Geographical information retrieval with ontologies of place

Geographical context is required of many information retrieval tasks in which the target of the search may be documents, images or records which are referenced to geographical space only by means of place names. Often there may be an imprecise match between the query name and the names associated with candidate sources of information. There is a need therefore for geographical information retrieval facilities that can rank the relevance of candidate information with respect to geographical closeness of place as well as semantic closeness with respect to the information of interest. Here we present an ontology of place that combines limited coordinate data with semantic and qualitative spatial relationships between places. This parsimonious model of geographical place supports maintenance of knowledge of place names that relate to extensive regions of the Earth at multiple levels of granularity. The ontology has been implemented with a semantic modelling system linking non-spatial conceptual hierarchies with the place ontology. An hierarchical spatial distance measure is combined with Euclidean distance between place centroids to create a hybrid spatial distance measure. This is integrated with thematic distance, based on classification semantics, to create an integrated semantic closeness measure that can be used for a relevance ranking of retrieved objects

Metadata Architecture for Digital Libraries: Conceptual framework for Indian Digital Libraries

This paper describes approach of development of Metadata solution for digital library architecture for resource description and retrieval. This deals with the concept of Metadata [2], the different Metadata standards (Dublin core in particular [5]), Digital library environment, computer network capabilities etc. This paper also discusses two of the Digital Library architecture protocols, for resource description and retrieval. They are STARTS (Stanford Protocol Proposal for Internet Retrieval and Search) [8] and SODA (Smart Objects and Dump Archives)[13] architecture to arrive at a possible protocol that would help to build Indian Digital Libraries [5]. While proposing the new architecture the existing Indian environment with respect to information sources and user's query of the information sources [5.1], which are feasible for launch of this protocol for information processing and retrieval has been dealt with. This is a pilot study which the author has done while doing his Fulbright fellowship in the College of Library Information Studies, University of Maryland, College Park, MD during 1999-2000

Search improvement within the geospatial web in the context of spatial data infrastructures

