Nieuws Ontdek de wereld van Geo-informatie

Frans Knibbe

Ruimte: de laatste begrenzing?

29 december 2016

Ruimte maken voor ruimtelijke data op het web

In een glorieuze toekomst worden ruimtelijke data overal soepel gedeeld op het wereldwijde web. Hoe dichtbij of ver weg is zo’n toekomst? Het is zeker dat we er op dit moment nog niet zijn, want er is nog geen overeenstemming over hoe je met ruimtelijke data op het web kan werken. Misschien is een consensus over hoe ruimte uitgedrukt kan worden een laatste horde die moet worden genomen om een werkelijk interoperabel dataweb te bereiken? Dit blog verkent het unificerende potentieel van een nieuwe webontologie voor ruimtelijke data.

Onlangs had ik het voorrecht mee te kunnen doen in discussies over hoe het web een betere plek voor data kan worden, tijdens de jaarlijkse W3C-conferentie TPAC. Het is een nobel doel, want het delen van allerlei soorten data kan de mensheid de kennis en wijsheid geven die zo hard nodig zijn. Er is al veel vooruitgang geboekt in het vinden van goede methoden om ruwe data zodanig te delen dat ze makkelijk te vinden, te begrijpen, te verwerken en te combineren zijn. Recente bewijzen hiervan zijn bijvoorbeeld de Data on the Web Best Practices, een conceptaanbeveling van het W3C, en een handleiding van Google over hoe wetenschappelijke datasets voorzien kunnen worden van annotatie met termen uit schema.org om vindbaarheid te verhogen. Voor ruimtelijke data in het bijzonder is de Spatial Data on the Web Working Group (SDWWG), waaraan ook Geodan meedoet, bezig de algemene richtlijnen Data on the Web Best Practices uit te breiden tot Best Practices for Spatial Data on the Web.

Er is iets bijzonders aan de hand met ruimtelijke data op het web. Zou je de beste methodiek willen selecteren, dan is er geen tekort aan praktijken om te evalueren. Kijk alleen maar naar de vele manieren waarop geografische data (ruimtelijke data met een relatie tot het aardoppervlak) kunnen worden gedeeld op het web. En het gaat verder, want ruimtelijke data zijn niet het exclusieve domein van geografen. Aspecten van ruimtelijkheid zijn in vrijwel alle gebieden van menselijk handelen aan te treffen. Zodoende zijn er vele domeingebonden manieren ontwikkeld om ruimtelijke data uit te drukken. Alles bij elkaar is er een enorme hoeveelheid aan standaarden en praktijken.

Ruimtelijke data zijn overal, het zou zonde zijn als al die nuttige data in hun eigen donkere hoekjes van het web blijven, zonder de mogelijkheid ze te combineren. Net als ‘tijd’ is ‘ruimte’ een universeel fenomeen en heeft daardoor een groot integratief potentieel. Als het zou lukken om al die diverse gegevens op één lijn te krijgen, dan zou dat een dataversum opleveren waaraan de stoutmoedige ruimteverkenner het hart kan ophalen. Maar op dit moment kennen ruimtelijke webdata nog een te grote verscheidenheid aan standaarden, modellen en formaten, met een diverse niveaus van webvriendelijkheid. Helaas is ‘ruimte’ nog geen goed navigeerbare dimensie in het dataweb.

Een ontologie voor ruimtelijkheid

Wat er nodig lijkt te zijn is een universeel model van ruimtelijkheid. Iets dat simpel en krachtig is, en klaar voor het web. Iets dat iedereen snel kan inzetten zonder al te veel aanpassingen aan bestaande praktijken. Omdat het ontwikkelen van een algemene ruimtelijke ontologie als doel wordt genoemd in het handvest is de SDWWG begonnen met het ontwikkelen van een ontologie voor ruimtelijke data op het web. Het idee is dat het een nieuwe versie van de huidige ontologie van GeoSPARQL zal zijn. De nieuwe ontologie zal verder uitgewerkte definities moeten bevatten van de kernbegrippen voor ruimtelijke data. Zulke definities kunnen dan het fundament zijn voor bijvoorbeeld:

  • data-uitwisselingsformaten
  • datatypes voor opslagmedia
  • definities van ruimtelijke functies en ruimtelijke filters
  • algemene (d.w.z. niet applicatiespeciefieke of domeinspeciefieke) APIs.

De ontwikkeling van de ontologie zou kunnen uitlopen in nog weer een standaard die alleen maar het aantal alternatieve standaarden verhoogt. Om die valkuil te vermijden wordt geprobeerd om de ontologie zo veel mogelijk af te stemmen op die al bestaande standaarden, die zowel in het corpus van het OGC (of ISO/TC211) als in het webdomein zijn te vinden.

