Um Método para Determinar a Equivalência Semântica entre Esquemas GML

One of the difficulties faced by Geographic Information Systems (GIS) is exchanging information among distinct systems. The Geography Markup Language (GML) specifies a set of rules for geographic information transport and storage. However, different GIS can use different GML schemas, generating interoperability problems at the semantic level. This paper proposes a semi-automatic method for determining semantic equivalence among heterogeneous GML schemas for the urban registration domain, using an ontology as a semantic reference. Resumo. Uma das dificuldades enfrentadas por Sistemas de Informações Geográficas (SIG) é a troca de informações entre sistemas distintos. A Geography Markup Language (GML) define um conjunto de regras para o transporte e armazenamento de informação geográfica. Porém, SIGs diferentes podem usar esquemas GML diferentes, gerando problemas de interoperabilidade em nível semântico. Este trabalho propõe um método semi-automático para determinar a equivalência semântica entre esquemas GML heterogêneos no domínio de cadastro urbano, usando uma ontologia como uma referência semântica. 1. Introdução A complexidade e a riqueza dos modelos de dados geográficos encontrados em Sistemas de Informações Geográficas (SIGs) proporcionam diferentes formas para representar a realidade geográfica. A ampliação e a diversificação do uso de SIGs nas organizações gerou a necessidade de intercâmbio de informações georeferenciadas entre fontes autônomas e heterogêneas [Zhang et al. 2004]. A troca de informações entre SIGs heterogêneos apresenta incompatibilidades nos níveis sintático e semântico. O nível sintático refere-se ao esquema utilizado em cada sistema para armazenamento e documentação dos dados. A resolução de conflitos neste nível baseia-se na conversão sintática direta de formatos de exportação e importação. Todavia, a simples transferência e re-formatação de dados de um sistema para outro não garante que os dados tenham significado para o novo usuário. A interoperabilidade entre SIGs requer uma interpretação semântica para explicar a correspondência dos conceitos entre diferentes sistemas [Câmara et al. 1999]. Soluções visando à interoperabilidade semântica entre SIGs apontam como tendência o uso de padrões como a Geography Markup Language (GML) [OGC 2003]. O objetivo da GML é oferecer um conjunto de construções básicas, incluindo o modelo de features geográficas e uma coleção de meta-classes de objetos geográficos, com os quais um usuário pode estruturar e descrever seus dados georeferenciados. Apesar dos avanços encontrados na versão atual da GML (3.1.1), a representação semântica ainda é limitada. Para solucionar esse problema, pode-se associar alguma descrição ontológica aos esquemas GML para promover a interoperabilidade semântica entre SIGs. A OWL (Web Ontology Language) é a especificação mais recente do W3C (World Wide Web Consortium) para representação de ontologias e é compatível com a arquitetura da Web em geral e da Web Semântica em particular [OWL 2006]. Este artigo apresenta um método para a determinação semi-automatizada de equivalências semânticas entre esquemas GML distintos, usando uma ontologia como base de conhecimento comum. Sua contribuição encontra-se no apoio ao desenvolvimento de softwares que possibilitem a troca de informações entre bases de dados geográficos, garantindo a semântica dos dados. Como estudo de caso, utiliza-se o domínio de cadastro urbano, escolhido por ser pouco explorado em trabalhos relacionados e pelo grande potencial de aplicação prática. Trabalhos relacionados [Brauner, Casanova e Lucena 2004; Morocho, PérezVidal e Saltor 2003] abordam a interoperabilidade semântica entre SIGs em ambientes fortemente acoplados, com ênfase na transformação de consultas. Diferente destes, este trabalho enfatiza a integração de dados geográficos em um domínio de aplicação específico, considerando que as fontes de dados não estão interligadas, mas podem, regularmente, realizar trocas de dados geográficos para atualização de uma base comum. Este artigo está organizado da seguinte forma: a seção 2 propõe o método para determinação de equivalências semânticas entre esquemas GML. As seções 3 a 5 descrevem em detalhes as três partes do método: pré-processamento, determinação de equivalências e catalogação do mapeamento, respectivamente. A seção 6 apresenta as considerações finais. 2. O Método de Determinação de Equivalência Semântica O método proposto (Figura 1) descobre equivalências semânticas entre dois esquemas GML distintos: um representando os dados de um SIG principal (GML principal ou GML’) e outro representando os dados importados de um segundo SIG (GML importado ou GML’’). Os conceitos geográficos considerados pelo método são representados por uma ontologia (Apêndice), que é também utilizada na determinação das equivalências semânticas. A atualização da ontologia a partir de conceitos novos será tratada em trabalhos futuros. GML’’ GML’ OWL Entrada Definição de mapeamentos Ontologia de domínio