El trabajo desarrollado en esta tesis doctoral demuestra que es posible mejorar la búsqueda en el contexto de las Infraestructuras de Datos Espaciales mediante la aplicación de técnicas y buenas prácticas de otras comunidades científicas, especialmente de las comunidades de la Web y de la Web Semántica (por ejemplo, Linked Data). El uso de las descripciones semánticas y las aproximaciones basadas en el contenido publicado por la comunidad geoespacial pueden ayudar en la búsqueda de información sobre los fenómenos geográficos, y en la búsqueda de recursos geoespaciales en general. El trabajo comienza con un análisis de una aproximación para mejorar la búsqueda de las entidades geoespaciales desde la perspectiva de geocodificación tradicional. La arquitectura de geocodificación compuesta propuesta en este trabajo asegura una mejora de los resultados de geocodificación gracias a la utilización de diferentes proveedores de información geográfica. En este enfoque, el uso de patrones estructurales de diseño y ontologías en esta aproximación permite una arquitectura avanzada en términos de extensibilidad, flexibilidad y adaptabilidad. Además, una arquitectura basada en la selección de servicio de geocodificación permite el desarrollo de una metodología de la georreferenciación de diversos tipos de información geográfica (por ejemplo, direcciones o puntos de interés). A continuación, se presentan dos aplicaciones representativas que requieren una caracterización semántica adicional de los recursos geoespaciales. El enfoque propuesto en este trabajo utiliza contenidos basados en heurísticas para el muestreo de un conjunto de recursos geopesaciales. La primera parte se dedica a la idea de la abstracción de un fenómeno geográfico de su definición espacial. La investigación muestra que las buenas prácticas de la Web Semántica se puede reutilizar en el ámbito de una Infraestructura de Datos Espaciales para describir los servicios geoespaciales estandarizados por Open Geospatial Consortium por medio de geoidentificadores (es decir, por medio de las entidades de una ontología geográfica). La segunda parte de este capítulo desglosa la aquitectura y componentes de un servicio de geoprocesamiento para la identificación automática de ortoimágenes ofrecidas a través de un servicio estándar de publicación de mapas (es decir, los servicios que siguen la especificación OGC Web Map Service). Como resultado de este trabajo se ha propuesto un método para la identificación de los mapas ofrecidos por un Web Map Service que son ortoimágenes. A continuación, el trabajo se dedica al análisis de cuestiones relacionadas con la creación de los metadatos de recursos de la Web en el contexto del dominio geográfico. Este trabajo propone una arquitectura para la generación automática de conocimiento geográfico de los recursos Web. Ha sido necesario desarrollar un método para la estimación de la cobertura geográfica de las páginas Web. Las heurísticas propuestas están basadas en el contenido publicado por os proveedores de información geográfica. El prototipo desarrollado es capaz de generar metadatos. El modelo generado contiene el conjunto mínimo recomendado de elementos requeridos por un catálogo que sigue especificación OGC Catalogue Service for the Web, el estandar recomendado por deiferentes Infraestructuras de Datos Espaciales (por ejemplo, the Infrastructure for Spatial Information in the European Community (INSPIRE)). Además, este estudio determina algunas características de la Web Geoespacial actual. En primer lugar, ofrece algunas características del mercado de los proveedores de los recursos Web de la información geográfica. Este estudio revela algunas prácticas de la comunidad geoespacial en la producción de metadatos de las páginas Web, en particular, la falta de metadatos geográficos. Todo lo anterior es la base del estudio de la cuestión del apoyo a los usuarios no expertos en la búsqueda de recursos de la Web Geoespacial. El motor de búsqueda dedicado a la Web Geoespacial propuesto en este trabajo es capaz de usar como base un motor de búsqueda existente. Por otro lado, da soporte a la búsqueda exploratoria de los recursos geoespaciales descubiertos en la Web. El experimento sobre la precisión y la recuperación ha demostrado que el prototipo desarrollado en este trabajo es al menos tan bueno como el motor de búsqueda remoto. Un estudio dedicado a la utilidad del sistema indica que incluso los no expertos pueden realizar una tarea de búsqueda con resultados satisfactorios

Does \u2018bigger\u2019mean \u2018better\u2019? Pitfalls and shortcuts associated with big data for social research

\u2018Big data is here to stay.\u2019 This key statement has a double value: is an assumption as well as the reason why a theoretical reflection is needed. Furthermore, Big data is something that is gaining visibility and success in social sciences even, overcoming the division between humanities and computer sciences. In this contribution some considerations on the presence and the certain persistence of Big data as a socio-technical assemblage will be outlined. Therefore, the intriguing opportunities for social research linked to such interaction between practices and technological development will be developed. However, despite a promissory rhetoric, fostered by several scholars since the birth of Big data as a labelled concept, some risks are just around the corner. The claims for the methodological power of bigger and bigger datasets, as well as increasing speed in analysis and data collection, are creating a real hype in social research. Peculiar attention is needed in order to avoid some pitfalls. These risks will be analysed for what concerns the validity of the research results \u2018obtained through Big data. After a pars distruens, this contribution will conclude with a pars construens; assuming the previous critiques, a mixed methods research design approach will be described as a general proposal with the objective of stimulating a debate on the integration of Big data in complex research projecting

Modeling, designing and developing a multidisciplinary geodatabase GIS with the physical implementation of RDBMS in conjunction with CAD and different GIS applications for the development of coastal /marine environment

