Interoperabilidad semántica de la Información Geográfica. Caso General

Full text

FUNDAMENTOS DE LAS
INFRAESTRUCTURAS DE DATOS
ESPACIALES
Miguel A. Bernabé Poveda
Carlos M. López Vázquez
(Eds.)
Coordinadores de Bloques
Oscar Abarca
Analía Argerich
Miguel A. Bernabé
Tatiana Delgado
Diego Erba
Carlos M. López
Juan E. Rickert

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Título: Fundamentos de las Infraestructuras de Datos Espaciales.
Autores: Miguel Ángel Bernabé Poveda y Carlos Manuel López Vázquez.
SERIE CIENTÍFICA UPM Press, 596 pág. (17 x 24 cms).
Editado y publicado por UPM Press, 1ª edición, año 2012.
Impreso en España por Ulzama Digital. www.ulzama.com
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Polité cnica de Madr id.
ISBN 978-84-939196-6-5
Depósito Legal: -M-25791-2012

ÍNDICE
Prólogo. ......................................................................................................................... 11
Prefacio: ¿Por qué este libro?. .......................................................................................... 17
BLOQUE 1: COMPARTIR LA INFORMACIÓN..................................................... 29
Capítulo 1. Compartir datos geográcos .......................................................................... 31
1.1. ¿Se necesita la cartografía? ......................................................................................32
1.2. La globalización ..................................................................................................... 33
1.3. Publicar datos públicos .......................................................................................... 35
1.4. ¿Porqué compartir información geográca?............................................................ 36
1.5. Algunos ejemplos de información compartida ....................................................... 39
1.6. Conclusiones ......................................................................................................... 40
Capítulo 2. Compartir: la solución está en las infraestructuras de datos espaciales (IDE) .....41
2.1. ¿Qué es una IDE? .................................................................................................. 42
2.2. Los elementos de una IDE ....................................................................................43
2.3. ¿Quién puede generar una IDE? ............................................................................45
2.4. ¿Quién puede usar las IDE? ................................................................................... 47
2.5. El modelo cliente-servidor .....................................................................................49
2.6. Proyectos IDE en el mundo ...................................................................................51
2.7. Conclusiones ......................................................................................................... 52
Capítulo 3. Componentes de una IDE ...............................................................
55
3.1. ¿Cómo se organiza un proyecto IDE? ....................................................................56
3.2. El componente político ......................................................................................... 57
3.3. El componente tecnológico ................................................................................... 58

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3.4. El componente geográco .......................................................................................60
3.5. El componente social...............................................................................................63
3.6. Conclusiones ...........................................................................................................64
BLOQUE 2: LA INFORMACIÓN GEOGRÁFICA ....................................................67
Capítulo 4. Características de la información geográca .................................................... 69
4.1. Introducción ...........................................................................................................70
4.2. Datos e Información Geográca ..............................................................................71
4.3. La información geográca georreferenciada .............................................................73
4.4. Conclusiones ...........................................................................................................81
Capítulo 5. La toma de datos geográcos ..........................................................................
83
5.1. Introducción .......................................................................................................... 84
5.2. Geodesia, Topografía y GNSS ................................................................................ 85
5.3. Fotogrametría ......................................................................................................... 88
5.4. Teledetección .......................................................................................................... 90
5.5. Modelos Digitales del Terreno ................................................................................ 92
5.6. Conclusiones .......................................................................................................... 93
Capítulo 6. El tratamiento de los datos geográcos ..............................................................95
6.1. Introducción a los SIG. Deniciones .......................................................................96
6.2. Información vectorial. Conceptos generales .............................................................98
6.3. Información raster. Conceptos generales ................................................................101
6.4. Comparación entre formato raster y vector ............................................................103
6.5. Conversión del formato raster al formato vector ....................................................104
6.6. Aplicaciones ..........................................................................................................105
Capítulo 7. Almacenamiento de la información geográca ................................................107
7.1. Introducción .........................................................................................................108
7.2. Información geográca vectorial ............................................................................109
7.3. Información geográca raster o de cuadrícula ........................................................111
7.4. Bases de Datos Espaciales ......................................................................................112
7.5. Conclusiones .........................................................................................................116
Capítulo 8. La explotación de la información geográca ...................................................117
8.1. Introducción .........................................................................................................118
8.2. Análisis espacial y el manejo de IG. .......................................................................118
8.3. Métodos de análisis de primer orden para identicar y comparar patrones en da tos
vectoriales. ....................................................................................................................124
8.4. Análisis de redes ....................................................................................................127
8.5. Conclusiones .........................................................................................................129

Índice 5
Capítulo 9. La representación de la información geográca ..............................................131
9.1. Introducción ........................................................................................................ 132
9.2. Visualización de la información geográca ............................................................135
9.3. Algunos errores frecuentes en la representación cartográca ..................................140
9.4. Conclusión ...........................................................................................................142
Capítulo 10. Documentación de la información geográca: los metadatos .........................145
10.1. Introducción ...................................................................................................... 146
10.2. Los metadatos geográcos en el marco de las IDE .............................................. 146
10.3. Los metadatos geográcos como un proceso de gestión de información ........................148
10.4. Importancia de la gestión de la calidad de los metadatos geográcos ...................150
10.5. Utilidad de los metadatos geográcos para la gestión de IG ................................152
10.6. Conclusiones ...................................................................................................... 153
Capítulo 11. Metadatos de la información geográca: normativas, implementación y publicación .......... 155
11.1. Introducción ...................................................................................................... 156
11.2. Conceptos básicos .............................................................................................. 157
11.3. Los metadatos geográcos en el marco de las IDE .............................................. 158
11.4. Normas de metadatos .........................................................................................158
11.5. Herramientas para la gestión de metadatos .........................................................162
11.6. Ideas clave para implementar metadatos .............................................................163
11.7. Publicación de metadatos: el catálogo .................................................................163
11.8. Conclusiones ...................................................................................................... 165
Capítulo 12. Toponimia y nomenclátores ........................................................................167
12.1. Introducción ...................................................................................................... 168
12.2. La Toponimia .....................................................................................................168
12.3. Los Nomenclátores Geográcos ..........................................................................171
12.4. Elementos de un Nomenclátor Geográco .........................................................173
12.5. Utilidad de los nomenclátores ............................................................................174
12.6. Directrices básicas para la elaboración de un nomenclátor geográco ............................176
12.7. Conclusiones ...................................................................................................... 177
Capítulo 13. Interoperabilidad semántica de la información geográca: caso general ................................ 179
13.1. Introducción ...................................................................................................... 180
13.2. Contextualización de la interoperabilidad semántica ...........................................181
13.3. Recursos semánticos ...........................................................................................184
13.4. Ontologías en el ámbito geográco .....................................................................188
13.5. Conclusiones ...................................................................................................... 189
Capítulo 14. Interoperabilidad semántica de la información geográca: caso de la geometría ............ 191
14.1. Introducción ...................................................................................................... 192

