طراحی و توسعه سامانه تحت وب برای جستجو و بازیابی مکانی - معنایی اطلاعات

جستجو و اولویت بندی مکان ها و خدمات از جمله نیازهای ضروری کاربران در محیط های شهری است. در دو دهه اخیر، قابلیت های برنامه های کاربردی تحت وب بهبود یافته و بخش قابل توجهی از پرسش های کاربران در وب با جستجوهای ساده مکانی پاسخ داده می شوند؛ اما در برخی موارد نیاز است که علاوه بر معیارهای مکانی ساده، روابط مکانی نیز در نظر گرفته شوند. علاوه براین، وب فعلی به سمت اضافه کردن توانایی درک و فهم به ماشین از طریق وب معنایی پیش می رود. برنامه های کاربردی حاوی داده های مکانی در وب به سرعت در حال افزایش است. این داده ها با مشکلاتی از قبیل تنوع و گستردگی، تعامل ناپذیری و کامل نبودن روبه رو هستند؛ بنابراین برای بازیابی و به کارگیری اطلاعات مکانی مناسب نمی باشند. تعریف داده های مکانی با استفاده از مفاهیم وب معنایی، راه حلی برای مشکلات مذکور است. در حال حاضر استانداردهای مختلفی برای تعریف داده های مکانیمعنایی توسعه داده شده اند. ژئواسپارکل به عنوان یک زبان پرسش وپاسخ معنایی، استانداردی توسعه یافته به منظور پرسش وپاسخ و بازیابی اطلاعات مکانی در وب معنایی می باشد. در این پژوهش یک برنامه کاربردی تحت وب به منظور اطلاع رسانی، جستجو و توصیه مراکز خدماتی توسعه داده شده است. در سامانه توسعه داده شده، سیستم اطلاعات مکانی و وب معنایی با یکدیگر ترکیب شده و جستجو براساس روابط هندسی ساده، روابط توپولوژی مکانی، عملگرهای مکانی، روابط معنایی و ویژگی های توصیفی انجام می شود. به علاوه، از فرض جهان باز و فناوری هایی همچون هستی شناسی و زبان پرسش و پاسخ مکانی معنایی ژئواسپارکل استفاده شده است. هستی شناسی ژئواسپارکل برای کار با مفاهیم مکانی و هستی شناسی qallme برای تعریف مفاهیم گردشگری به کار گرفته شده اند. علایق و نیازهای شهروندان نیز در این سامانه درنظرگرفته شده است. روال اجرایی سامانه شامل دو فاز ورود اطلاعات و پرسش وپاسخ می باشد. ابتدا اطلاعات مکانی و توصیفی از منابع مختلف گرداوری شده و به فرمت معنایی در هستی شناسی کاربردی تبدیل شده اند. سپس اطلاعات معنایی در پایگاه داده گرافی پارلیامنت ذخیره شده اند. با وجود این داده ها و با استفاده از رابط کاربری تحت وب توسعه داده شده، کاربر می تواند مراکز خدماتی موردنیاز خود را جستجو کند. سامانه طراحی شده، با دریافت درخواست کاربر، پرسشی مکانی معنایی مبتنی بر زبان پرسش و پاسخ ژئواسپارکل را ایجاد و اجرا کرده و نتایج بر روی نقشه به کاربر نمایش داده می شوند. برای بررسی قابلیت های سامانه، دو سناریو اجرایی پیاده شده است. در این سامانه، مشکلات اطلاعات مکانی در وب شامل تعامل ناپذیری، تنوع و کامل نبودن تا حد قابل قبولی کاهش یافته است. همچنین نتایج حاصل از اجرای سناریو در نرم افزار مکانی، عملکرد بهتر سامانه توسعه داده شده را نسبت به سامانه های مرتبط پیشین نشان می دهد.

Design and Development of a Web Based Application for Location Based, Semantic Search and Retrieval

Search, discovery, and prioritizing important places and facilities is a vital requirement of users in urban environments. Over the past twenty years, web mapping applications have been continuously improving to better proffer location based services to users. A considerable part of users rsquo; search in web mapping application can be addressed by simple distancebased spatial search. However, there are cases where, in order to properly address user requirements, web mapping applications need to consider not only simple spatial criteria but also spatial relationships. Additionally, current web is moving towards machine readable and machine understandable contents through semantic web. Semantic web provides standards and technologies for machines to be capable of understanding documents on the web. Meanwhile, the amount of spatial data that is published on the web is rapidly growing. These data are faced with problems such as diversity, heterogeneity, incompleteness, and therefor are not well prepared for retrieval and utilization. Description of spatial data using semantic web concepts is a solution to most of the mentioned problems. Currently, different standardization organizations in geospatial community are working on development of required standards for semantic spatial data. GeoSPARQL, a semantic query language, is a standard developed to query and retrieve semantically described spatial information over the web. In order to enable citizens to search and recommend urban facilities, this study developed a web mapping application. In this application, GIS and semantic web technologies are integrated to enhance the performance of the system. Search and discovery based on simple geometric relations, topological relationships, spatial operators, semantic relations and descriptive characteristics of features are implemented in the system. The system implements semantic web technologies, ontology, Open World Assumption and spatiosemantic query language. GeoSPARQL ontology is used to define a RDF/OWL vocabulary for representing spatial objects and querying topological and nontopological relations. QallMe ontology is used to define concepts related to the tourism industry including urban facilities. In this system, interests and needs of citizens are considered as well. There are two executive routines in the system, including data entry and query handling. In the data preparation phase, spatial characteristics and attribute information of urban service centers from various sources are gathered and converted to a semantic representation based on the application ontologies. This semantic representation is saved in Parliament triple store. Having the data prepared in the triple store, a user can access the system through a web based user interface and search for required facilities or places within the city. The query is transformed to GeoSPARQL Select queries afterward and executed on the triple store. The responses are presented to the user on a map, developed by Google Maps APIs. In order to demonstrate the feasibility of the developed application, two usage scenarios are thoroughly implemented and described. The implementation results in spatial software comparing the developed application show the general adequacy of the system. Additionally, diversity, heterogeneity and incompleteness problems of spatial information on the web have decreased to a significant extent. The developed system helps citizens to find urban facilities accurately and efficiently.