Μοντέλα χώρου - χρόνου για την περιγραφή γεωγραφικών φαινομένων σε χωρικές πληροφοριακές υποδομές
Authors: Πανόπουλος Γεώργιος 
Published: August 2021

Η σύνθετη φύση του Χρόνου και της Μεταβολής συνεχίζουν να καθιστούν το σχεδιασμό χώρο-χρονικών μοντέλων ως ένα σύνθετο ζήτημα, αν και έχουν πραγματοποιηθεί σημαντικές ερευνητικές εξελίξεις. Παράλληλα, η σύγχρονη τάση στην καταγραφή των γεωγραφικών φαινομένων επιβάλει την συνεκτική και ευρέως προσπελάσιμη περιγραφή τους υπό τη μορφή Υποδομών Χωρικών Πληροφοριών (Spatial Data Infrastructures – SDIs). Σκοπός της παρούσας Διατριβής είναι η διερεύνηση της επέκτασης των Εννοιολογικών Μοντέλων που προδιαγράφονται σε Υποδομές Χωρικών Πληροφοριών, έτσι ώστε να αποδίδουν τη Χώρο-Χρονική συμπεριφορά των Οντοτήτων, και να δίνουν τη δυνατότητα εκτέλεση εργασιών Χώρο-Χρονικής Ανάλυσης. Συγκεκριμένα, δόθηκε έμφαση στην επέκταση του Γενικευμένου Εννοιολογικού Μοντέλου που εφαρμόζεται στην Ευρωπαϊκή Υποδομή Χωρικών Πληροφοριών (INSPIRE), ώστε να συμπληρωθεί με ένα Base Model, το οποίο να μπορεί να χρησιμοποιεί επικουρικά κατά τη σύνταξη των εξειδικευμένων Μοντέλων Δεδομένων (Application Schemas) των 34 Θεματικών Επιπέδων της Οδηγίας. Αν και το Γενικευμένο Εννοιολογικό Μοντέλο του INSPIRE προβλέπει χαρακτηριστικά και UML στερεότυπα για την καταγραφή της χρονικής πληροφορίας, δεν διαθέτει πλήρες Base Model για απόδοση των αντικειμένων ως χώρο-χρονικά.Στην παρούσα διατριβή, αφενός τεκμηριώνονται και αξιολογούνται τα μοντέλα χωρικής αναπαράστασης που υιοθετούνται από τα διεθνή πρότυπα και τις σύγχρονες Χωρικές Υποδομές, και αφετέρου, εισάγονται έννοιες σε ένα μοντέλο το οποίο να είναι ικανό να αντιμετωπίσει χρονικά ζητήματα. Ο στόχος είναι να τυποποιηθούν αυτές οι έννοιες σε ένα ενοποιημένο μοντέλο βάσης δεδομένων, ικανό να διαχειρίζεται όχι μόνο χωρικά ζητήματα, αλλά και τη μεταβολή των φαινομένων. Από την ανάλυση των εξειδικευμένων Application Schemas του INSPIRE εντοπίζονται βασικές απαιτήσεις χώρο-χρονικής ανάλυσης σε εφαρμογές. Αφού διερευνάται η αποτελεσματικότητα των διαθέσιμων δυνατοτήτων αναπαράστασης των χρονικών ιδιοτήτων της Οδηγίας για να αντιμετωπιστούν οι απαιτήσεις αυτές, καθορίζεται η έννοια των Χώρο-Χρονικών Μονάδων (Spatiotemporal Units - STUs) και περιγράφεται η επέκταση του ΓΕΜ του INSPIRE ώστε να συμπεριλάβει την Ταυτότητα και τη Χρονική Μεταβολή. Τα STUs μπορούν να υποβληθούν σε 4 μοναδιαίες μεταβολές, και αυτό αξιοποιείται για να συστηματοποιηθεί ο τρόπος εντοπισμού των ευρύτερων Μεταβολών στα application schemas.Έχοντας ορίσει τις Χώρο-Χρονικές Μονάδες, εξετάζεται η συνεισφορά του προτεινόμενου μοντέλου, με το πώς μπορούν εξυπηρετήσουν τα STUs τις διαδικασίες χώρο-χρονικής Ανάλυσης μέσω των δεδομένων ενός SDI. Ανάγονται οι χρονικές ιδιότητες με τρόπο όμοιο με των χωρικών, ώστε να εκφραστούν έννοιες όπως η Κλίμακα, η Ακρίβεια, η Οπτικοποίηση, και η Γενίκευση, και εξετάζεται ο βαθμός συνεισφοράς των Χώρο-Χρονικών Μονάδων. Ειδικά για την περίπτωση της Χώρο-Χρονικής Εννοιολογικής Γενίκευσης, καθορίζονται τέσσερεις (4) τελεστές, οι οποίοι περιγράφουν πως μπορεί να αλλάξει η χρονική κλίμακα των δεδομένων για ανάγκες ανάλυσης. Τέλος, το προτεινόμενο μοντέλο αξιοποιείται και αξιολογείται σε επίπεδο συγκεκριμένων εφαρμογών, καθώς δοκιμάζεται η υιοθέτηση των STUs ως τύπων αντικειμένων σε ισχύοντα application schemas του INSPIRE