توسعه یک هستان شناسی جغرافیایی برای استفاده در کاربردهای نظامی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکترای مهندسی فناوری اطلاعات،دانشکده فناوری اطلاعات وکامپیوتر،دانشگاه صنعتی مالک اشتر

2 دانشیاردانشگاه صنعتی مالک اشتر

3 استادیاردانشکده فناوری اطلاعات وکامپیوتر،مجتمع فناوری اطلاعات وارتباطات،دانشگاه صنعتی مالک اشتر

چکیده

در دنیای امروز، اهمیت داده، اطلاعات و دانش بر کسی پوشیده نیست. برتری اطلاعاتی، سبب برتری در سایر جنبهها از جمله برتری تصمیمگیری و اقدام میشود. اطلاعات مکانی، نقش مهمی در آگاهی از وضعیت سامانههای نظامی دارد. یکی از روشهای مدلسازی وضعیت، استفاده از هستانشناسیها میباشد که در مقایسه با سایر روشهای مدلسازی، قابلیتهای بالاتری دارد. برای مدلسازی وضعیت، با توجه به نقش مهم عنصر مکان در آن، بایستی مدلسازی از مکان یا توسعه هستانشناسی جغرافیایی صورت گیرد. با مقایسه منابع موجود، مهندسی دانش جغرافیایی برای توسعه یک هستانشناسی بومی جغرافیایی با رویکرد نظامی و کاربرد در سامانههای نظامی مبتنی بر مکان ضرورت دارد. در این پژوهش با استفاده از یک روششناسی ترکیبی که حاصل بررسی روشهای گوناگون توسعه هستانشناسی میباشد و با استفاده از منابع متنوع جغرافیایی شامل تکسنومیها، اصطلاحنامهها و هستانشناسیهای موجود داخلی و خارجی، دایرهالمعارفها و فرهنگهای واژگان، کتب مرجع، صفحات وب و مصاحبه با افراد خبره حوزه جغرافیا، هستانشناسی جغرافیایی نظامی توسعه یافته است. برای مهندسی دانش جغرافیایی در قالب هستانشناسی، ابتدا واژگان حوزه جغرافیایی استخراج شده و بر مبنای آنها مفاهیم جغرافیایی، سلسله مراتب مفاهیم، روابط میان مفاهیم، ویژگیهای مفاهیم، اطلاعات زبانشناختی مفاهیم ومصادیق متنوع مفاهیم جغرافیایی داخلی و خارجی استخراج شده است. این هستانشناسی در محیط نرمافزار منبع باز Protégé و با زبان استاندارد OWL کد شده است که قابلیت جستجوی معنایی مفاهیم و روابط میان آنها را دارد. برای بررسی صحت و پوشش این هستانشناسی، یک طرح آزمون جامع که شامل استفاده از روشهای آماری، خودکار و نظرسنجی از خبرگان جغرافیای نظامی میباشد، صورتگرفته است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Developing a Geographical Ontology for using in military applications

نویسندگان [English]

  • Leila Servati 1
  • Mohammad Reza Valavi 2
  • Maryam Hourali 3
1 Ph.D Student in Information Technology Engineering, Information Technology and Computer Faculty, ICT Complex, MalekeAshtar University, Tehran
2 Associate Professor, Malek-Ashtar University, Tehran
3 Assistant Professor, Information Technology and Computer Faculty, ICT Complex, Maleke-Ashtar University, Tehran
چکیده [English]