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14.2. Conación geométrica de datos vectoriales ......................................................... 194
14.3. Programa de Mejora de Exactitud Planimétrica (ProMEP) ................................. 197
14.4. Conclusiones ...................................................................................................... 201
Capítulo 15. La autenticidad e integridad de la información geográca ........................... 203
15.1. Introducción ...................................................................................................... 204
15.2. Tecnologías implicadas: rma digital y marca de agua ......................................... 207
15.3. Conclusiones ...................................................................................................... 215
Capítulo 16. Información espacial aportada por voluntarios ............................................ 217
16.1. Introducción ...................................................................................................... 218
16.2. Geografía digital, un espacio de colaboración ..................................................... 218
16.3. La Web 2.0 y los datos geográcos ...................................................................... 220
16.4. Consideraciones nales ....................................................................................... 224
BLOQUE 3: LOS ESTÁNDARES PARA LAS IDE ....................................................227
Capítulo 17. Interoperabilidad y estandarización de la información geográca ............................ 229
17.1. Introducción ...................................................................................................... 230
17.2. Estandarización .................................................................................................. 230
17.3. Conclusiones ...................................................................................................... 237
Capítulo 18. Modelos de datos para las IDE ................................................................... 239
18.1. Introducción ...................................................................................................... 240
18.2. Modelos y bases de datos .................................................................................... 240
18.3. Lenguajes de modelado de datos ......................................................................... 247
18.4. Norma ISO 19107 ............................................................................................. 251
18.5. Conclusiones ...................................................................................................... 252
Capítulo 19. ISO/TC 211 y las normas de la información geográca ............................... 253
19.1. Introducción ...................................................................................................... 254
19.2. El Comité técnico ISO/TC 211 y la Serie ISO 19100 ........................................ 254
19.3. Marco y modelo de referencia ............................................................................. 256
19.4. Normalización de los servicios de información geográca ................................... 259
19.5. Normalización de la administración de datos ...................................................... 260
19.6. Normalización del modelo de datos y operadores ............................................... 262
19.7. Normalización de perles ................................................................................... 262
Capítulo 20. Open Geospatial Consortium (OGC) ......................................................... 265
20.1. Introducción ...................................................................................................... 266
20.2. El Open Geospatial Consortium ........................................................................ 266
20.3. Introducción a los estándares de OGC ............................................................... 267
20.4. Estándares OGC para visualizar datos ................................................................ 270

Índice 7
20.5. Estándares OGC para el acceso a datos ............................................................... 271
20.6. Estándares OGC para codicación de datos ....................................................... 272
20.7. Estándares OGC para catálogos y registros ......................................................... 273
20.8. Estándares OGC para el procesado de datos ....................................................... 274
20.9. Conclusiones ...................................................................................................... 274
Capítulo 21. Lenguajes Geoespaciales ............................................................................. 275
21.1. Introducción ...................................................................................................... 276
21.2. Servicios, protocolos y lenguajes geoespaciales .................................................... 276
21.3. Lenguaje Extensible de Marcado (XML) ............................................................278
21.4. Lenguaje de Marcado Geográco (GML) ........................................................... 280
21.5. El Lenguaje de Marcado Keyhole (KML) ........................................................... 283
21.6. Conclusiones ...................................................................................................... 285
Capítulo 22. Arquitectura de una IDE ..........................................................................287
22.1. Introducción y deniciones ................................................................................ 288
22.2. Arquitecturabasada en estándares OGC y normas ISO ...................................... 290
22.3. Modelo de arquitectura básica para una IDE ...................................................... 292
22.4. Servicios adicionalesen la arquitectura de una IDE ............................................ 296
22.5. Ejemplos de arquitecturas de IDE en Latinoamérica y España ............................ 297
22.6. Conclusiones ...................................................................................................... 298
Capítulo 23. Introducción a las Arquitecturas Orientadas a Servicios en el contexto de IDE......... 299
23.1. Introducción ...................................................................................................... 300
23.2. Principios de la Arquitectura Orientada a Servicios ............................................. 300
23.3. Modelo de referencia de servicios en SOA .......................................................... 301
23.4. SOA como paradigma de IDE ............................................................................ 305
23.5. Servicios geoespaciales ........................................................................................ 306
23.6. Conclusiones ...................................................................................................... 307
BLOQUE 4: LOS GEOSERVICIOS DE UNA IDE .................................................. 309
Capítulo 24. Introducción al software libre para las IDE ................................................. 311
24.1. ¿Qué es el software libre? ..................................................................................... 312
24.2. Ventajas, mitos y realidades del software libre ...................................................... 315
24.3. Geomática libre ...................................................................................................316
24.4. Conclusiones .......................................................................................................320
Capítulo 25. Hardware para un nodo IDE .....................................................................321
25.1. Introducción .......................................................................................................322
25.2. Centro de proceso de datos (CPD) ......................................................................322
25.3. Entornos de desarrollo, preproducción y producción ...........................................326
25.4. Arquitectura de sistemas. Redundancia y escalabilidad ........................................327

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25.5. Sistemas de almacenamiento................................................................................328
25.6. Tareas del equipo de operación ............................................................................330
25.7. Conclusiones .......................................................................................................332
Capítulo 26. Los geoservicios mínimos de una IDE ..........................................................333
26.1. La necesidad de denir un conjunto de servicios mínimos ...................................334
26.2. Los datos mínimos ..............................................................................................336
26.3. Los geoservicios mínimos ....................................................................................337
26.4. El software mínimo, del lado del servidor .............................................................338
26.5. El software mínimo, del lado del cliente ...............................................................342
26.6. El prototipo de geoportal ....................................................................................342
26.7. Conclusiones .......................................................................................................344
Capítulo 27. CSW y WMS: Localizar y visualizar mapas e imágenes ................................345
27.1. Introducción .......................................................................................................346
27.2. El servicio de catálogo (CSW) .............................................................................346
27.3. El servicio de visualización de mapas e imágenes .................................................349
27.4. Integración de los clientes de catálogo y visualización ..........................................353
27.5. Conclusiones .......................................................................................................354
Capítulo 28. WFS y WCS: Servicios de Información Geográca en la Web ........................357
28.1. Introducción .......................................................................................................358
28.2. Las fuentes de información geográca .................................................................358
28.3. El servicio web de entidades geográcas (WFS) ...................................................359
28.4. El servicio web de coberturas (WCS) ...................................................................364
28.5. Algunas fuentes de información ...........................................................................367
28.6. Conclusión ..........................................................................................................368
Capítulo 29. Otros geoservicios: procesos y sensores en la Web ............................................371
29.1. Servicios de proceso remotos ...............................................................................372
29.2. El estándar WPS..................................................................................................373
29.3. Introducción a SWE ............................................................................................376
29.4. Utilidad de SWE .................................................................................................377
29.5. Especicaciones OGC .........................................................................................377
29.6. Conclusiones .......................................................................................................378
Capítulo 30. Ampliación al servicio web de geoprocesamiento ...........................................381
30.1. Introducción .......................................................................................................382
30.2. Evolución de los servicios de procesamiento geoespacial distribuido ....................383
30.3. Servicios de procesamiento geoespacial distribuido OGC ....................................384
30.4. Estándar de servicio web de procesamiento (WPS) ..............................................385
30.5. Algunos servicios disponibles en IDE reconocidas ...............................................388
30.6. Conclusiones .......................................................................................................390

