A produção crescente de dados e informações pelos sistemas computacionais existentes tem estimulado o aparecimento de diferentes aplicações e formatos de arquivos. Comportamento semelhante também ocorre com sistemas que lidam com dados espaciais, os Sistemas Informação Geográfica (SIG), já que o crescimento de trabalhos nessa área fez com que as empresas e entidades de pesquisa colocassem à disposição dos usuários uma quantidade considerável de produtos. Como conseqüência, surgiu a necessidade de troca de dados e informações entre diferentes ambientes e aplicações, que por vezes esbarra em problemas de interoperabilidade.
Compartilhamento
A interoperabilidade pode ser entendida como a capacidade de compartilhamento e troca de informações e processos entre ambientes heterogêneos. Ela pode ser analisada sob vários pontos de vista, devendo ser destacados o aspecto sintático, que se refere ao formato próprio que cada sistema adota para armazenar e documentar seus dados, e o aspecto semântico, que se refere ao significado do dado para cada sistema.
Ontologias
Existem diversas propostas para tratar e facilitar a interação entre ambientes heterogêneos, de forma que eles consigam trocar adequadamente seus dados e informações. Uma das formas de promover a interoperabilidade semântica envolve o uso de ontologias.
Uma ontologia pode ser entendida como uma descrição explícita de um domínio de conhecimento, ou ainda, um vocabulário comum relacionado a um entendimento compartilhado onde são descritos conceitos, propriedades e atributos do conceito, restrições às propriedades, atributos e instâncias. É importante observar que as ontologias estão fortemente associadas aos princípios da orientação a objetos, envolvendo o conceito de classe, instância, relações de herança, etc..
As ontologias estão sendo aplicadas em áreas onde surgiu a necessidade de comunicação contextualizada, de forma a propiciar o intercâmbio entre diferentes ambientes e o re-uso dos elementos do domínio modelado.
Domínio: Zoneamento Municipal
O Zoneamento de Macaé, no Rio de Janeiro, foi proposto pela Coordenadoria Geral do Plano Diretor (PD) como parte do Plano Diretor Municipal aprovado em outubro de 2006, com o propósito de orientar a utilização adequada do espaço urbano e rural, balizando o poder público e a iniciativa privada na oferta dos serviços essenciais, de forma a garantir a qualidade de vida da população. O PD dividiu o território de Macaé em duas macrozonas e oito macroáreas, conforme mostrado abaixo:
Para desenvolver a ontologia foi selecionado o software Protégé (figura 1), um editor de ontologias e frameworks baseado em plataforma Java, de código aberto e gratuito, que pode ser baixado em http://protege.stanford.edu. Inicialmente foi realizada a definição do domínio de estudo a partir da análise do PD, onde foram identificados os elementos a serem representados e seus respectivos atributos. Procedeu-se então o desenvolvimento da ontologia no formato default, e posteriormente a conversão para o formato Ontology Web Language (OWL), que é proposto pelo World Wide Web Consortium (W3C) para definir e instanciar ontologias na Web e propiciar interoperabilidade.
-> Figura 1: Ontologia de Zoneamento no Protégé
A ontologia em OWL foi exportada como um arquivo de metadados XML Metadata Interchange (XMI) que, com o auxílio de uma ferramenta Case, foi convertido em um modelo de classes e pode ser utilizado para a construção de bases de dados, SIGs, etc.. A figura 2 mostra o modelo conceitual do zoneamento municipal, mapeado a partir do arquivo XMI para o framework UML-GeoFrame. As classes foram organizadas em três pacotes: Zoneamento, Loteamento e Arruamento.
-> Figura 2: Modelo de Classes de Zoneamento com UML-GeoFrame
A interoperabilidade entre sistemas computacionais é uma necessidade que instiga os desenvolvedores e pesquisadores em computação a encontrar soluções que permitam a troca de dados entre diferentes ambientes, incluindo nesse escopo os SIGs. Um dos caminhos recomendados para atingir esse objetivo passa pela construção de ontologias de domínio. As ontologias contribuem com a interoperabilidade semântica, pois permitem que os termos pertencentes a um contexto sejam modelados em um formato adequado à sua transmissão para outros ambientes. Essas facilidades são perfeitamente aplicáveis ao contexto do zoneamento municipal, conforme visto anteriormente.
No entanto, o desenvolvimento de uma ontologia não é uma atividade trivial, já que não há consenso sobre uma metodologia para essa tarefa. Em se tratando de SIG, antes de se proceder à sua construção, é de suma importância que as fronteiras do domínio fiquem bem estabelecidas, de forma a retratar adequadamente os objetos que pertencem ao contexto analisado.
Alfredo Luiz Pessanha Manhães
Analista de sistemas da Prefeitura de Macaé e mestrando em engenharia de computação/geomática na UERJ
alfredomanhaes@macae.rj.gov.br