Users Integrity Constraints in SOLAP Systems. Application in Agroforestry

SpatialData Warehouse and Spatial On-Line Analytical Processing are decision support technologies which offer the spatial and multidimensional analysis of data stored in multidimensional structure. They are aimed also at supporting geographic knowledge discovery to help decision-maker in his job related to make the appropriate decision . However, if we don’t consider data quality in the spatial hypercubes and how it is explored, it may provide unreliable results. In this paper, we propose a system for the implementation of user integrity constraints in SOLAP namely “UIC-SOLAP”. It corresponds to a methodology for guaranteeing results quality in an analytical process effectuated by different users exploiting several facts tables within the same hypercube. We integrate users Integrity Constraints (IC) by specifying visualization ICs according to their preferences and we define inter-facts ICs in this case. In order to validate our proposition, we propose the multidimensional modeling by UML profile to support constellation schema of a hypercube with several fact tables related to subjects of analysis in forestry management. Then, we propose implementation of some ICs related to users of such a system

Towards Geo Decision Support Systems for Renewable Energy Outreach

La Tierra se encuentra afectada por numerosos fenómenos tales como los desastres naturales, sobre urbanización, contaminación, etc. Todas estas actividades afectan enormemente a los recursos naturales del planeta llevando a la escasez de los mismos. Un tema especialmente relevante es el uso exhaustivo de energía fósil y su impacto negativo sobre nuestro medio ambiente. Resulta de este modo fundamental la búsqueda de nuevos recursos energéticos limpios para satisfacer nuestras necesidades y reducir la dependencia de recursos energéticos fósiles. La transformación de una infraestructura de generación de energía basada en recursos fósiles a otra basada en recursos energéticos renovables tales como eólica, solar y energía hidroeléctrica llevará a un mejor mantenimiento del medio ambiente ya que supondrá poco o ningún efecto en el calentamiento global por las emisiones, y a una reducción de la dependencia de fuentes de energía fósil. Las energías renovables son una fuente natural de energía que tiene importantes beneficios ya que proporciona un sistema de producción de energía confiable, con precios de la energía estables, puestos de trabajo especializados, y beneficios económicos y el medio ambiente. La energía solar es una de las mejores energías renovables. El sol es la fuente natural y fundamental de la existencia humana sobre la tierra y afecta a todos los procesos químicos, físicos y biológicos. Una hora de la energía del sol en la tierra es suficiente para alimentar a todo el planeta durante un año. La energía del sol o la radiación solar y su presencia geográfica determinan posibles inversiones en energía solar y las estrategias de desarrollo de las mismas. De este modo es esencial para poder proporcionar respuestas relacionadas con el "qué, quién, cuando y donde". Por ejemplo: ¿Cuál es el perfil de trabajo que mejor adapta a una posición gerencial de las energías renovables? ¿Dónde está el mejor lugar para invertir en huertos solares y/o parques eólicos? ¿En qué fecha se registra la más alta productividad? ¿Por qué este lugar no es apto para proyectos hidráulicos? ¿Por qué hay un bajón en la radiación solar en el año 2000 frente a 2012? Etc. En general, la toma de decisiones es el proceso de seleccionar la mejor opción viable de un conjunto de posibles maneras de hacer las cosas. Los Sistemas de Soporte de Decisión (del inglés Decision Support System, DSS) constituyen un ecosistema cognitivo que facilita la interacción entre los seres humanos y los datos para facilitar de forma profunda, significativa y útil la creación de soluciones efectivas en tiempo y costes. Grandes almacenamientos de Datos (Data warehousing), procesos de Extracción, Transformación y Carga (del inglés Extract Transform and Load, ETL) y la Inteligencia de Negocios (del ingles Business Intelligence, BI) son aspectos tecnológicos clave vinculados a la toma de decisiones. Además, la toma de decisiones en el contexto de la energía solar depende de Sistemas de Información Geográfica. Aunque la energía del Sol está disponible en todo el mundo, es evidente que la energía solar es más abundante cerca de los trópicos. Por ejemplo, una inversión en plantas de energía fotovoltaica en lugares cerca de los trópicos y del ecuador requerirá menos tiempo para su amortización. Dependiendo de la ubicación geográfica y las condiciones climáticas, la intensidad solar varía. Por esta razón, es importante seleccionar la ubicación adecuada que optimice la inversión teniendo en cuenta factores como la intensidad de la radiación solar, clima, tierras aptas y economía. Hay modelos como Global atlas y SimuSOLAR que dan información de idoneidad sobre la radiación solar y las ubicaciones. Sin embargo, estos modelos están restringidos a expertos, cubren áreas geográficas limitadas, no son aptos para casos de uso diferentes de los inicialmente previstos, y adolecen de falta de informes detallados e intuitivos para el público en general. El desarrollo de una cartografía extensa sobre la relación de zonas de sol y de sombra es un trabajo muy complejo que involucra diversos conceptos y retos de ingeniería, necesitando de la integración de diferentes modelos de datos, de calidad y cantidad heterogéneas, con limitaciones presupuestarias, etc. El objetivo de los trabajos de investigación desarrollados ha sido establecer la arquitectura de software para el desarrollo de Sistemas de Soporte de Decisión en el ámbito de las energías renovables en