De nieuwe ontologie in nu in ontwikkeling. Dit WebProtégé-project kan worden bekeken om een idee te krijgen van die ontwikkeling. Een fascinerende eigenschap is dat er maar twee kernbegrippen (of klassen) nodig lijken te zijn voor een multifunctioneel model voor ruimtelijkheid. Die twee begrippen zijn de concepten voor een ruimtelijke ding en een geometrie.

Ruimtelijk ding

Een ruimtelijk ding kan worden gedefinieerd als iets dat een zekere aanwezigheid of omvang heeft in de ruimte. Die ruimte kan één, twee of drie dimensies hebben en kan echt of virtueel zijn. Voorbeelden van ruimtelijke dingen zijn de planeet Saturnus, de ruimtesonde Voyager 2, de Eiffeltoren, een tekening op een vel papier, het aardmagnetisch veld, een amoebe, het verloren eiland Atlantis en jij. Uiteindelijk is het degene die over data wil beschikken, die besluit of het zinnig is iets als een ruimtelijk ding te zien.

Een belangrijke eigenschap van een ruimtelijk ding is dat het een ruimtelijke relatie kan hebben met een ander ruimtelijk ding. Verschillende soorten van ruimtelijke relaties kunnen worden onderscheiden. Topologische relaties zijn een soort: ruimtelijk ding A kan bijvoorbeeld ruimtelijk ding B omsluiten, of zich naast ruimtelijk ding C bevinden. Afstandsrelaties zijn een andere soort: ruimtelijk ding kan zich op 524 meter van ruimtelijk ding B bevinden, of, wat vager, het kan ver weg van ruimtelijk ding C zijn. Tenslotte zijn er nog richtingsrelaties: ruimtelijk ding A kan ten noorden van ruimtelijk ding B zijn, of een verdieping boven ruimtelijk ding C. Het is goed voor te stellen dat de mogelijkheid ruimtelijke relaties op een algemene manier uit te drukken zeer voordelig kan zijn voor verbondenheid van data op het web.

Een ruimtelijk ding kan worden geïdentificeerd door een code, bijvoorbeeld een toponiem of een adres. En het kan worden beschreven door één of meer geometrieën, en daarmee is het tweede kernbegrip genoemd.

Geometrie

Een geometrie kan worden omschreven als een geordende verzameling van n-dimensionale punten die kan worden gebruikt om de vorm of locatie van een ruimtelijk ding te beschrijven. Een geometrie kan de volgende eigenschappen hebben, die bekend of onbekend kunnen zijn:

  • een verzameling coördinaten
  • een verwijzing naar een coördinaatsysteem
  • dimensionaliteit (een geometrie kan 1,2, of 3-dimensionaal zijn)
  • een type (zoals punt, polygoon, multipunt, multicurve,…)
  • een detailniveau of ruimtelijke resolutie (in het geval de geometrie de vorm of locatie van een ruimtelijk ding modelleert)

Coördinaten bestaan uit getallen, dat maakt dat computers er goed mee op kunnen schieten. Coördinaten kunnen worden gebruikt in vele soorten berekeningen, en geometrie is voor een computer makkelijk weer te geven, bijvoorbeeld op een kaart, of via Virtual of Augmented Reality. Net als ruimtelijke dingen hebben geometrieën ook ruimtelijke relaties, maar bij geometrieën zijn de relaties uit te rekenen. Zijn data geometrisch, dan kan de afstand tussen geometrie A en geometrie B worden berekend, of kan worden berekend of geometrie A zich wel of niet in geometrie B bevindt.

Simpele interoperabiliteit

Het is makkelijk om ruimtelijke data als een complex onderwerp te zien. Het klopt dat er veel complexe modellen voor ruimtelijkheid bestaan. Maar werken met ruimtelijke data op het web moet simpel kunnen zijn, zonder keuzes te hoeven maken die simpelheid uitruilen tegen beperkte interoperabiliteit. De ruimtelijke ontologie die wordt ontwikkeld zal waarschijnlijk veel meer bevatten dan alleen definities van ruimtelijk ding en geometrie. Maar zoals bij alle webontologieën is men vrij alleen de onderdelen te gebruiken die nodig zijn. Alleen al verklaren dat een ding in een dataset een ruimtelijk ding is een krachtige uitspraak, vooral in een wereld waarin geautomatiseerde data-analyses een rijke bloei kennen. Evenzo kan een universele online-definitie van het concept geometrie tal van mogelijkheden geven voor het effectief combineren van ruimtelijke data die in zoveel verschillende formaten beschikbaar zijn.

De mensheid staat op het punt zich buiten de begrenzingen van zijn thuiswereld te begeven en zich persoonlijk te gaan bezighouden met het verkennen van andere planeten. Zou het ons voor die tijd lukken om ruimtelijke data werkelijk tot bloei te laten komen in onze informatieruimte?