The prime significance of Geographic Information System as a multidisciplinary data integrating, analyzing and visualizing tool depends on the organization of data encompassed within the system. This notion calls for the indispensability of structuring diverse raw data with the intention to establish a functional and robust Geodatabase model that safeguard the consistency and integrities of spatial information management.This research work deals with the process of Georelational GIS data modeling, designing andimplementation of a wide spectrum coastal-marine measurement data.To let the research task set in motion; raw coastal related issues have been discussed under the perspective of Coastal Zone Environment. GIS building block entities were selected. Their conceptual interrelationships have been diagrammatically illustrated. SQL’s DDL applied to execute the physical creation, determine dimension, storage and constraints of the entities in an ODBC compliant RDBMS. Likewise, GIS geographic elements were produced applying spatial programs and their integration with attribute database led to the hatching of the object relational GIS.Topologic operations pertaining to gap detection, segmentation, removal of redundant geographicelements was performed using topology clean up spatial and editing tools. Georefrencing of the coastal maps have been performed using a provided ellipsoid and datum (PSAD56) of a case study area (Guayaquil estuary, Ecuador).Interoperability tests among variety GIS applications show feature-transfer-related lose of spatial featuresproperties but successful regeneration of spatial pointers. The process shows the possibility of producingor transforming a functional spatial database from a specific GIS application into another one. Generating object-relational and spatio-temporal queries related to the developed GIS objects resulted in disclosing thematically visualisable spatial maps. The output of the spatial analysis enables us to perform possible spatial correlation of multidisciplinary results and perceive effects associated to certain marine events