Índice 9
Capítulo 31. Los geoportales. Perspectiva desde la usabilidad ............................................393
31.1. Introducción .......................................................................................................394
31.2. Diseño Centrado en el Usuario............................................................................395
31.3. La usabilidad de los geoportales ...........................................................................399
31.4. Conclusiones .......................................................................................................402
BLOQUE 5: ACTUACIONES Y NUEVOS RETOS
....................................... 405
Capítulo 32. Aplicaciones típicas de las IDE ....................................................................407
32.1. Introducción .......................................................................................................408
32.2. Casos de aplicación .............................................................................................408
32.3. Conclusiones .................................................................................................................... 421
Capítulo 33. Una aplicación especíca de las IDE: la información aeronáutica ............................423
33.1. Introducción .......................................................................................................424
33.2. La información aeronáutica .................................................................................424
33.3. La gestión actual de la IA .....................................................................................427
33.4. El concurso de las IDE en la transición hacia una gestión global ..........................429
33.5. Conclusiones y perspectivas futuras. ....................................................................433
Capítulo 34. Educación y formación en el contexto de las IDE ..........................................435
34.1. Introducción .........................................................................................436
34.2. La Educación en el desarrollo de las IDE ...............................................436
34.3. Formación en IDE ................................................................................439
34.4. Conclusiones .........................................................................................442
Capítulo 35. Evaluación de una IDE desde su caracterización hasta su impacto en la sociedad .....443
35.1. Introducción. La evaluación de una IDE: conceptos y realidades .........................444
35.2. ¿Qué signica la evaluación de una IDE? .............................................................444
35.3. Evaluar para mejorar ...........................................................................................446
35.4. Caracterización de la IDE (Línea Base) ................................................................446
35.5. Evaluación del desempeño de la IDE ...................................................................448
35.6. Evaluación del uso de productos y servicios de la IDE .........................................449
35.7. Evaluación del impacto de la IDE .......................................................................449
35.8. Un enfoque pragmático .......................................................................................450
35.9. Conclusiones .......................................................................................................452
Capítulo 36. Las IDE y el Gobierno Electrónico: esbozando perspectivas futuras ...........................453
36.1. Introducción .......................................................................................................454
36.2. Infraestructura de Datos Espaciales......................................................................454
36.3. Gobierno Electrónico ..........................................................................................456
36.4. IDE y GE: Algunas consideraciones ....................................................................459
36.5. Conclusiones .......................................................................................................461

10 Fundamentos de las Infraestructuras de Datos Espaciales – UPM Press
Capítulo 37. El programa GeoSUR: contribución efectiva para el desarrollo de las IDE en Amé-
rica Latina ....................................................................................................................463
37.1. Introducción .......................................................................................................464
37.2. Arquitectura de GeoSUR ....................................................................................466
37.3. El portal regional de América Latina ....................................................................467
37.4. La red de geoservicios para despliegue de información .........................................468
37.5. La red de geoservicios para descripción de información .......................................469
37.6. Geoservicios regionales de procesamiento de datos ..............................................469
37.7. Conclusiones .......................................................................................................471
Capítulo 38. CP-IDEA: Actualidad y perspectiva cercana ................................................473
38.1. Introducción .......................................................................................................474
38.2. Las IDE en el Mundo ..........................................................................................474
38.3. Creación del CP-IDEA .......................................................................................475
38.4. Los Objetivos del CP-IDEA ................................................................................476
38.5. Composición del CP-IDEA.................................................................................476
38.6. Estructura ...........................................................................................................477
38.7. Relaciones de CP-IDEA con otras organizaciones ................................................477
38.8. Las IDE en las Américas ......................................................................................479
38.9. Presente de CP-IDEA ..........................................................................................479
38.10. Conclusiones .....................................................................................................481
Capítulo 39. Próximos retos tecnológicos y políticos de las IDE ..........................................483
39.1. Introducción .......................................................................................................484
39.2. Tendencias tecnológicas de las IDE en el contexto de las TIC ..............................484
39.3. Desafíos políticos de las IDE ...............................................................................489
39.4. Conclusiones .......................................................................................................490
Listado de Figuras y Tablas .............................................................................................493
Acrónimos .....................................................................................................................501
Glosario de Términos ......................................................................................................515
Lista de Autores .............................................................................................................517
Referencias Bibliográcas ................................................................................................535
Referencias a páginas web ...............................................................................................569
Finis coronat opus ..........................................................................................................595

PRÓLOGO
La gestión cientíca del conocimiento de la información territorial, o lo que es lo mismo,
de los fenómenos naturales y sociales que pueden ser ubicados espacialmente, considerando
la distribución espacial de los mismos y las interrelaciones que se producen entre ellos, ha
experimentado una evolución continua, paralela a la evolución de la humanidad.
El conocimiento de la información territorial lo tratan diversas disciplinas cientícas,
pero la forma de manifestar los resultados de éstas tiene, casi siempre, como factor común la
utilización de la representación cartográca, basada en ciencia cartográca. La Cartografía
es una ciencia, y un arte, que auxilia a otras disciplinas cientícas a expresar el conocimiento
que aportan sobre fenómenos naturales o sociales que se pueden ubicar espacialmente. En
este sentido la representación cartográca siempre tiene una nalidad ligada a la ciencia,
arte o técnica a la que sirve, así distinguiremos mapas topográcos, mapas turísticos, mapas
edafológicos, mapas demográcos, etc.
La Cartografía, y los mapas, han evolucionado en forma continua, junto con las res-
tantes ciencias y técnicas, pero como disciplina cientíca, a través de los tiempos, ha expe-
rimentado cambios paradigmáticos directamente relacionados con el sentido del servicio
que prestan.
Desde su inicio la Cartografía, y su instrumento el mapa, tiene como nalidad aportar
información geográca que ayude a la toma de decisiones. Pero sus características princi-
pales son que aporta una gran cantidad de información de la manera más concisa posible,
tanto que la manera tradicional de representar el mapa con toda la descripción de un terri-
torio en una hoja de papel, permite que éste pueda transportarse, doblarse, guardarse y, si se
quiere, esconderse; y, simultáneamente, lo hace utilizando un “lenguaje de comunicación”
que exige de su usuario una capacidad de lectura e interpretación del mismo, por lo que el
mapa nace orientado a un uso y como herramienta para la transmisión del conocimiento te-

