Mihai Drăgănescu

Scopul temei

În domeniile care fac parte din ceea ce se numeşte geoştiinţe (http://www. yourdictionary.com/geoscience) au fost construite reţele de baze de date şi instrumente care facilitează calculele şi stimulează noi cercetări. Aceste eforturi continuă să contribuie la scoaaterea în evidenţă a ciberinfrastructurii care are potenţialul de a deveni o paradigmă operaţională nouă pentru geoştiinţe. Sunt cunoscute eforturile în ceea ce priveşte adoptarea tehnologiilor adecvate construirii ciberinfrastructurii care să pună în evidenţă cunoştinţele şi practicile.

Scopul acestei teme este de a:

• 
  examina natura cunoştinţelor şi practicilor geoştiinţifice;
  
• 
  identifica o serie de provocări legate de reprezentarea şi utilizarea cunoştinţelor din geoştiinţe în reţelele computaţionale;
  
• 
  identifica unele caracteristici relevante ale diferitelor structuri de date geospaţiale existente în vederea dezvoltării de aplicaţii noi care utilizează aceste structuri;
  
• 
  elabora tehnici şi metode de implementare pentru geoserviciile web plecând de la structurile de date analizate;
  
• 
  elabora scenarii de exploatare unitară a datelor în vederea derivării unor informaţii complete pentru un anumit domeniu/site;
  
• 
  elabora metodelor pentru extragerea şabloanelor, descrieri de date de volum mare şi construirea de modele predictive;
  
• 
  elabora şi investiga noi metode de distilare a şabloaneleor;
  
• 
  dezvolta şi investiga noi metode de căutare şi analiză a dependenţelor neliniare complexe;
  
• 
  dezvolta şi investiga metode pentru expunerea geoportalurilor ca aplicaţii de tip end-user şi pentru utilizarea geoportalurilor ca aplicaţii de tip middleware;
  
• 
  elabora metode de discriminare a structurilor geospaţiale locale în funcţie de informaţiile de atributare a datelor geospaţiale;
  
• 
  elabora instrumente pentru procesarea structurilor geoinformaţionale;
  
• 
  elabora modele de calcul adecvate pentru implementarea geoportalurilor.
  

Prima mare provocare căreia va trebui să-i răspundă cercetările care se vor desfăşura în cadrul acestei teme constă în reprezentarea cunoştinţelor geoştiinţifice prin intermediul dezvoltării de ontologii.

Cea de adoua provocare se referă la îmbogăţirea instrumentelor existente sau crearea de instrumente noi care să proceseze cunoştinţele din reţele de baze de date care există deja în conexiune cu geoştiinţele.
În acest context, se propune parcurgerea următorilor paşi către web-ul semantic :

1. 
   Construirea unui model de referinţă al conceptelor geospaţiale de bază. OWL dezvoltat de W3C este o tehnoloie care poate fi folosită în acest scop.
   
2. 
   Proiectarea unui cadru pentru a ghida dezvoltarea ontologiilor de domeniu şi pentru a le asocia la sursele de date. OWL poate să fie folosit în acest scop.
   
3. 
   Construirea de ontologii pentru Geospatial Semantic Web şi proiectarea unui cadru pentru a putea extinde aceste ontologii cu domenii definite de către utilizator.
   
4. 
   Proiectarea de interfeţe pentru a exploata surse de date bogate semantic şi servicii dezvoltate în cei trei paşi menţionaţi până acum. Aceasta include publicarea, descoperirea, potrivirea şi înlănţuirea.
   
5. 
   Proiectarea şi identificarea de metrici pentru determinarea calităţii serviciului de Geospatial Semantic Web Services şi proiectarea ulterioară a interfeţelor pentru implementare.
   

Rezultate scontate

Principalele rezultate scontate prin acest subprogram sunt:

• 
  identificarea unor caracteristici relevante ale diferitelor structuri de date geospaţiale existente în vederea dezvoltării de aplicaţii noi care utilizează aceste structuri;
  
• 
  tehnici şi metode de implementare pentru geoserviciile web plecând de la structurile de date analizate;
  
• 
  scenarii de exploatare unitară a datelor în vederea derivării unor informaţii complete pentru un anumit domeniu/site;
  
• 
  metode noi pentru extragerea şabloanelor, descrieri de date de volum mare şi construirea de modele predictive;
  
• 
  metode noi de distilare a şabloaneleor;
  
• 
  metode noi de căutare şi analiză a dependenţelor neliniare complexe;
  
• 
  metode noi pentru expunerea geoportalurilor ca aplicaţii de tip end-user şi pentru utilizarea geoportalurilor ca aplicaţii de tip middleware;
  
• 
  metode de discriminare a structurilor geospaţiale locale în funcţie de informaţiile de atributare a datelor geospaţiale;
  
• 
  instrumente pentru procesarea structurilor geoinformaţionale;
  
• 
  modele de calcul adecvate pentru implementarea geoportalurilor.
  