Knowledge-based and data-driven approaches for geographical information access

Geographical Information Access (GeoIA) can be defined as a way of retrieving information from textual collections that includes the automatic analysis and interpretation of the geographical constraints and terms present in queries and documents. This PhD thesis presents, describes and evaluates several heterogeneous approaches for the following three GeoIA tasks: Geographical Information Retrieval (GIR), Geographical Question Answering (GeoQA), and Textual Georeferencing (TG). The GIR task deals with user queries that search over documents (e.g. ¿vineyards in California?) and the GeoQA task treats questions that retrieve answers (e.g. ¿What is the capital of France?). On the other hand, TG is the task of associate one or more georeferences (such as polygons or coordinates in a geodetic reference system) to electronic documents. Current state-of-the-art AI algorithms are not yet fully understanding the semantic meaning and the geographical constraints and terms present in queries and document collections. This thesis attempts to improve the effectiveness results of GeoIA tasks by: 1) improving the detection, understanding, and use of a part of the geographical and the thematic content of queries and documents with Toponym Recognition, Toponym Disambiguation and Natural Language Processing (NLP) techniques, and 2) combining Geographical Knowledge-Based Heuristics based on common sense with Data-Driven IR algorithms. The main contributions of this thesis to the state-of-the-art of GeoIA tasks are: 1) The presentation of 10 novel approaches for GeoIA tasks: 3 approaches for GIR, 3 for GeoQA, and 4 for Textual Georeferencing (TG). 2) The evaluation of these novel approaches in these contexts: within official evaluation benchmarks, after evaluation benchmarks with the test collections, and with other specific datasets. Most of these algorithms have been evaluated in international evaluations and some of them achieved top-ranked state-of-the-art results, including top-performing results in GIR (GeoCLEF 2007) and TG (MediaEval 2014) benchmarks. 3) The experiments reported in this PhD thesis show that the approaches can combine effectively Geographical Knowledge and NLP with Data-Driven techniques to improve the efectiveness measures of the three Geographical Information Access tasks investigated. 4) TALPGeoIR: a novel GIR approach that combines Geographical Knowledge ReRanking (GeoKR), NLP and Relevance Feedback (RF) that achieved state-of-the-art results in official GeoCLEF benchmarks (Ferrés and Rodríguez, 2008; Mandl et al., 2008) and posterior experiments (Ferrés and Rodríguez, 2015a). This approach has been evaluated with the full GeoCLEF corpus (100 topics) and showed that GeoKR, NLP, and RF techniques evaluated separately or in combination improve the results in MAP and R-Precision effectiveness measures of the state-of-the-art IR algorithms TF-IDF, BM25 and InL2 and show statistical significance in most of the experiments. 5) GeoTALP-QA: a scope-based GeoQA approach for Spanish and English and its evaluation with a set of questions of the Spanish geography (Ferrés and Rodríguez, 2006). 6) Four state-of-the-art Textual Georeferencing approaches for informal and formal documents that achieved state-of-the-art results in evaluation benchmarks (Ferrés and Rodríguez, 2014) and posterior experiments (Ferrés and Rodríguez, 2011; Ferrés and Rodríguez, 2015b).L'Accés a la Informació Geogràfica (GeoAI) pot ser definit com una forma de recuperar informació de col·lecions textuals que inclou l'anàlisi automàtic i la interpretació dels termes i restriccions geogràfiques que apareixen en consultes i documents. Aquesta tesi doctoral presenta, descriu i avalua varies aproximacions heterogènies a les seguents tasques de GeoAI: Recuperació de la Informació Geogràfica (RIG), Cerca de la Resposta Geogràfica (GeoCR), i Georeferenciament Textual (GT). La tasca de RIG tracta amb consultes d'usuari que cerquen documents (e.g. ¿vinyes a California?) i la tasca GeoCR tracta de recuperar respostes concretes a preguntes (e.g. ¿Quina és la capital de França?). D'altra banda, GT es la tasca de relacionar una o més referències geogràfiques (com polígons o coordenades en un sistema de referència geodètic) a documents electrònics. Els algoritmes de l'estat de l'art actual en Intel·ligència Artificial encara no comprenen completament el significat semàntic i els termes i les restriccions geogràfiques presents en consultes i col·leccions de documents. Aquesta tesi intenta millorar els resultats en efectivitat de les tasques de GeoAI de la seguent manera: 1) millorant la detecció, comprensió, i la utilització d'una part del contingut geogràfic i temàtic de les consultes i documents amb tècniques de reconeixement de topònims, desambiguació de topònims, i Processament del Llenguatge Natural (PLN), i 2) combinant heurístics basats en Coneixement Geogràfic i en el sentit comú humà amb algoritmes de Recuperació de la Informació basats en dades. Les principals contribucions d'aquesta tesi a l'estat de l'art de les tasques de GeoAI són: 1) La presentació de 10 noves aproximacions a les tasques de GeoAI: 3 aproximacions per RIG, 3 per GeoCR, i 4 per Georeferenciament Textual (GT). 2) L'avaluació d'aquestes noves aproximacions en aquests contexts: en el marc d'avaluacions comparatives internacionals, posteriorment a avaluacions comparatives internacionals amb les col·lections de test, i amb altres conjunts de dades específics. La majoria d'aquests algoritmes han estat avaluats en avaluacions comparatives internacionals i alguns d'ells aconseguiren alguns dels millors resultats en l'estat de l'art, com per exemple els resultats en comparatives de RIG (GeoCLEF 2007) i GT (MediaEval 2014). 3) Els experiments descrits en aquesta tesi mostren que les aproximacions poden combinar coneixement geogràfic i PLN amb tècniques basades en dades per millorar les mesures d'efectivitat en les tres tasques de l'Accés a la Informació Geogràfica investigades. 4) TALPGeoIR: una nova aproximació a la RIG que combina Re-Ranking amb Coneixement Geogràfic (GeoKR), PLN i Retroalimentació de Rellevancia (RR) que aconseguí resultats en l'estat de l'art en comparatives oficials GeoCLEF (Ferrés and Rodríguez, 2008; Mandl et al., 2008) i en experiments posteriors (Ferrés and Rodríguez, 2015a). Aquesta aproximació ha estat avaluada amb el conjunt complert del corpus GeoCLEF (100 topics) i ha mostrat que les tècniques GeoKR, PLN i RR avaluades separadament o en combinació milloren els resultats en les mesures efectivitat MAP i R-Precision dels algoritmes de l'estat de l'art en Recuperació de la Infomació TF-IDF, BM25 i InL2 i a més mostren significació estadística en la majoria dels experiments. 5) GeoTALP-QA: una aproximació basada en l'àmbit geogràfic per espanyol i anglès i la seva avaluació amb un conjunt de preguntes de la geografía espanyola (Ferrés and Rodríguez, 2006). 6) Quatre aproximacions per al georeferenciament de documents formals i informals que obtingueren resultats en l'estat de l'art en avaluacions comparatives (Ferrés and Rodríguez, 2014) i en experiments posteriors (Ferrés and Rodríguez, 2011; Ferrés and Rodríguez, 2015b)