In today's world, the importance of data, information and knowledge should not be ignored.  Information superiority leads to decision making superiority and more effective actions. Within the military domain, various information systems are utilized to support commanders and troops to be aware and take control of the situation. Location information is one of the important aspects of the military information systems to provide situation awareness. Regarding the extensive applications oflocation-based military information systems, it is important to improve intelligence, knowledge base and integration of such systems. One of the current challenges in military information systems is that the applied systems are used as separate islands with no common protocol and language. In addition, computerized systems do not take the meaning of transferred terms and concepts into considerations. In other words, computerized military systems are not capable of establishing a meaningful relation at a conceptual level with each otherand also with humans. Moreover, data bases with different formats and data structures are not using similar method for modelling and storage of information and therefore, work as independent information silos. Furthermore, people knowledge is not coded and rarely modelled for future re-utilization. In this regard, one of the modelling methods is ontology that seems to be more effective than other methods. Ontologies provide an explicit and official description of common conceptualization. It implies that ontologies represent whatever exists in one information domain as concepts, relations, properties, rules and actual examples. In order to represent those concepts, ontologies employ a standardized and computerized official language. Common conceptualization inontology means that the produced concepts should be accepted by knowledge community of the interest domain so that the ontology becomes capable of providing a common language amongst people within the same domain such as military geography. Due to the importance ofthe location element, there is a need to develop specific geographical ontology to be able to use for such applications. A review of existing ontologies reveals that there are problems and challenges to employ available ontologies for military applications. For instance, some of the existing ontologies are only a hierarchy of concepts that cannot be called ontology to fulfill military requirements. Moreover, some ontologies are limited for specific geographical domains and others do not have complete coverage of geographical concepts which is required in military systems. In general, there is a need for geographical knowledge engineering and a localized geographical ontology development. Such ontology should contain geographical concepts, properties and relations with a military approach to be used in location-based military systems. In fact, development of geographical ontology provides official common language and standardization in the domain of military geography. In addition, it helps to model geographical knowledge and establish a conceptual infrastructure for location-based systems. Consequently, various geographical ontology-based systems can be developed with vertical and horizontal integration. Such ontology-based systems eliminate the problem of isolated data and information storage in separate islands, prevent missing data sources and support re-utilization of knowledge sources. Moreover, such geographical ontology-based systems can interact with each other and with humans in a higher meaningful conceptual level. In order to develop such ontology-based system, a semi-automatic method is utilized for knowledge engineering and ontology development. Applied method is a result of analyzing different methods to remove deficiencies in early stages of theontology development. Thus, a set of best applicable methods for geographical knowledge engineering is utilized for ontology development. Main clusters of geographical existence, geographical process and geographical properties are defined in the developedgeographical ontology. Other clusters of concepts include causing factor, military concepts, time concepts, situation concepts and general status related concepts. The developed ontology includes 4161 geographical concepts, 319 concept properties, 426 relations amongst concepts and 5527 actual examples of modelled geographical concepts using the proposed ontology.
In this research, the developed geographical ontology is using web protégéopen source software. The web-based version of the software enable easy access to developed environment from different locations while enables team work implementation in such a way that different people or groups of experts can access to ontology development and share thoughts and tasks. Moreover, it is possible to track changes, monitor and supervise the development process. It is also possible to program the ontology using the OWL standard language to be used in other systems. In general, the developed geographical ontology is capable of being applied in military location-based systems while it can also be deployed as support for other military and security ontologies. Finally, in order to assess quality, credibility and coverage of the developed ontology is examined and verified using a comprehensive mix of statistical, automatic and military geography expert opinions. 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Modeling
  • ontology
  • Geographic knowledge
  • Military Application
  • Location Information System

بهشتی، ملوک‌السادات، 1377، اصطلاح‌نامه علوم زمین، مرکز اطلاعات و مدارک علمی ایران، تهران.

پیری، هادی، 1393، انتخاب صحنه های عملیات نظامی (گذشته و آینده)، دانشگاه عالی دفاع ملی، تهران.

ثروتی، ولوی، حور علی؛ لیلا، محمدرضا، مریم، 1393، کاربردهای هستان‌شناسی در امور نظامی و متدولوژی توسعه هستان‌شناسی نظامی، هشتمین کنفرانس ملی فرماندهی و کنترل ایران (C4I)، تهران، دانشگاه هوایی شهید ستاری.

حسینی، سید حسین، 1380، فرهنگ اصطلاحات نظامی(7 زبانه)، موسسه چاپ و انتشارات دانشگاه امام حسین علیه السلام، تهران.

کالینز، جان، 1384، جغرافیای نظامی، ترجمه عبدالمجید حیدری، احمدرضا تقاء، سیداحمدرضا یکانی فرد، پرویز سلیمانی مقدم، نشر سپاه پاسداران انقلاب اسلامی، دانشکده فرماندهی و ستاد دوره عالی جنگ، تهران.

صفوی، سید یحیی، 1378، مقدمه‌ای بر جغرافیای نظامی ایران، سازمان جغرافیایی نیروهای مسلح، تهران.

رستمی، محمود، 1378، فرهنگ واژه‌های نظامی، انتشارات ستاد مشترک ارتش جمهوری اسلامی‌ایران، تهران.

فاضل، سهراب، 1390، فرهنگ واژه‌های نظامی مصوب فرهنگستان زبان و ادب فارسی، دفتر واژه‌گزینی نظامی ستاد کل نیروهای مسلح، تهران.