Valorificarea rezultatelor

Rezultatele cercetării vor fi valorificate prin publicarea în reviste de specialitate, prezentare la congrese internaţionale şi colaborări naţionale şi internaţionale cu parteneri interesaţi. De asemenea, rezultatele acestei teme vor constitui baza pe care se vor propune noi proiecte extrabugetare, internaţionale sau naţionale.

Rezultatele acestei teme vor fi puse la dispoziţia comunităţii ştiinţifice din România şi din străinătate. Aplicaţiile pilot vor fi puse la dispoziţia tuturor celor interesaţi pentru a putea fi dezvoltate în continuare.

Dreptul de proprietate intelectuală, asupra metodelor şi tehnicilor originale, a programelor de calculator elaborate în cadrul acestui proiect, în afara unor altor menţiuni explicite, va reveni Institutului de Cercetări în Inteligenţă Artificială al Academiei Române.

Colaborări

În ţară colaborarea va fi deschisă:

• 
  instituţiilor publice cum ar fi: Agenţia Spaţiale Române, Universitatea Tehnică de Construcţii Bucureşti, Administraţia Naţională de Meteorologie, Universitatea din Piteşti ş.a.
  
• 
  instituţiilor din sectorul privat: Intergraph Computer Services s.r.l., GeoHidroConsult ş.a.
  

În străinătate colaborarea va fi deschisă

• 
  institutelor de învăţământ superior cum ar fi: Universitatea La Sapienza din Roma, Universitatea Tehnică din Barcelona, KU Leuven ş.a.
  
• 
  institutelor de cercetare: IniGraphics din Germania, ETZH din Elveţia
  
• 
  asociaţiilor profesionale: AGILE, GISIG, CODATA ş.
  

Bibliografie

Barros, F., Gocalves, P. And santos, T. 1998, „Providing Context to Web searches: the use of ontologies to enhance serach engine’s accuracy”, Journal of the Brasilian Computer Society, 5(2) 45-55

Corcho, O., A. Gomez-Perez, A. Leger, C. Rey, F. Toumani, 2003, „An ontology-based mediation architecture for e-commerce applications”, Proceedings of Intelligent Information Systems http://delicias.dia.fi.upm.es/miembros/OscarCorcho/./documents/iis03_Mkbeem.pdf

ISO/CD 19119 (ISO TC 211 N 1044, 2001-01-29) Geographic Information – Services, see http://www.statkart.no/isotc211/scope.htm#19119.

ISO/CD 19115 (ISO TC 211 N 1024, 2001-01-30) Geographic information – Metadata, see http://www.statkart.no/isotc211/scope.htm#19115 .

Kuhn, W. & Raubal, M. (2003). Implementing Semantic Reference Systems. , In M. Gould, R. Laurini, & S. Coulondre (Eds.) AGILE 2003 - 6th AGILE Conference on Geographic Information Science, Lyon, France, pp. 63-72.

Sycara, K., S. Widoff, M. Klusch & J. Lu, 2002, LARKS: Dynamic Matchmaking Among Heterogeneous Software Agents in Cyberspace, First International Joint Conference on Autonomous Agents and Multi-Agent Systems: 173-203.

D. M. Jones, T. J. M. Bench-Capon and P. R. S. Visser, 2001, Methodologies for Ontology Maedche, A., Staab, S.: Ontology learning for the semantic web. IEEE Intelligent Systems 16 (2001) 72--79

Development. Proceedings IT&KNOWs, Budapest, 1998.

Report of the Defense Science Board on National Imagery and Mapping Agency, April 2000,

URL: http://www.house.gov/hasc/testimony/106thcongress/00-03-01gansler.htm

Sensor Modeling Language (SensorML). http://vast.uah.edu/SensorML/index.html. Statement of the Under Secretary of Defense for Acquisition, Technology and Logistics înainte de House Armed Services Committee, Military Research and Development Subcommittee.

Stein, Observations on the Emergence of Network Centric Warfare, http://www.dod ccrp.org/steinncw.htm

Tri-Services CADD/GIS Technology Center, 1995. Tri-Services Spatial Data Standards,

Vicksburg Uniform Resource Identifiers (URI): Generic Syntax (RFC 2396) T. Berners-Lee, R.