Knowledge-based and data-driven approaches for geographical information access

Geographical Information Access (GeoIA) can be defined as a way of retrieving information from textual collections that includes the automatic analysis and interpretation of the geographical constraints and terms present in queries and documents. This PhD thesis presents, describes and evaluates several heterogeneous approaches for the following three GeoIA tasks: Geographical Information Retrieval (GIR), Geographical Question Answering (GeoQA), and Textual Georeferencing (TG). The GIR task deals with user queries that search over documents (e.g. ¿vineyards in California?) and the GeoQA task treats questions that retrieve answers (e.g. ¿What is the capital of France?). On the other hand, TG is the task of associate one or more georeferences (such as polygons or coordinates in a geodetic reference system) to electronic documents. Current state-of-the-art AI algorithms are not yet fully understanding the semantic meaning and the geographical constraints and terms present in queries and document collections. This thesis attempts to improve the effectiveness results of GeoIA tasks by: 1) improving the detection, understanding, and use of a part of the geographical and the thematic content of queries and documents with Toponym Recognition, Toponym Disambiguation and Natural Language Processing (NLP) techniques, and 2) combining Geographical Knowledge-Based Heuristics based on common sense with Data-Driven IR algorithms. The main contributions of this thesis to the state-of-the-art of GeoIA tasks are: 1) The presentation of 10 novel approaches for GeoIA tasks: 3 approaches for GIR, 3 for GeoQA, and 4 for Textual Georeferencing (TG). 2) The evaluation of these novel approaches in these contexts: within official evaluation benchmarks, after evaluation benchmarks with the test collections, and with other specific datasets. Most of these algorithms have been evaluated in international evaluations and some of them achieved top-ranked state-of-the-art results, including top-performing results in GIR (GeoCLEF 2007) and TG (MediaEval 2014) benchmarks. 3) The experiments reported in this PhD thesis show that the approaches can combine effectively Geographical Knowledge and NLP with Data-Driven techniques to improve the efectiveness measures of the three Geographical Information Access tasks investigated. 4) TALPGeoIR: a novel GIR approach that combines Geographical Knowledge ReRanking (GeoKR), NLP and Relevance Feedback (RF) that achieved state-of-the-art results in official GeoCLEF benchmarks (Ferrés and Rodríguez, 2008; Mandl et al., 2008) and posterior experiments (Ferrés and Rodríguez, 2015a). This approach has been evaluated with the full GeoCLEF corpus (100 topics) and showed that GeoKR, NLP, and RF techniques evaluated separately or in combination improve the results in MAP and R-Precision effectiveness measures of the state-of-the-art IR algorithms TF-IDF, BM25 and InL2 and show statistical significance in most of the experiments. 5) GeoTALP-QA: a scope-based GeoQA approach for Spanish and English and its evaluation with a set of questions of the Spanish geography (Ferrés and Rodríguez, 2006). 