanto local de início e de término variam de ano para ano. A segunda
não possui uma data fixa de realização, é dependente do calendário oficial. Desta forma, as
classes Evento Cultural e Eventos são compostas pelos atributos (x , y , t ) onde: x e y são
componentes espaciais e t componente temporal. Da mesma forma, a classe Atividades
Turísticas (Figura 3) têm componentes espaciais e temporais, por exemplo, a atividade de
pesca, tem um local e uma época para suceder. A classe Atributos Naturais (Praias, Reservas,
Florestas, etc) cuja instância Praia está apresentada na Figura 3, é um objeto espacial
especificado por suas coordenadas geográficas.
Assim, foram identificadas as classes:
4) Objetos Espaciais: fazem referência à posição espacial
Atributos Culturais: ocorrências culturais, como por exemplo, os museus, praças,
parques, mercados municipais, etc.
Atributos Naturais: ambientes naturais, tais como praias, rios, florestas, etc.
Produtos de Turismo: são subdivididos em duas classes, produtos de artesanato e
produtos gastronômicos.
Serviços de Turismo: referem-se ao conjunto de serviços que facilitem a satisfação das
necessidades do visitante, divide-se em: acomodação ou hospedagem (hotel, pousada,
etc.), alimentação ou gastronomia (restaurantes e lanchonetes) e intermediação de
serviços de turismo (locação de veículos, casas de câmbio, estações rodoviárias,
aeroportos, etc.).
Serviços de apoio: que apoio o visitante na sua estádia, como por exemplo, delegacias,
hospitais, serviços de correio, comunicação, etc.
Posição: armazena a posição espacial de um objeto.
58
5) Objeto Temporal: referencia a posição temporal
Tempo: armazena a posição temporal do objeto.
6) Objeto Espaço-temporal: referencia a posição espaço-temporal
Atividades turísticas: atividades que podem ser realizada, exemplo: pescarias,
excursões, etc.
Eventos: podem ser Feiras Agropecuárias, Show de Música, etc.
Eventos Culturais: por exemplo, a festa religiosa da Procissão do Círio de Nazaré.
FIGURA 2: ONTOLOGIA GEOGRÁFICA PARCIAL - OBJETOS ESPAÇO-TEMPORAIS
FIGURA 3: ONTOLOGIA GEOGRÁFICA PARCIAL
Além das classes descritas na Figura 2, foram especificadas as classes que referenciam
a geometria dos objetos (polígono, linha e ponto), a divisão municipal em Distritos (Pioneiro,
Cidade Nova, Industrial, de Expansão e Nova Marabá), e os componentes dos distritos em
Quadras, Lotes, Unidades e Ruas (e trechos de ruas), Figura 4.
59
FIGURA 4: ONTOLOGIA GEOGRÁFICA PARCIAL - GEOMETRIA E OUTRAS CLASSES
A OWL - Ontologies Web Language é a linguagem de Ontologias para Web que
inclui as decrições das classes, propriedades e suas instâncias. Abaixo na Figura 5 tem-se
trechos da ontologia com as descrições das classes, propriedades dos objetos, dados da
propriedade e alguns objetos que foram instanciados, por simplificação foram omitidos
trechos da codificação.
....Ontology(<http://www.owl-ontologies.com/SIGMATUR.owl>
Comment("Ontologia espaco-temporal do setor de turismo do Municipio de Maraba")
// Class: http://www.w3.org/2002/07/owl#Thing
// Class: http://www.owl-ontologies.com/SIGMATUR.owl#AcomodacaoStatus
EquivalentClasses(AcomodacaoStatusObjectOneOf(TresEstrelas,DuasEstrelas,UmaEstrels))
// Class: http://www.owl-ontologies.com/SIGMATUR.owl#IntermediacaoServicoTurismo
Declaration(OWLClass(IntermediacaoServicoTurismo))
SubClassOf(IntermediacaoServicoTurismo ObjetoEspacial)
// Class: http://www.owl-ontologies.com/SIGMATUR.owl#Rua
Declaration(OWLClass(Rua))
SubClassOf(Rua ObjetoEspacial)
// Class: http://www.owl-ontologies.com/SIGMATUR.owl#Unidade
).......