12 Fundamentos de las Infraestructuras de Datos Espaciales – UPM Press
rritorial. En consecuencia, el inicio del uso de los mapas pone en marcha el paradigma de la
cartografía al servicio del conocimiento de un usuario, o grupo de usuarios, y, en denitiva,
el mapa como instrumento de poder o conocimiento especíco. Este paradigma, por el que
los mapas constituyen instrumentos de poder, se ha extendido desde la época prehistórica
hasta mediado el siglo XX.
La metodología que utiliza la Geografía, como ciencia que estudia la descripción de la
Tierra, que utiliza el mapa como instrumento natural para expresar el resultado del aná-
lisis geográco, se basa en localizar los fenómenos de interés, y analizar su distribución y
las conexiones y relaciones existentes entre ellos, así como su variación en el tiempo. Pero
también otras ciencias necesitan situar los fenómenos que tratan y, sobre todo, establecer la
localización de los mismos, y analizar su distribución y las conexiones y relaciones existentes
entre ellos, siendo por tanto el mapa herramienta fundamental en las mismas. Por tanto, la
Cartografía siempre ha constituido una ciencia horizontal utilizada por otras muchas cien-
cias que, mediante una labor de análisis y síntesis fundamental, ayuda en la comprensión
del territorio y de los sucesos que sobre él acontecen. El mapa tiene la virtud de comunicar
“de un solo vistazo” la información sintética que se pretende comunicar, y solamente ella.
Esto hace de los mapas una herramienta imprescindible para la toma de decisiones.
Durante el siglo XIX, la disponibilidad de una producción sistemática de cartografía
facilitó la extensión del uso de la disciplina cartográca como instrumento para el análisis
y presentación de información temática, y esto ayudó a que se produjera un cambio en el
paradigma en la prestación de servicios cartográcos, ya que los mapas pasan a servir para
que, en el ámbito de otra Ciencia, otros cartógrafos especializados interpreten, abstraigan
y modelicen la información temática propia de dicha Ciencia, la ubiquen y la representen
cartográcamente en la forma más adecuada para dicha información. Podemos decir que en
el siglo XIX comienza la socialización del uso de la cartografía.
Pero el proceso cartográco requiere la consideración del hecho geográco, la inter-
pretación del fenómeno geográco mediante el que se maniesta, la abstracción y mode-
lización del fenómeno en un objeto geográco representable cartográcamente, y su sim-
bolización cartográca adecuada con la nalidad de destacar el fenómeno en el conjunto
del mapa. Todo este proceso de abstracción y síntesis geográca requiere un conocimiento
y metodología muy especícos, que hacía necesaria la intervención en él del cartógrafo.
Pero en la segunda mitad del siglo XX, la aplicación de las Tecnologías de la Información
(TI) a la gestión y análisis de datos, con la capacidad de gestión de grandes cantidades de
datos y la rapidez y repetibilidad en la realización de dicha gestión y análisis, ha facilitado
espectacularmente los procesos que la desarrollan y, en consecuencia, la toma de decisiones.
Así, el desarrollo y aplicación de los sistemas de información, como método o secuencia
de procedimientos de modelado de información captada del mundo real que nos permite
obtener una nueva información útil para la toma de decisiones, ha permitido que sean los
sistemas informáticos quienes asuman el papel de almacenar organizadamente y procesar

Prólogo 13
la información para, mediante en adecuado análisis y procesamiento, extraer resultados
que ayudarán a la toma de decisiones. Ahora bien, cuando la información de entrada que
maneja un Sistema de Información es información geográca, por tanto correspondientes a
fenómenos geográcos que tienen existencia en un marco especíco espacial, el Sistema se
denomina Sistema de Información Geográca.
Por tanto, con los Sistemas de Información Geográca (SIG) se ha pasado al paradig-
ma de la información geográca al servicio del conocimiento, y bajo el control directo,
de aquellos usuarios, o grupos de usuarios, que son capaces de introducir en los sistemas
informáticos esta capacidad de análisis y gestión mediante los sistemas de información geo-
gráca. Pero, conforme ganan en complejidad los sistemas y, sobre todo, se requiere de más
variedad y cantidad de información geográca de entrada procedente de fuentes exteriores,
el usuario nal del Sistema pasa a depender más de los especialistas en las tecnologías de la
información y de las comunicaciones y de las organizaciones responsables de los datos de
entrada exteriores. Y lo que es peor, estamos en un paradigma en el que, mediante el Sistema
de Información Geográca, trabaja “la máquina”; pero ésta no se comunica directamente
con “las máquinas” que gestionan los sistemas de información geográca que producen y
mantienen la información geográca que constituye parte de la entrada de datos a nuestro
sistema. En denitiva estamos en un paradigma de Sistemas de Información Geográca que
constituyen islas, y el enlace entre ellas requiere de la intervención humana. Este no es la
situación óptima, ya que si ponemos a trabajar a las máquinas pongámoslas a trabajar por
completo, comunicándose entre ellas.
La alternativa a la acumulación de información en un sistema, con los problemas que
esto conlleva, es la interoperación de los sistemas mediante la Red Internet.
Pero esto, que dicho así parece sencillo, requiere unas condiciones mínimas que asegu-
ren la interoperabilidad. Por tanto, la solución es establecer la Red interoperable de Siste-
mas de Información Geográca, mediante el cumplimiento de normas y especicaciones
pactadas, a través de organizaciones internacionales de estandarización, entre todos los pro-
veedores de datos y servicios geográcos y los usuarios de los mismos. Este tipo de Red de
Sistemas se denomina Infraestructura de Datos Espaciales (IDE) cuando está estructurada
de forma que permite acceder vía Internet a:
t Datos georeferenciados distribuidos en diferentes sistemas de información geográca,
conforme a un mínimo de protocolos y especicaciones normalizadas.
t Los metadatos que proporcionan información sobre dichos datos (quién los ha gene-
rado, para qué, bajo qué condiciones pueden ser utilizados por otros, con qué calidad
se han generado, etc.).
t Servicios proporcionados a partir de los datos accesibles en la Infraestructura; bien
proporcionados por los productores de los datos o por otros proveedores de servicios.
Este acceso debe permitir la interoperabilidad; esto es, la realización de servicios com-
binados y encadenados a partir de los datos y servicios básicos disponibles en la Infraes-

14 Fundamentos de las Infraestructuras de Datos Espaciales – UPM Press
tructura. Esta capacidad de publicar los datos propios y, sobre todo, de interoperar con los
datos y servicios publicados por otros supone un cambio radical del paradigma de la ciencia
cartográca, en cuanto a prestación de servicios, pasando a constituirse en eje de la misma
la interoperabilidad de los servicios de información geográca.
Pero no basta con conseguir la interoperabilidad en base a la interacción humana que
busca, selecciona e interopera; el cambio de paradigma se habrá alcanzado cuando sean
los propios sistemas de información que utilizan información geográca, los que busquen,
seleccionen e interoperen los datos y servicios de información geográca disponibles en las
infraestructuras de datos espaciales, para conseguir completar los procesos para los que se
han concebido, entregando al usuario del sistema información de base geográca ya elabo-
rada en la forma adecuada para su toma de decisión.
Esta forma de trabajar interoperando y aprovechando los servicios de información geo-
gráca que proporcionan otros, está cambiando la mentalidad y los modelos de actuación
en relación con la información geográca. De la consideración del valor intrínseco del dato
geográco se está pasando a la consideración del valor de los servicios que se pueden pro-
porcionar a partir de dichos datos geográcos. Esto lleva a tomar conciencia de que el valor
del dato no debe frenar el desarrollo de la cadena de servicios, de valor añadido, que tengan
como origen dicho dato, ya que los pocos análisis de impacto que se han realizado hasta la
fecha corroboran que es muy superior el benecio económico que se genera en esa cadena
de servicios de valor añadido que el valor de los datos geográcos necesarios para dichos
servicios, que normalmente viene dado por su coste de generación y actualización.
Este cambio de modelo de actuación, en Europa, se ve apoyado por la aprobación de
guras legales que impulsan el acceso público a los datos geográcos:
t Directiva Europea Reutilización de la Información del Sector Público, transpuesta al marco
legal español por la Ley 37/2007, de 16 de noviembre, sobre reutilización de la información
del sector público, que obliga a:
t Directiva 2007/2/CE INSPIRE, de 14 de marzo, por la que se establece una infraestructura de
información espacial en la Comunidad Europea, que obliga a los Estados Miembros a establecer
al menos un portal nacional de infraestructura de datos espaciales que permita el acceso a todos los
datos y servicios de información geográca considerados por dicha Directiva.
También se ve apoyado por el hecho de que, al facilitarse de forma muy signicativa la
interoperabilidad de los servicios de información geográca, es necesario considerar fuerte-
mente la conveniencia de armonizar la información geográca generada por distintos pro-
ductores, lo que en muchos casos se traduce en planes o programas de producción conjunta
de información geográca.
Pero, sobre todo, el cambio de paradigma que implican las Infraestructuras de Da-
tos Espaciales -al ser su fundamento el trabajo en Red y la interoperación- es el cambio
del “egoismo” del Sistema de Información Geográca creado y mantenido para resolver el
problema especíco de una organización, al entorno de colaboración, compartición e inte-