general, y de la energía solar en particular. La característica clave de este enfoque de arquitectura de software es ser capaz de proporcionar Sistemas de Soporte de Decisión que ofrezcan servicios de bajo coste ("low cost") en este contexto. Hagamos una analogía. Imagínese que usted está buscando comprar o alquilar una casa en España. Quiere analizar las características del edificio (por ejemplo dimensiones, jardín, más de una edificación en la parcela) y su entorno (por ejemplo, conexiones, servicios). Para realizar esta tarea puede utilizar los datos gratuitos proporcionados por la Oficina Virtual del Catastro de España junto con imágenes libres de un proveedor de ortofotografías (por ejemplo PNOA, Google o Bing) y datos contextuales libres procedentes de otros organismos locales, regionales y/o nacionales (por ejemplo el Ayuntamiento de Zaragoza, el Gobierno de Aragón, el proyecto Cartociudad). Si alguien integra todos estos orígenes de datos en un sistema (por ejemplo el cliente del servicio de mapas de la Infraestructura de Datos Espaciales de España, IDEE), tiene un Sistema de Soporte de Decisión "low cost" para comprar o alquilar una casa. Este trabajo de investigación tiene como objetivo el desarrollo de un enfoque de arquitectura de software que podría proporcionar un Sistema de Soporte de Decisión "low cost" cuando los consumidores necesitan tomar decisiones relacionadas con las energías renovables, en particular sistemas de energía solar, como podría ser la selección de la mejor opción para instalar un sistema solar, o decidir una inversión en una granja solar comunitaria. Una parte importante de este proceso de investigación ha consistido en el análisis sobre la idoneidad de las tecnologías vinculadas a Grandes almacenamientos de Datos y procesos de Extracción, Transformación y Carga para almacenar y procesar gran cantidad de datos históricos referentes a la energía, e Inteligencia de Negocios para la estructuración y presentación de informes. Por otro lado, ha sido necesario centrar el trabajo en modelos de negocio abierto (infraestructura de servicios web, modelos de datos 3D, técnicas de representación de datos sobre zonas de sol y sombra, y fuentes de datos) para el desarrollo económico del producto. Además, este trabajo identifica casos de uso donde los Sistemas de Soporte de Decisión deben ser el instrumento de resolución de problemas de mercado y de problemas científicos. Por lo tanto, esta tesis tiene como objetivo enfatizar y adoptar las tecnologías citadas para proponer un Sistema de Soporte de Decisión completo para un mejor uso potencial de las energías renovables que denominamos REDSS (del inglés Renewable Energy Decision Support System). El trabajo de investigación ha sido desarrollado con el objeto de encontrar respuestas a las siguientes preguntas de investigación: Preguntas relacionadas a los datos: - ¿Cómo elegir el proceso de creación de datos más adecuado para crear modelos geográficos cuyo coste económico sea razonable? Preguntas relacionadas con la tecnología: - ¿Qué limitaciones tecnológicas actuales tienen las herramientas computacionales para el cálculo de la intensidad y sombra solar? - ¿Cómo se puede adaptar conceptos como Grandes almacenamientos de Datos y la Inteligencia de Negocios en el campo de las energías renovables? - ¿Cómo estructurar y organizar datos relacionados con la intensidad solar y la sombra? - ¿Cuáles son las diferencias significativas entre el método propuesto y otros servicios globales existentes? Preguntas relacionadas con casos de uso: - ¿Cuáles son los casos de uso de REDSS? - ¿Cuáles son los beneficios de REDSS para expertos y público en general? Para darle una forma concreta a la contribución y el enfoque propuesto, se ha desarrollado un prototipo denominado Energy2People basado en principios de Inteligencia de Negocio que no sólo proporciona datos de localización avanzada sino que es una base sobre la que para desarrollar futuros productos comerciales. En su conformación actual, esta herramienta ayuda a descubrir y representar las relaciones de datos clave en el sector de las energías renovables y, permite descubrir al público en general relaciones entre los datos en casos donde no era evidente. Esencialmente, el enfoque propuesto conduce a un aumento en el rendimiento de gestión y visualización de datos. Las principales aportaciones de esta tesis pueden resumirse como siguen: - En primer lugar, esta tesis hace una revisión de varios modelos de sol-sombra de código abierto y cerrado para identificar el alcance de la necesidad de modelos de decisión y de su soporte efectivo. Además, proporciona información detallada sobre fuentes de información gratuita relacionada con datos de radiación solar. - En segundo lugar, se plantea un armazón conceptual para el desarrollo de modelos geográficos de bajo coste. Como ejemplo de la aplicación de esta aproximación se ha desarrollado un modelo de bajo coste de ciudad virtual 3D utilizando datos catastrales públicamente disponibles vía servicios Web. - En tercer lugar, este trabajo propone el uso de REDSS al problema de la toma de decisiones en el campo de la energía solar. Este modelo también cuenta con otros puntos distinguibles como los enfoques de co-creación y Mix-and-match. - En cuarto lugar, esta tesis identifica varios escenarios de aplicaciones reales y varios tipos de actores que deberían salir beneficiados por la aplicación de esta estrategia. - Por último, esta tesis presenta el prototipo "Enery2People" desarrollado para explorar datos de localización de la radiación solar y eventos temporales que sirve como ejemplo práctico de la aproximación planteada en esta tesis. Para hacer más claro el potencial del enfoque propuesto, este prototipo es comparado con otros Atlas Internacionales de la energía renovable