Fielding, L. Masinter, available at http://www.ietf.org/rfc/rfc2396.txt

XML Linking Language (XLink) Version 1.0, DeRose, S., Maler, E., Orchard, D., available at http://www.w3.org/TR/xlink/

XML Pointer Language (XPointer) Version 1.0, DeRose, S., Maler, E., Daniel Jr., R., available at http://www.w3.org/TR/xptr

* * Topic 5 of the Abstract Specification (OGC, 1997. OGC Technical Committee Policies and Procedures, Wayland, Massachusetts)

* * * “A Request for Technology in Support of an Open Location Services Testbed”, 2001

* * * “A Request for Technology în Support of an OGC Web Services Initiative”, 2001

Robert J. Hall, Andrea Zisman, „Behavioral Models as Service descriptions”,

http://icsoc.dit.unitn.it/abstracts/A125.pdf

Sunita Sarawagi, Sree Hari Nagaralu, „Data Mining models as services on internet”, http://www.it.iitb.ac.in/~sunita/papers/sigkdd.pdf

Shonali Krishnaswamy, Arkady Zaslavsky, Seng Wai Loke, TOWARDS DATA MINING SERVICES ON THE INTERNET WITH A MULTIPLE SERVICE PROVIDER MODEL: AN XML BASED APPROACH”, http://www.csulb.edu/web/journals/jecr/issues/20013/pa per2.pdf, Journal of Electronic Commerce Research, VOL. 2, NO. 3, 2001

Krishnaswamy, S., Zaslasvky, A., and Loke, S, W., (2003), Internet Delivery of Distributed Data Mining Services: Architectures, Issues and Prospects, Chapter 7 în the book Architectural Issues of Web-enabled Electronic Business, Murthy, V.K. and Shi, N. (eds.), 2003, pp. 113 - 127, Idea Group Publishing.

Krishnaswamy, S., (2003), Delivering Data Mining E-Services, Accepted for publication at the International Workshop on Intelligence, Soft Computing and the Web (ISCW'03), held in conjunction with the Third International Conference on Intelligent Systems Design and Applications (ISDA'03). Held în Tulsa, Oklahoma, August 2003. Springer-Verlag. Lecture Notes în Computer Science (LNCS).

Krishnaswamy, S., Loke, S, W., and Zaslavsky, A., (2002), Towards Anytime Anywhere Data Mining E-Services, Proceedings of the Australian Data Mining Workshop (ADM'02) at the 15^th Australian Joint Conference on Artificial Intelligence, (eds) S.J. Simoff, G.J. Williams, and M. Hegland. Canberra, Australia, December 2002, pp. 47 - 56, Published by the University of Technology Sydney, ISBN 0-9750075-0-5.

Cox, S.J.D., (2001), Geologic Data Transfer Using XML, www.digitalearth.net.cn/ GISConference/Geologic%20data%20transfer%20using%20xml.pd;
Duffy, T., Boisvert, E., Cox, S., Johnson, B.R., Raymond, O., Richard, S.M., Robida, F., Serrano, J.J., Simons, B., Stolen, L-K, 2006, The IUGS-CGI International Geoscience Information Interoperability Testbed, International Association for Mathematical Geology XIth International Congress, Liege Belgium.

Gogu R. C., Carabin G., Hallet V., Peters V., Dassargues A. (2001). GIS based hydrogeological databases and groundwater modelling. Hydrogeology Journal 9 (6): 555-569.

Gogu R C, Dietrich VJ, Jenny B, Schwandner & M F, Hurni L (2006) A geo-spatial database concept for data-management of dormant volcanoes Computer & Geosciences, Elsevier, Canada, v. 32/1, pp. 29-41

Goodchild, M.F., P. Fu, and P.M. Rich. 2007. Geographic information sharing: the case of the Geospatial One-Stop portal. Annals of the Association of American Geographers 97(2):250-266.

Maguire, D.J., and P.A. Longley. 2005. The emergence of geoportals and their role in spatial data infrastructures. Computers, Environment and Urban Systems 29: 3-14.

Tang, W. and Selwood, J. 2005. Spatial Portals: Gateways to Spatial Information. ESRI Press, Redlands, CA.

Angela Ioniţǎ, (2007), “Complexity and Quality of Geoeb Services (partea I)”, in “CALITATEA acces la success” Revista Societǎţii Române pentru Asigurarea Calitǎţii SRAC, anul 8, nr. 4, 2007, ISSN: 1582-2559, pp. 47-50.