Prólogo 15
roperación de la Infraestructura de Datos Espaciales, en la que su sustancia se basa en que
todos aporten datos y servicios, aprovechen los aportados por otros, y utilicen y desarrollen
las normas y estándares que aseguran la interoperabilidad entre ellos.
Esto lleva a que en el entorno de las Infraestructuras de Datos Espaciales se constituyan
redes colaborativas de conocimiento y desarrollo, de forma que lo que uno aporta a la red
otro lo aprovecha y desarrolla a su vez, consiguiéndose una difusión del conocimiento y
avance tecnológico y metodológico mucho más rápido.
El presente libro Fundamentos de IDE es un magníco ejemplo de esto. Su nalidad es
colaborar a ampliar la red de conocimiento y uso de las infraestructuras de datos espaciales,
ayudando a los que inician su andadura con los servicios accesibles a través de estas redes.
Pero, sobre todo, trata de poner en común, y en español, el conocimiento y el saber hacer
de diversos expertos iberoamericanos en las materias, tecnologías, estándares y métodos
necesarios para las infraestructuras de datos espaciales. Como estas mismas, el libro es una
obra colectiva y colaborativa, en la que cada autor aporta una parte de conocimiento y expe-
riencia, pero es la suma de lo aportado por todos ellos lo que da al lector interesado en esta
materia una perspectiva global de que es, de cómo le puede ayudar y de que puede aportar
él a una infraestructura de datos espaciales.
Los 39 capítulos del libro plantean y analizan los diversos aspectos que se deben cono-
cer y utilizar, como productores de datos y servicios, para desarrollar e interoperar con las
infraestructuras de datos espaciales. La utilización de las infraestructuras de datos espaciales
como usuarios de sus servicios es mucho más sencilla, y cualquier usuario habituado a In-
ternet puede utilizarlas sin necesidad de conocimientos especícos. Pero, en cualquier caso,
también para ellos sería bueno conocer lo que plantea este libro, ya que todos podemos
hacer un mejor uso de cualquier recurso que se ponga a nuestro alcance si tenemos ocasión
de conocer sus características detalladamente.
Madrid, enero de 2012
Sebastián Mas Mayoral
smas@fomento.es
Director del Centro Nacional de Información Geográca de España
Presidente del Comité Técnico de Normalización
AEN/CTN 148 “Información Geográca Digital” (AENOR)

CAPÍTULO 13
INTEROPERABILIDAD SEMÁNTICA DE LA
INFORMACIÓN GEOGRÁFICA: CASO GENERAL
Doris Mejía Ávila
1
, Antonio Vázquez Hoehne
2
, Indalecio F. Bezos
3
, Lola B. Jiménez
4
1Facultad de Ciencias Básicas e Ingenierías, Universidad de Córdoba, Colombia
2LatinGEO, Grupo de Investigación Mercator, Universidad Politécnica de Madrid, España
3FICH, Universidad Nacional del Litoral, Santa Fe, República Argentina
4CLIRSEN, Sección de Geosemántica, Quito, Ecuador
1doris@sinu.unicordoba.edu.co, 2antonio.vazquez.hoehne@upm.es, 3bezos@ch.unl.edu.ar,
4loly.jimenez@clirsen.gob.ec
Resumen. La consideración de las cuestiones del signicado (cuestiones semánticas)
de la geoinformación conduce a mejoras importantes en su gestión, así como potencia
la interoperabilidad y los mecanismos que permiten alcanzarla. La interoperabilidad
semántica está encargada de asegurar que el signicado de los contenidos de la
información, se entienda de la misma manera por cualquier sistema, facilitando la
posibilidad de intercambiarla y compartirla y, por lo tanto, supone una mejora en el uso,
tanto de la web, como de las IDE. El entendimiento y evolución de la interoperabilidad
semántica, como una herramienta que permitirá mejorar el uso de la web y como elemento
importante en el contexto de las IDE, implica conocer cómo se han ido desarrollando los
mecanismos que organizan, estructuran y denen los términos propios de un contexto
especíco. Se parte de la estructuración de los diccionarios que recopilan conjuntos de
términos y los denen en lenguaje natural (el lenguaje utilizado por los humanos para
comunicarse). Asimismo se deben conocer los vocabularios controlados (listas limitadas
de palabras que pueden usarse en un contexto especíco) y las taxonomías (listados de
términos elaborados por una autoridad y organizados jerárquicamente). Se alcanza un
mayor nivel de descripción semántica mediante la generación de redes de conceptos
como los lexicones computacionales o bases de datos léxicas relativas a listas de palabras
que contienen la morfología, ortografía, categoría léxica (verbo, sustantivo…) y la
semántica que se reere al signicado de la palabra, hasta desembocar nalmente en los
tesauros y las ontologías. Los tesauros y las ontologías son, en denitiva, las herramientas
más avanzadas en la búsqueda de la interoperabilidad semántica. Un tesauro es una
forma de clasicación y descripción de un tema por medio de palabras clave que
forman un vocabulario especializado y cuyos términos se articulan entre sí por medio
de relaciones de jerarquía, asociación y equivalencia para la interpretación humana.
Las ontologías, además de precisar la denición de los conceptos de manera explícita,
incluyen las relaciones y las restricciones entre ellos. Son susceptibles de representarse
en lenguaje formal (informático), y pueden interpretarse por personas y máquinas, por
lo que se convierten en un puente de comunicación entre los contenidos y la búsqueda
de información en la web. El resultado de esto se traduce en búsquedas más rápidas y
mejor ltradas. La incorporación de las ontologías supone un gran reto para la mejora
de los contenidos de IG en la web; es una extensión de la Web Semántica y se necesitan
lenguajes que permitan descripciones más detalladas de la Geoinformación. La evolución