A Spatio-Temporal Model for the Evaluation of Education Quality in Peru

The role of information and communication technologies in the development of modern societies has continuously increased over the past several decades. In particular, recent unprecedented growth in use of the Internet in many developing countries has been accompanied by greater information access and use. Along with this increased use, there have been significant advances in the development of technologies that can support the management and decision-making functions of decentralized government. However, the amount of data available to administrators and planners is increasing at a faster rate than their ability to use these resources effectively. A key issue in this context is the storage and retrieval of spatial and temporal data. With static data, a planner or analyst is limited to studying cross-sectional snapshots and has little capability to understand trends or assess the impacts of policies. Education, which is a vital part of the human experience and one of the most important aspects of development, is a spatio-temporal process that demands the capacities to store and analyze spatial distributions and temporal sequences simultaneously. Local planners must not only be able to identify problem areas, but also know if a problem is recent or on-going. They must also be able to identify factors which are causing problems for remediation and, most importantly, to assess the impact of remedial interventions. Internet-based tools that allow for fast and easy on-line exploration of spatio-temporal data will better equip planners for doing all of the above. This thesis presents a spatio-temporal on-line data model using the concept or paradigm of space-time. The thesis demonstrates how such a model can be of use in the development of customized software that addresses the evaluation of early childhood education quality in Peru

Uma interface baseada em conhecimento para interação com data warehouses espaciais