مرادی، بیژن، 1390، فرهنگ‌نامه علوم و فناوری دفاعی، مؤسسه آموزشی و تحقیقاتی صنایع دفاعی، تهران.

نوروزی، محمدتقی، 1385، فرهنگ دفاعی – امنیتی، نشر سنا، تهران.

11.  Auer, S., Lehmann, J., & Hellmann, S. (2009). Linkedgeodata: Adding a spatial dimension to the web of data. The Semantic Web-ISWC 2009, 731-746.‏

12. Bechhofer, S. (2009). OWL: Web ontology language. In Encyclopedia of Database Systems (pp. 2008-2009). Springer US.‏

13. Bizer, C., Lehmann, J., Kobilarov, G., Auer, S., Becker, C., Cyganiak, R., & Hellmann, S. (2009). DBpedia-A crystallization point for the Web of Data. Web Semantics: science, services and agents on the World Wide Web, 7(3), 154-165.

14. Endsley, M. R. (2000). Theoretical Underpinnings of Situation Awareness: A Critical Review. (M. R.-s. Garland, Ed.) Situation Aware-ness Analysis and Measurement, pp. 3-33.

15. Gennari, J. H., Musen, M. A., Fergerson, R. W., Grosso, W. E., Crubézy, M., Eriksson, H., ... & Tu, S. W. (2003). The evolution of Protégé: an environment for knowledge-based systems development. International Journal of Human-computer studies, 58(1), 89-123.‏

16. Kim, S., Iglesias-Sucasas, M., & Viollier, V. (2013). The FAO Geopolitical Ontology: a reference for country-based information. Journal of Agricultural & Food Information, 14(1), 50-65.‏

17. Kumar, A. (2013). A Comparative Analysis of Taxonomy, thesaurus and ontology. International Journal of Applied Services Marketing Perspectives, 2(1), 251-258.

18. Käfer, T., Umbrich, J., Hogan, A., & Polleres, A. (2012). Towards a dynamic linked data observatory. LDOW at WWW.‏

19. McGrath, S., Chacón, D., and Whitebread, K., 2000, Intelligent mobile agents in military command and control, proceedings of the Workshop on Agents in Industry, in Autonomous Agents 2000 Conference, Barcelona, Spain.

20. Noy N. F. and Deborah L. M., 2001, Ontology development 101: A guide to creating your first ontology.

21. Petrakos, G., Dimitris, K., & Ageliki, A. (2007). A generalized model of regional economic growth in the European Union (No. DYNREG12).‏

22.  Rahnama, A. & Abdollahzadeh Barforoush, A. (2011). Cognibase: A New Representation Model to Support Ontology Development, In proceedings of the IADIS International Conference Information Systems (IS2011), Avila, Spain.

23. Semy, S. K., Pulvermacher M. K., and Obrst L. J., 2004, Toward the use of an upper ontology for US government and US military domains: An evaluation. No. MTR-04B0000063. MITRE CORP BEDFORD MA.

24. Shadbolt, N., O’Hara, K., Berners-Lee, T., Gibbins, N., Glaser, H., & Hall, W. (2012). Linked open government data: Lessons from data. gov. uk. IEEE Intelligent Systems, 27(3), 16-24.‏

25. Spyns, P., Meersman, R., & Jarrar, M. (2002). Data modelling versus ontology engineering. ACM SIGMod Record, 31(4), 12-17.

26. Strang, T., & Linnhoff-Popien, C. (2004, September). A context modeling survey. In Workshop Proceedings.

27. Subhashini R., and Akilandeswari J., 2011, A survey on ontology construction methodologies, International Journal of Enterprise Computing and Business Systems, 1(1), 60-72.

28. Sure Y., Staab S., and Studer R., 2009, Ontology engineering methodology, Handbook on ontologies. Springer Berlin Heidelberg, 135-152.

29.  Tempich, C., & Volz, R. (2003, October). Towards a benchmark for Semantic Web reasoners-an analysis of the DAML ontology library. In EON (Vol. 87).‏

30. Thomsen, E., Read, F., Duncan, W., Malyuta, T., & Smith, B. (2014). Ontological Support for Living Plan Specification, Execution and Evaluation.‏

31. Tolk, A., Pullen J. M., 2005, Using web services and data mediation/storage services to enable command and control to simulation interoperability, Distributed Simulation and Real-Time Applications, DS-RT 2005 Proceedings. Ninth IEEE International Symposium on. IEEE.

32. Vatant, B., & Wick, M. (2012) Geonames ontology.‏