// Object property: http://www.owl-ontologies.com/SIGMATUR.owl#TemPosicaoEspacoTemporal
Declaration(ObjectProperty(TemPosicaoEspacoTemporal))
ObjectPropertyDomain(TemPosicaoEspacoTemporal ObjetoEspacoTemporal)
// Object property: http://www.owl-ontologies.com/SIGMATUR.owl#TemStatus
ObjectPropertyDomain(TemStatus Acomodacao)
ObjectPropertyRange(TemStatus AcomodacaoStatus)
FIGURA 5: ONTOLOGIA GEOGRÁFICA EM OWL (TRECHOS)
Foi utilizado a linguagem RDF (resource description format) e esquemas em RDF como
meios de atribuir semântica aos elementos estruturais. A RDF é codificada como um conjunto
de tripla: (assunto, verbo e objeto). Em RDF, um documento declara que uma entidade em
particular tem propriedades (é_um, tem_relacao_com) com outra entidade. Estas triplas
podem ser escritas em tags de XML (Dornfest et al (2001). Na figura 6 ilustra-se apenas um
exemplo dos construtores taxonômicos das classes RDF que foram gerados.
<!-- http://www.owl-ontologies.com/SIGMATUR.owl#TemAcomodacao -->
<owl:ObjectProperty rdf:about="#TemAcomodacao">
<rdfs:range rdf:resource="#Acomodacao"/>
60
<rdfs:domain rdf:resource="#Distrito"/>
</owl:ObjectProperty>
<!-- http://www.owl-ontologies.com/SIGMATUR.owl#TemAtividade -->
<owl:ObjectProperty rdf:about="#TemAtividade">
<rdfs:range rdf:resource="#AtividadeTuristica"/>
<rdfs:domain rdf:resource="#Distrito"/>
</owl:ObjectProperty>
<!-- http://www.owl-ontologies.com/SIGMATUR.owl#TemPosicaoEspacial -->
<owl:ObjectProperty rdf:about="#TemPosicaoEspacial">
<rdfs:domain rdf:resource="#ObjetoEspacial"/>
</owl:ObjectProperty>
Figura 6: Construtores em RDF (trechos)
4.Discussão
Ontologia é uma estrutura de representação de conhecimento adequada para a
especificação de abstrações de software de alto nível, como modelos de domínio e modelos de
usuários. Isso se deve ao fato das ontologias apresentarem características como: notação
formal, que providencia uma terminologia clara e não ambígua; flexibilidade, que permite
posteriores extensões; e a adaptabilidade em diferentes níveis de generalidade/especificidade,
facilitando a reutilização (Guarino, 1998). Têm se constituído em uma ferramenta de
aderência entre a representação sintática da informação e sua conceitualização. O framework
apresentado funciona como uma “ponte”, ou seja, faz a integração entre os conceitos e
sistemas para troca de informações.
Além disso, destaca-se que a dimensão tempo e a dimensão espaço, está presente na
maioria das aplicações de computação ubíqua. A representação do fator tempo em sistemas
computacionais não é algo trivial. Diferentemente da dimensão espacial que se configura
numa dimensão concreta, a dimensão tempo é muito mais percebida que sentida.
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WEB SERVICE MODELING ONTOLOGY
Information retrieval by users with mobile devices such as cell phones, PDA (Personal
Digital Assistant), MP3 music players, etc., has become a common everyday activity.
