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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WORBOYS, M. F. Event-Oriented Approaches To Geographic Phenomena. In International

Journal Of Geographic Information Systems, 2005. Disponível em

<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,

jalinecalixto@yahoo.com,ropimentell@hotmail.com

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 jalinecalixto@yahoo.com,lmartins@ufpa.br,ropimentell@hotmail.com

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 - lmartins@ufpa.br

Jaline Calixto - jalinecalixto@yahoo.com.br

Ana Paula Rosal Pimentel - ropimentell@hotmail.com

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.

5.Referências Bibliográficas

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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) jalinecalixto@yahoo.com1,ropimentell@hotmail.com1, lmartins@ufpa.br2Resumo

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.