Angela Ioniţǎ, (2007), “Complexity and Quality of Geoeb Services (partea a II-a)”, in “CALITATEA acces la success” Revista Societǎţii Române pentru Asigurarea Calitǎţii SRAC, anul 8, nr. 5, 2007, ISSN: 1582-2559, pp.53 – 57.

Angela Ionita, Sorin Andrei, Claudiu Zoicas, Ion Nedelcu, (2007), “O clasă de aplicaţii pentru comunităţi inteligente”, în “CALITATEA acces la success” Revista Societǎţii Române pentru Asigurarea Calitǎţii SRAC, anul 8, nr. 11, 2007, ISSN: 1582-2559, pp. 51-55.

Angela Ionita, Sorin Andrei, Ion Nedelcu (2007), “Mobile Applications for Smart Communities”. In “Proceedings of the workshop “Services and Software Architectures, Infrastructures and Engineering for enhancing EU Citizen’s Quality of Life””, Romanian Academy Library, Bucharest, 2007, pp. 148 -152, ISBN 978-973-0-04939-8.

Angela Ionita, Ion Nedelcu, Sorin Andrei, Claudiu Zoicas (2007), “The World of GeoWeb Services Applications for Public Administration in the framework of Knowledge Society” . In “Proceedings of the workshop “Services and Software Architectures, Infrastructures and Engineering for enhancing EU Citizen’s Quality of Life””, Romanian Academy Library, Bucharest, 2007, pp. 211 -223, ISBN 978-973-0-04939-8.

Angela Ionita (2007): “Trends in applications for public administration in the framework of Knowledge Society: geoweb services applications”, The 1st International Symposium Geotunis2007, Tunis: November 15-17, 2007 (published on CD).

Ionita, Angela, 2006, “Studiu asupra taxonomiei serviciilor web şi asupra componentelor serviciilor web”, TR ICIA,nov 2006;

Ionita, A., (2006), “About GeoWeb Services and standardization”, in Proceedings of the International Symposium Intelligent and Interactive Systems to Manage the Public Administration’s Relation with Citizens and Business Environment, November 29, 2006, ASE Publishing House, ISBN 973-594-872-9 978-973-594-872-6, pp. 70-88

Ionita, A., (2006), “Web Services in Intelligent Systems for Public Administration” in Proceedings of the International Symposium Intelligent and Interactive Systems to Manage the Public Administration’s Relation with Citizens and Business Environment, November 29, 2006, ASE Publishing House, ISBN 973-594-872-9 978-973-594-872-6, pp. 84-100.

Ionita, A., Bichir, M., Nedelcu, I., Chendeş, V., Crăciunescu, V., Gancz, Vl., Andrei, S., (2006), “Strengths and Weaknesses in Geospatial Data Infrastructure”, in !2th EC GIS Workshop, ESDI: From Inspiration to Implementation, 21-23 June 2006, Austria, Innsbruck (http://www.ec-gis.org/Workshops/12ecgis/presentations/Plenary%20room/T HU_Nat_SDI_1/nedelcu.pdf )

Ionita, A., (2000), "Interoperability, the first step towards democratization of access of geographical Information", Proc. of ICTPA'2000, Bucharest, Romania, Oct., 2000, pp.234 - 258;

Janusz M., Pawe? L. (2003). Features and coverages in hydrogeological information; Acta Geologica Polonica, Vol. 53, No.3, pp. 247-255.

Jürgen, V. (2002). Guidance Document on Implementing the GIS Elements of the WFD.

Maidment, D. R. (2002). Arc Hydro: GIS for Water Resources. ESRI Press, Redlands, California.

Ron Lake, (2005), The application of geography markup language (GML) to the geological sciences, Computers & Geosciences, Volume 31, Issue 9, November 2005, pp. 1081-1094

Sen M , Duffy T, (2005), GeoSciML: Development of a generic GeoScience Markup Language Computers & Geosciences Volume 31, Issue 9, November 2005, Pages 1095-1103 Application of XML in the Geosciences

Strassberg G., 2005. A geographic data model for groundwater systems, Ph.D. Thesis, University of Texas, Austin.

Trastour, D., Bartolini, C., Gonzales-Castillo, J., “A Semantic Web approach to Service Description for Matchmaking of Services”, HP Labs, Filton Road, Bristol, UK

Vogt, J., (2002), Guidance Document on Implementing the GIS Elements of the Water Framework Directive.

Director ICIA,

Acad. Ioan Dan Tufiş

1 Trastour, D., Bartolini, C., Gonzales-Castillo, J., “A Semantic Web approach to Service Description for Matchmaking of Services”, HP Labs, Filton Road, Bristol, UK