Navigational systems in vehicles are now a standard accessory like music system. These
gadgets are quite useful and user-friendly because they can retrieve desired information from
databases from anywhere through wireless channels. The concept of a fully connected
information space that people envision today it’s real. Each object of this real world with
some functionality is connected to other object through wireless link. For example, a bank or a
person is connected to conference, bus, submarine, with bidirectional wireless link. Thus at
any moment a person or a bank can have complete information about all other objects. Such
wireless link has become essential for this highly mobile and dynamic society. The fully
connected information space, in addition to wireless communication, needs transactional
services. In this sense, the goal of this paper is to provide an insight into an understanding of
the problems faced by Web services. We focus particularly on the Web Service Modeling
Ontology.
Keywords: mobile object; web-service; ubiquitous computing; ontology.
62
WEITZEL. L., CALIXTO. JALINE, ROSAL PIMENTEL. ANA PAULA.
Modelagem de objetos espaço-temporais no setor de turismo baseado em ontologia, Sessão
pôster de TCC. In: Semana de Informática, Torrres, SEMINFO 2008, 2008
MODELAGEM DE OBJETOS ESPAÇO-TEMPORAIS NO SETOR DE TURISMO
BASEADO EM ONTOLOGIA
Aluno: Jaline Calixto1 e Ana Paula Pimentel
1
Orientador: Leila Weitzel2
1,2
Grupo de Modelagem Computacional – Faculdade de Computação -
Universidade Federal do Pará (UFPA) [email protected],[email protected], [email protected]
Com a popularização das tecnologias móveis (PDAs - Personal Digital Assistants,
Notebooks e Celulares), abriu-se uma vasta gama de novas aplicações. Planejamento de rotas,
busca de informações e serviços pela web, dentre outras, são exemplos de aplicações cada
vez mais dependentes de Sistemas de Informações Geor-referenciadas – SIG. Desta forma,
este Projeto de TCC tem como objetivo fazer a modelagem espaço-temporal de dados
georeferenciados de turismo do Município de Marabá, no Estado do Pará. Para tal, foi
realizado o emprego da expressividade das ontologias geográficas de objetos espaço-
temporais na especificação das classes do Plano de Informação de Turismo. Utilizou-se o
editor de ontologias Protégé do INPE. Foram identificadas as classes: Objetos Espaciais:
Atributos Culturais: ocorrências culturais como, por exemplo, os museus, as praças, os
parques, os mercados municipais, etc. Atributos Naturais: ambientes naturais, tais como as
praias, os rios, as florestas, etc. Produtos de Turismo: são subdivididos em duas classes, os
produtos de artesanato e os produtos gastronômicos. Serviços de Turismo: referem-se ao
conjunto de serviços que facilitem a satisfação das necessidades do visitante. Divide-se em:
acomodação ou hospedagem (hotel, pousada, etc.), alimentação ou gastronomia (restaurantes
e lanchonetes) e intermediação de serviços de turismo (locação de veículos, casas de câmbio,
estações rodoviárias, aeroportos, etc.). Serviços de apoio: que apoio o visitante na sua estádia,
como por exemplo, delegacias, hospitais, serviços de correio, comunicação, etc. Posição:
armazena a posição espacial de um objeto. Objeto Temporal: Tempo: armazena a posição
temporal do objeto, tempo de validade e tempo de transação. Objeto Espaço-temporal:
Atividades turísticas: atividades que podem ser realizada pelos visitantes como, por exemplo,
pescarias, excursões, etc. Eventos: podem ser feiras agropecuárias, etc. Eventos Culturais: É
um exemplo a festa religiosa da Procissão do Círio de Nazaré. Além das classes descritas,
foram especificadas as classes que referenciam a geometria dos objetos (polígono, linha e
ponto), a divisão municipal em Distritos (Pioneiro, Cidade Nova, Industrial, de Expansão e
Nova Marabá), e os componentes dos distritos em Quadras, Lotes, Unidades e Ruas (e trechos
de ruas).
Palavras-chave: ontologia, sistema de informação geográfica, objetos espaço-temporais.