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-graduação em Ciência da Computação, Florianópolis, 2010A análise de informação em um data warehouse espacial (SDW) pode envolver o manuseio de grandes volumes de dados espaciais. Usuários de domínios específicos de aplicação, com habilidades básicas de computação, são geralmente incapazes ou têm sérias dificuldades para resolver suas necessidades de análise de informação interagindo diretamente com SDWs, embora alguns sejam capazes de interagir com data warehouses (DW) convencionais através de uma interface gráfica (GUI). As dificuldades são maiores em um SDW que em um DW convencional, entre outras razões, pela variedade e complexidade dos dados espaciais, operadores espaciais e funções de agregação espacial utilizadas para especificar consultas SOLAP. Este trabalho propõe um sistema baseado em conhecimento, chamado de S2DW (Semantic and Spatial Data Warehouses), para auxiliar estes usuários de domínios específicos a efetuar análises de informação em SDWs, acessando descrições semânticas dos data marts espaciais através de uma interface gráfica baseada em conhecimento (GUI). Este trabalho descreve a arquitetura geral do S2DW e foca em sua GUI. A interface gráfica baseada em conhecimento do S2DW permite ao usuário pesquisar data marts relacionados a um determinado assunto, através da especificação de palavras-chave ou pela navegação em uma visão de uma ontologia do domínio. Cada data mart relacionado ao assunto pesquisado é apresentado ao usuário como um grafo representando a estrutura dimensional do cubo de informação. Este grafo é semanticamente enriquecido com descrições do conteúdo dos dados e dos recursos de processamento de dados do data mart espacial. Consultas espaciais OLAP podem ser especificadas interagindo com a interface gráfica baseada em conhecimento, a qual orienta o usuário a compor adequadamente operadores e funções para tratar os diferentes tipos de dados disponíveis no data mart, visando atender diferentes necessidades de análise. As tabelas, gráficos e mapas fornecidos como resposta as consultas SOLAP também permitem a interação do usuário para gradualmente refinar a análise da informação. As principais contribuições deste trabalho são a proposta inicial da GUI baseada em conhecimento do S2DW e o teste de usabilidade desta GUI, em um estudo de caso com usuários reais do domínio agrícola

A reference architecture and model for sensor data warehousing

Funding: UK EPSRC under grant number EP/N007565/1, “Science of Sensor Systems Software”.Sensor data is becoming far more available thanks to the growth in both sensor systems and Internet of Things devices. Much of the value of sensor data comes from examining trends that occur over long timescales, ranging from hours to years. However, making use of data a long time after it has been collected has significant implications for the data-handling systems used to manage it. In particular, the data must be contextualised into the environment in which it was collected to avoid misleading (and potentially dangerous) mis-interpretation. We apply data warehousing techniques to develop an extensible model to capture contextual metadata alongside sensor datasets, and show how this can be used to support the analysis of datasets long after collection. We present our baseline reference framework for sensor context and derive multidimensional schemata representing different modelling and analysis scenarios. Finally, we exercise the model with two case studies.PostprintPeer reviewe

Improving knowledge about the risks of inappropriate uses of geospatial data by introducing a collaborative approach in the design of geospatial databases