180 Fundamentos de las Infraestructuras de Datos Espaciales – UPM Press
hacia la web semántica implica a la interoperabilidad en sus diferentes perspectivas; (a)
la interoperabilidad sintáctica, que hace posible la transferencia de datos entre diferentes
sistemas y (b) la interoperabilidad semántica, que permite el entendimiento de la
información intercambiada. Para mejorar los resultados de las búsquedas en la web se
deben adaptar las actuales estructuras de intercambio sintáctico de información (simples
coincidencias de símbolos) a estructuras de intercambio semántico. En otras palabras,
las búsquedas en la web deben orientarse por el signicado de los objetos, diferenciando
su naturaleza de acuerdo al contexto en el que se utilicen. Las IDE son el resultado de
los esfuerzos en materia de interoperabilidad sintáctica, de la aplicación de los servicios
web en el ámbito geográco y de avances en relación a los SIG. Adicionalmente, en la
actualidad se está vislumbrando la importancia de la interoperabilidad semántica para
hacer más eciente tanto la disposición de la información como su consulta en una IDE.
Por esta razón, el presente capítulo describe la interoperabilidad semántica en el contexto
de las aplicaciones relacionadas con la geoinformación.
Palabras Clave: Web Semántica, Interoperabilidad Semántica, Ontologías, Información
Geográca, Infraestructuras de Datos Espaciales, Tesauros.
13.1 Introducción
La web constituye un mecanismo de consulta e intercambio de uso amplio, que permite dis-
poner de ingente cantidad de información, almacenada en diversos formatos y con niveles
de calidad heterogéneos. Esta situación se hace extensible en el ámbito de la IG, donde se
ha evolucionado en el desarrollo de estrategias para estructurar, e intercambiar información
como, por ejemplo, los SIG, los servicios web geográcos y las IDE.
Actualmente la web utiliza mayoritariamente un sistema de enlace de recursos median-
te hipervínculos constituidos por palabras clave. Cuando un usuario inicia una búsqueda, el
sistema compara la palabra introducida en el buscador con las palabras que constituyen los
hipervínculos de las páginas web, y selecciona aquellas que coinciden. Para ello se comparan
los signos grácos que representan a las letras, los números y otros caracteres y el orden en
que éstos se encuentran; es lo que se conoce como la Web Sintáctica.
La Web Sintáctica es la responsable de que una búsqueda arroje resultados dispersos.
Un término de búsqueda puede devolver simultáneamente resultados referidos a la página
de un museo, de una página personal, del nombre de un hotel o el nombre de un lugar
geográco, entre otros.
Una situación diferente se produce cuando la comparación se realiza a nivel semántico.
Es decir, si en una búsqueda el sistema selecciona como resultado, además de las coinci-
dencias obtenidas en una comparación sintáctica, las páginas en las que el signicado de
los términos clave coincide con el signicado del término o términos de búsqueda; y más
aún, si estos signicados se establecen dentro de un contexto preciso. Esto constituye una
aproximación a lo que se denomina la Web Semántica.
La Web Semántica propone superar las limitaciones de la web actual mediante la in-
troducción de descripciones explícitas del signicado (Berners-Lee et al., 2001). De esta

Capítulo XIII – Interoperabilidad semántica de la IG: caso general 181
manera, las páginas web ya no almacenarían únicamente el contenido como un conjunto
de palabras (o, de manera más precisa, signos grácos y espacios sin relación), sino que
también incluirían su signicado y su estructura (Vilches-Blázquez et al., 2008). Siguiendo
esta estrategia, las descripciones de las páginas web diferenciarán la naturaleza de los obje-
tos; es decir, sabrán si se está haciendo referencia a una entidad geográca, a una marca de
automóvil o a un establecimiento comercial.
13.2 Contextualización de la interoperabilidad semántica
La interoperabilidad se dene como la habilidad de dos o más sistemas para intercambiar
información y utilizarla (IEEE, 1997). La noción de interoperabilidad implica un proceso
de comunicación entre dos agentes (Brodeur y Bédard, 2001). Depende de la claridad que
se tenga acerca de los signicados de la terminología que se quiera intercambiar (Nowak et
al., 2005) y debe contemplar las cuestiones sociales y organizativas involucradas en el hecho
de compartir la información (Harvey et al., 1999). En el campo tecnológico, la interope-
rabilidad se puede abordar desde diferentes perspectivas. En el ámbito de las IDE, Manso
(Manso-Callejo, 2009), identica quince niveles de interoperabilidad, de los cuales en el
presente capítulo se hará referencia a tres de ellos: interoperabilidad sintáctica, semántica y
estructural.
La interoperabilidad sintáctica asegura la existencia de conexión técnica, es decir, que
los datos puedan ser transferidos entre diferentes sistemas (Hasselbring, 2000). Los puentes
de conexión entre los sistemas a vincular son los estándares o especicaciones de formatos,
que determinan protocolos o reglas para disponer la información de manera homogénea
que pueda ser visualizada por grupos amplios de usuarios. Entre los estándares más destaca-
dos está el lenguaje XML, que constituye una vía para proporcionar una sintaxis común en
los procesos de intercambio e integración de información heterogénea (Cui et al., 2001). En
particular para el intercambio de datos geográcos se usa el lenguaje GML (Portele, 2007).
Esta interoperabilidad se desarrollará en el cap. 21 al hablar de los Lenguajes Geoespaciales.
La interoperabilidad semántica asegura que el contenido de la información inter-
cambiada (su signicado) sea entendido de la misma manera por cualquier sistema (Sheth,
1998). Alcanzar la interoperabilidad semántica es uno de los objetivos más importantes
para las comunidades interesadas en la información geográca a través de la web.
Para ilustrar con más detalle el concepto de interoperabilidad semántica, se toma como
ejemplo el término «monte», que se puede utilizar en varios contextos: como sinónimo
de montaña, sierra, pico, cerro, colina, cordillera; es decir, para referirse a un «accidente
topográco». O a un bosque, soto, carrascal, zarzal, espesura, boscaje, selva; es decir, para
referirse a un tipo de «formación vegetal» [121]. Además, en contextos disciplinares espe-
cícos, estos términos tienen signicados diferentes y por ejemplo, desde el punto de vista
paisajístico, se diferencian por su forma, cobertura y altura. Esta posibilidad de polisemia
determina una condición de ambigüedad en el uso de términos como el del ejemplo. El

182 Fundamentos de las Infraestructuras de Datos Espaciales – UPM Press
objetivo principal de la interoperabilidad semántica es disminuir esta ambigüedad de cri-
terios, de manera que los contenidos de información puedan compartirse e interpretarse
ecientemente en los contextos especícos en los que se usan.
Aunque ajeno al mundo geográco, otro ejemplo de interoperabilidad semántica que
puede aclarar el concepto es la clasicación taxonómica de los seres vivos en el ámbito de la
Biología, que puede entenderse como un esfuerzo para superar las ambigüedades que se pre-
sentan al utilizar nombres comunes. Por ejemplo, el término «rana» denido como: «anbio
anuro de cuerpo rechoncho, ojos prominentes, lengua incisa y extremidades posteriores
fuertes adaptadas al salto, con el dorso generalmente de color verdoso y el abdomen claro»
[121], se utiliza para nominar un amplio grupo de organismos, e incluso en la mayoría de
veces se confunde con el término “sapo”. Sin embargo, entre ranas y sapos la taxonomía bio-
lógica distingue 6021 especies diferentes [122], cada una con un nombre cientíco único
para un organismo de características exclusi
vas. Incluso las nominaciones taxonómicas
superaron las barreras idiomáticas ya que el nombre cientíco de una especie (es-
crito en latín) se acepta, reconoce y usa a nivel mundial. Aunque las clasicaciones
biológicas no sean perfectas, pues aún hay ambigüedades, quizá sea uno de los
intentos más avanzados de homogenización de contenido de información y es
posible que los avances en la investigación cientíca de las ciencias biológicas se
deban en parte a este esfuerzo.
Un ejemplo de la utilidad de la semántica en la web, se puede apreciar en la aplicación
para consulta de la Red Nacional de Ferrocarriles Españoles (RENFE), en la que una asis-
tente virtual llamada «Irene» [123] está preparada para responder preguntas realizadas en
diferentes construcciones gramaticales; así, ante la pregunta: «¿con cuánto tiempo se pueden
anular los boletos?», contesta lo mismo que cuando se le formula: «¿con cuántas horas se pue-
den anular los billetes?», especicando las condiciones oportunas (g. 13.1).
FIGURA 13.1.
Consulta al Asistente Virtual de Renfe referida a tiempo cronológico. (Fuente: Elabo-
ración propia)