6) Four state-of-the-art Textual Georeferencing approaches for informal and formal documents that achieved state-of-the-art results in evaluation benchmarks (Ferrés and Rodríguez, 2014) and posterior experiments (Ferrés and Rodríguez, 2011; Ferrés and Rodríguez, 2015b).L'Accés a la Informació Geogràfica (GeoAI) pot ser definit com una forma de recuperar informació de col·lecions textuals que inclou l'anàlisi automàtic i la interpretació dels termes i restriccions geogràfiques que apareixen en consultes i documents. Aquesta tesi doctoral presenta, descriu i avalua varies aproximacions heterogènies a les seguents tasques de GeoAI: Recuperació de la Informació Geogràfica (RIG), Cerca de la Resposta Geogràfica (GeoCR), i Georeferenciament Textual (GT). La tasca de RIG tracta amb consultes d'usuari que cerquen documents (e.g. ¿vinyes a California?) i la tasca GeoCR tracta de recuperar respostes concretes a preguntes (e.g. ¿Quina és la capital de França?). D'altra banda, GT es la tasca de relacionar una o més referències geogràfiques (com polígons o coordenades en un sistema de referència geodètic) a documents electrònics. Els algoritmes de l'estat de l'art actual en Intel·ligència Artificial encara no comprenen completament el significat semàntic i els termes i les restriccions geogràfiques presents en consultes i col·leccions de documents. Aquesta tesi intenta millorar els resultats en efectivitat de les tasques de GeoAI de la seguent manera: 1) millorant la detecció, comprensió, i la utilització d'una part del contingut geogràfic i temàtic de les consultes i documents amb tècniques de reconeixement de topònims, desambiguació de topònims, i Processament del Llenguatge Natural (PLN), i 2) combinant heurístics basats en Coneixement Geogràfic i en el sentit comú humà amb algoritmes de Recuperació de la Informació basats en dades. Les principals contribucions d'aquesta tesi a l'estat de l'art de les tasques de GeoAI són: 1) La presentació de 10 noves aproximacions a les tasques de GeoAI: 3 aproximacions per RIG, 3 per GeoCR, i 4 per Georeferenciament Textual (GT). 2) L'avaluació d'aquestes noves aproximacions en aquests contexts: en el marc d'avaluacions comparatives internacionals, posteriorment a avaluacions comparatives internacionals amb les col·lections de test, i amb altres conjunts de dades específics. La majoria d'aquests algoritmes han estat avaluats en avaluacions comparatives internacionals i alguns d'ells aconseguiren alguns dels millors resultats en l'estat de l'art, com per exemple els resultats en comparatives de RIG (GeoCLEF 2007) i GT (MediaEval 2014). 3) Els experiments descrits en aquesta tesi mostren que les aproximacions poden combinar coneixement geogràfic i PLN amb tècniques basades en dades per millorar les mesures d'efectivitat en les tres tasques de l'Accés a la Informació Geogràfica investigades. 4) TALPGeoIR: una nova aproximació a la RIG que combina Re-Ranking amb Coneixement Geogràfic (GeoKR), PLN i Retroalimentació de Rellevancia (RR) que aconseguí resultats en l'estat de l'art en comparatives oficials GeoCLEF (Ferrés and Rodríguez, 2008; Mandl et al., 2008) i en experiments posteriors (Ferrés and Rodríguez, 2015a). Aquesta aproximació ha estat avaluada amb el conjunt complert del corpus GeoCLEF (100 topics) i ha mostrat que les tècniques GeoKR, PLN i RR avaluades separadament o en combinació milloren els resultats en les mesures efectivitat MAP i R-Precision dels algoritmes de l'estat de l'art en Recuperació de la Infomació TF-IDF, BM25 i InL2 i a més mostren significació estadística en la majoria dels experiments. 5) GeoTALP-QA: una aproximació basada en l'àmbit geogràfic per espanyol i anglès i la seva avaluació amb un conjunt de preguntes de la geografía espanyola (Ferrés and Rodríguez, 2006). 6) Quatre aproximacions per al georeferenciament de documents formals i informals que obtingueren resultats en l'estat de l'art en avaluacions comparatives (Ferrés and Rodríguez, 2014) i en experiments posteriors (Ferrés and Rodríguez, 2011; Ferrés and Rodríguez, 2015b).Postprint (published version