La disponibilité accrue de l’information géospatiale est, de nos jours, une réalité que plusieurs organisations, et même le grand public, tentent de rentabiliser; la possibilité de réutilisation des jeux de données est désormais une alternative envisageable par les organisations compte tenu des économies de coûts qui en résulteraient. La qualité de données de ces jeux de données peut être variable et discutable selon le contexte d’utilisation. L’enjeu d’inadéquation à l’utilisation de ces données devient d’autant plus important lorsqu’il y a disparité entre les nombreuses expertises des utilisateurs finaux de la donnée géospatiale. La gestion des risques d’usages inappropriés de l’information géospatiale a fait l’objet de plusieurs recherches au cours des quinze dernières années. Dans ce contexte, plusieurs approches ont été proposées pour traiter ces risques : parmi ces approches, certaines sont préventives et d’autres sont plutôt palliatives et gèrent le risque après l'occurrence de ses conséquences; néanmoins, ces approches sont souvent basées sur des initiatives ad-hoc non systémiques. Ainsi, pendant le processus de conception de la base de données géospatiale, l’analyse de risque n’est pas toujours effectuée conformément aux principes d’ingénierie des exigences (Requirements Engineering) ni aux orientations et recommandations des normes et standards ISO. Dans cette thèse, nous émettons l'hypothèse qu’il est possible de définir une nouvelle approche préventive pour l’identification et l’analyse des risques liés à des usages inappropriés de la donnée géospatiale. Nous pensons que l’expertise et la connaissance détenues par les experts (i.e. experts en geoTI), ainsi que par les utilisateurs professionnels de la donnée géospatiale dans le cadre institutionnel de leurs fonctions (i.e. experts du domaine d'application), constituent un élément clé dans l’évaluation des risques liés aux usages inadéquats de ladite donnée, d’où l’importance d’enrichir cette connaissance. Ainsi, nous passons en revue le processus de conception des bases de données géospatiales et proposons une approche collaborative d’analyse des exigences axée sur l’utilisateur. Dans le cadre de cette approche, l’utilisateur expert et professionnel est impliqué dans un processus collaboratif favorisant l’identification a priori des cas d’usages inappropriés. Ensuite, en passant en revue la recherche en analyse de risques, nous proposons une intégration systémique du processus d’analyse de risque au processus de la conception de bases de données géospatiales et ce, via la technique Delphi. Finalement, toujours dans le cadre d’une approche collaborative, un référentiel ontologique de risque est proposé pour enrichir les connaissances sur les risques et pour diffuser cette connaissance aux concepteurs et utilisateurs finaux. L’approche est implantée sous une plateforme web pour mettre en œuvre les concepts et montrer sa faisabilité.Nowadays, the increased availability of geospatial information is a reality that many organizations, and even the general public, are trying to transform to a financial benefit. The reusability of datasets is now a viable alternative that may help organizations to achieve cost savings. The quality of these datasets may vary depending on the usage context. The issue of geospatial data misuse becomes even more important because of the disparity between the different expertises of the geospatial data end-users. Managing the risks of geospatial data misuse has been the subject of several studies over the past fifteen years. In this context, several approaches have been proposed to address these risks, namely preventive approaches and palliative approaches. However, these approaches are often based on ad-hoc initiatives. Thus, during the design process of the geospatial database, risk analysis is not always carried out in accordance neither with the principles/guidelines of requirements engineering nor with the recommendations of ISO standards. In this thesis, we suppose that it is possible to define a preventive approach for the identification and analysis of risks associated to inappropriate use of geospatial data. We believe that the expertise and knowledge held by experts and users of geospatial data are key elements for the assessment of risks of geospatial data misuse of this data. Hence, it becomes important to enrich that knowledge. Thus, we review the geospatial data design process and propose a collaborative and user-centric approach for requirements analysis. Under this approach, the user is involved in a collaborative process that helps provide an a priori identification of inappropriate use of the underlying data. Then, by reviewing research in the domain of risk analysis, we propose to systematically integrate risk analysis – using the Delphi technique – through the design of geospatial databases. Finally, still in the context of a collaborative approach, an ontological risk repository is proposed to enrich the knowledge about the risks of data misuse and to disseminate this knowledge to the design team, developers and end-users. The approach is then implemented using a web platform in order to demonstrate its feasibility and to get the concepts working within a concrete prototype

Geospatial big data and cartography : research challenges and opportunities for making maps that matter

Geospatial big data present a new set of challenges and opportunities for cartographic researchers in technical, methodological, and artistic realms. New computational and technical paradigms for cartography are accompanying the rise of geospatial big data. Additionally, the art and science of cartography needs to focus its contemporary efforts on work that connects to outside disciplines and is grounded in problems that are important to humankind and its sustainability. Following the development of position papers and a collaborative workshop to craft consensus around key topics, this article presents a new cartographic research agenda focused on making maps that matter using geospatial big data. This agenda provides both long-term challenges that require significant attention as well as short-term opportunities that we believe could be addressed in more concentrated studies.PostprintPeer reviewe