Capítulo XIII – Interoperabilidad semántica de la IG: caso general 183
Sin embargo, si se le pregunta: «¿qué tiempo va a hacer hoy en Madrid?», es capaz de dis-
criminar entre el tiempo atmosférico y el cronológico, con una irónica respuesta que apunta
hacia lo inapropiado de la cuestión formulada (g. 13.2).
«Irene» es un programa informático, pero es capaz de asociar y disociar construcciones
gramaticales porque hay un concepto central que las articula denominado «tiempo», para
el que se ha descrito su semántica o signicado. Entre otros elementos, se explicita que el
tiempo se expresa en horas, y se ha representado en lenguaje computacional, para establecer
un puente entre éste y el lenguaje natural que un usuario emplea en la búsqueda [124]. Este
ejemplo ilustra la utilidad de la descripción semántica de los conceptos incluidos en una
página web, ya que se facilita la comunicación entre el contenido de la página y la necesidad
de información por parte del usuario.
FIGURA 13.2.
Consulta al Asistente Virtual de Renfe referida a tiempo atmosférico. (Fuente: Elabo-
ración propia)
En el contexto de las IDE, también es necesaria la interoperabilidad semántica, puesto
que estas infraestructuras pretenden compartir e intercambiar información para mejorar la
toma de decisiones en múltiples campos, como la planicación y ordenación del territorio.
Puede armarse que la información ofrecida por los diferentes servicios de IDE se genera,
mantiene y actualiza por diversos productores, lo que da como resultado una gran dispari-
dad de fuentes y terminología (diferencias de escala y niveles de procesamiento entre otros),
que dicultan los procesos de búsqueda, acceso e interpretación de la IG (Vilches-Blázquez
et al., 2006).
La interoperabilidad estructural es un nivel intermedio entre la interoperabilidad
sintáctica y la semántica. Se encarga de proporcionar los medios para que puedan especi-
carse y compartirse esquemas conceptuales comunes (Shekar, 2004). La estrategia se orienta
hacia el uso de lenguajes de modelado común para conceptualizar la información, como por
ejemplo el UML que se puede consultar en mayor profundidad en el cap. 18.

184 Fundamentos de las Infraestructuras de Datos Espaciales – UPM Press
13.3 Recursos semánticos
Los primeros esfuerzos para conseguir la interoperabilidad semántica se enfocaron en el
desarrollo de técnicas o herramientas que agrupaban y organizaban términos, como, por
ejemplo, diccionarios impresos y digitales que recopilaban conjuntos de conceptos y los de-
nían en lenguaje natural (entendido por humanos). A partir de aquí se avanzó hacia otras
aplicaciones que se orientaban a agrupar los datos en forma jerárquica como las taxonomías
y los vocabularios controlados, en los que los términos debían tener una denición no-am-
bigua y no-redundante (Alcina et al., 2009). Entre ellos, se pueden mencionar los catálogos
de fenómenos u objetos, que contienen un listado de conceptos organizados de acuerdo
a una estructura especicada, denidos en lenguaje natural y asociados a una geometría
determinada (punto, línea, polígono). Estos catálogos, sin embargo se constituyen en una
forma muy básica de organización de conceptos cuya limitación más importante radica en
la falta de relación entre los elementos. La Norma ISO 19110 no exige la especicación de
las relaciones entre fenómenos.
Posteriormente, se evolucionó hacia la generación de redes de conceptos como los lexi-
cones computacionales o bases de datos léxicas, que son listas de palabras que contienen la
morfología, ortografía, categorías léxicas o clases de palabras (si es un verbo, un sustantivo u
otro) y la semántica, que se reere al signicado de la palabra (Wilson y Keil, 1999). Como
ejemplos de bases de datos léxicas, se pueden citar WORDNET, EURONET y ACQUI-
LEX (Ureña, 2002).
Finalmente, se llegó a los tesauros y las ontologías como las herramientas más avanzadas
en la búsqueda de la interoperabilidad semántica. Dada la importancia que tienen estos dos
últimos recursos semánticos, se amplía su descripción en los siguientes epígrafes.
13.3.1 Tesauros
Un tesauro es un sistema de clasicación y descripción de un tema por medio de palabras
clave que forman un vocabulario especializado. Constituye una herramienta esencial para el
control del vocabulario en la construcción de aplicaciones de recuperación de información
(Lancaster, 2002), por ejemplo, de vocabularios controlados. Los términos denidos dentro
de un tema dado, se relacionan entre sí de forma jerárquica, asociativa y equivalente (Roe
y omas, 2004)).
La g. 3 presenta la vista de una consulta al tesauro de la UNESCO, que contiene
más de 7 000 términos en inglés y en ruso, y cerca de 9 000 en francés y en español. Estos
términos corresponden a los «dominios» (temas) de educación, cultura, ciencias naturales,
sociales y humanas, comunicación e información [125]. En este ejemplo, el término que
se va a describir (descriptor) es «Forma terrestre», que se indica en español, inglés, francés
y ruso. Posteriormente se muestra el número y nombre del microtesauro al que pertenece
(sigla MT), y se disponen a continuación unas siglas para indicar:

Capítulo XIII – Interoperabilidad semántica de la IG: caso general 185
t 2VFUJFOFVOBSFMBDJØOEFFRVJWBMFODJBDPOPUSPTUÏSNJOPT6UJMJ[BEP1BSBP61EF-
nominados «no descriptores» o «no preferidos», como en este caso «relieve terrestre».
t 2VFFYJTUFVOBSFMBDJØOEFKFSBSRVÓBDPOPUSPTUÏSNJOPTUBOUPDPOMPTRVFDPOUJFOFOFM
descriptor, expresados como «Término General» (TG): «Topografía» o TG2 «Geomor-
fología», como con otros que están incluidos en él, llamados «Términos Especícos»
(TE), como «Cuenca», «Cueva», «Desierto», «Llanura»…
t 2VFFYJTUFVOBSFMBDJØOBTPDJBUJWBDPOPUSPTUÏSNJOPTDPOMPTRVFHVBSEBBMHVOBSFMBDJØO
(Término Relacionado o TR), pero que no son sinónimos, como «Tierra pantanosa».
FIGURA 13.3.
Vista de la estructura del descriptor “Forma terrestre” en el tesauro de la UNESCO.
(Fuente: [125])
Otros tesauros interesantes en el contexto geográco son el GEMET de la Agencia
Ambiental Europea (EEA) [126], que contiene más de 6 500 términos que cubren las
ciencias medioambientales; el AGROVOC [127], disponible en diecinueve idiomas cuenta
actualmente con unos 32 000 descriptores (Baker y Keizer, 2010) que cubre los términos
relacionados con el campo forestal, la agricultura, pesca y alimentación; y los tesauros en
línea del Instituto de Estudios Documentales sobre Ciencia y Tecnología de España (IED-
CYT) [128] que, entre los diversos temas de consulta, cuentan con uno de Geología, otro
de Urbanismo y un Nomenclátor (topónimos).

186 Fundamentos de las Infraestructuras de Datos Espaciales – UPM Press
13.3.2 Ontologías
Una ontología es una representación formal de la terminología y los conceptos de un domi-
nio cientíco, que se utiliza para aclarar las relaciones entre términos y conceptos (Madin et
al., 2008). Una ontología incluye un vocabulario de términos (pertenecientes a un campo
disciplinar) con sus deniciones y las relaciones entre los conceptos. La g. 13.4 representa
un listado de términos (río, lago) con sus signicados en lenguaje natural, a partir de los
cuales se extraen las relaciones y restricciones (algunas propiedades de «río» de acuerdo a
su denición son: «tiene longitud», «tiene caudal»; de acuerdo a su denición, el término
«lago» posee propiedades como «tiene supercie», «tiene profundidad», que permiten escri-
bir estos signicados en lenguaje informático.
FIGURA 13.4.
Esquema de la definición de una ontología. (Fuente: Elaboración propia)
El mayor desafío en el uso de las ontologías está en la Web Semántica. Así, por ejem-
plo, la búsqueda del término “Santander” en Google devuelve (en junio de 2011) unos
150.000.000 resultados, que pueden agruparse, entre otros, en nombres de bancos, topóni-
mos, clubes, loterías, academias de idiomas, institutos de investigación, ocinas de cruceros,
nombres de libros, apellidos, etc. Frente a esta diversidad temática, un usuario de la web
deberá invertir mucho tiempo para seleccionar las páginas que se ajusten a sus requisitos de
información. Esta dispersión temática ocurre porque los documentos web no se encuentran
sucientemente descritos para que sus motores de búsqueda identiquen la naturaleza de
los términos (objeto, lugar geográco, ser vivo etc.). Si el sistema lograra establecer una
comparación entre los signicados de las palabras clave de las páginas web y el signicado
del término de búsqueda, el número de resultados arrojados podría concretarse a las páginas
que tengan la mayor coincidencia con lo requerido.
El gran reto de la web semántica a nivel tecnológico-cientíco es mejorar los niveles
de descripción de los contenidos de las páginas, y es en este contexto donde las ontologías
cumplen un papel central, al representar el conocimiento por medio de la asignación de

Capítulo XIII – Interoperabilidad semántica de la IG: caso general 187
signicado a los conceptos, signicado que se puede transcribir a lenguajes formales, lo que
genera un puente de comunicación «inteligente» entre usuario y sistema.
Las ontologías se utilizan ampliamente en el ámbito de la ingeniería del conocimiento,
la inteligencia articial y las ciencias computacionales para el desarrollo de aplicaciones
relacionadas con administración de conocimiento, formulación de mecanismos para comu-
nicación entre personas o entre personas y máquinas, comercio electrónico, recuperación de
información, diseño e integración de bases de datos, bio-informática y educación (Gómez-
Pérez et al., 2004).
Los principales elementos que componen una ontología son: las clases o conceptos,
que representan ideas básicas que se denen formalmente y que generalmente están dis-
puestas en jerarquías taxonómicas (Gruber, 1995); las relaciones, que asocian las clases
entre sí (Hasselbring, 2000) y los axiomas, que corresponden a teoremas que se declaran
sobre relaciones que deben cumplir los elementos de la ontología (Gruber, 1995), es decir,
restricciones propias del concepto que se está describiendo.
Las relaciones y axiomas se utilizan para expresar, en lenguaje de máquina, el signica-
do de un concepto o clase. Un fragmento de la red ontológica BiodiversityOntology (Mejía,
2011) ilustra estos elementos en la g. 13.5. La clase Spatial_Data (dato espacial) contiene
a las subclases GeoPoint (punto geográco), GeoArea (área geográca), Bounded (límite) y
Geoline (línea geográca). Cada clase se dene utilizando principalmente relaciones y axio-
mas formales. La relación “is-a” articula a Spatial_Data con las demás clases, deniendo una
relación de jerarquía. A la derecha del gráco, el axioma [interconnects min 2 GeoPoint]
formaliza la restricción que tiene un elemento geográco lineal de interconectar como mí-
nimo dos puntos.
FIGURA 13.5
. Vista de un fragmento de la ontología (Fuente: Elaboración propia)
Para expresar los signicados y que los interpreten los ordenadores, se requiere un len-
guaje que permita trasladar las deniciones de clases y relaciones entre clases y axiomas del

188 Fundamentos de las Infraestructuras de Datos Espaciales – UPM Press
lenguaje natural, al lenguaje de máquina (formal). En el contexto de la web semántica se
han desarrollado diferentes lenguajes para elaborar ontologías, entre los que se pueden men-
cionar RDF (Lassila y Swick, 1999), OIL (Bechhofer et al., 2001) y OWL [129].
La comunidad ontológica ha desarrollado, además, editores que permiten crear y edi-
tar ontologías por parte de personal no experto en temas informáticos. Estos editores de
ontologías generalmente son libres y de código abierto. Algunos ejemplos de editores son
Protegé, creado por el Grupo de Investigación en Informática Biomédica de la Escuela de
Medicina de la Universidad de Stanford [130], y OBO Edit, creado en el marco del proyec-
to de Ontologías y Bioinformática de Berkeley [131].
13.4 Ontologías en el ámbito geográfico
Como referencias más representativas de ontologías en el ámbito geográco cabe mencionar:
t &MQSPZFDUP8FC4FNÈOUJDB QBSBMB UFSNJOPMPHÓBBNCJFOUBM Z EF MB UJFSSB48&&5
[132], (Raskin, 2006), que se enfoca en el campo de las Ciencias de la Tierra para cons-
truir ontologías en lenguaje OWL. Algunas ontologías desarrolladas en el marco de este
proyecto son: Earth Realm, Living Element, Human Activities (Raskin y Pan, 2005), que
se encuentran disponibles en el sitio web del proyecto.
t -BPOUPMPHÓBEFIJESPMPHÓBEFMOrdnance Survey (Hart et al., 2007), versión 2.0, com-
puesta por varios módulos (Spatial relations, Network relations, Language relations, Poli-
tical geography y Mereology), que tiene como propósito describir los fenómenos hidroló-
gicos tierra adentro recopilados por esta institución.
t -BHydrOntology (Vilches-Blázquez et al., 2007), ontología del dominio hidrográco
centrada en los fenómenos vinculados a las «aguas continentales» tanto superciales
como subterráneas. Las clases hijas de «aguas superciales» son: «aguas de transición»,
«aguas quietas», «aguas corrientes» y «surgencias». A un nivel superior se sitúan los con-
ceptos más abstractos como el de «fenómeno hidrográco».
Otros proyectos en los que el ámbito geográco tiene importancia, aunque su campo
de aplicación sea la ecología o el medio ambiente, son:
t &MEFOPNJOBEPj$JFODJBT"NCJFOUBMFTQBSBFMDPOPDJNJFOUPFDPMØHJDPx4&&,<>
y el proyecto «Prototipos semánticos en investigación ecoinformática» (SPIRE) [134],
que aplican la representación del conocimiento y las tecnologías de web semántica a
problemas de búsqueda e integración de datos ecológicos y técnicas de análisis de da-
tos. Estos proyectos han desarrollado ontologías como: Biodiversity, EcologicalConcepts
y EcologicalModels, que se pueden consultar y descargar de la página web de SEEK o
SPIRE. (Williams et al., 2006)
t -BBiodiversityOntology (Mejía, 2011), una red ontológica en el dominio ambiental,
centrada en modelar la terminología referente a la evaluación del estado de conser-
vación de la biodiversidad a nivel de especies y ecosistemas. Utiliza ontologías de alto

Capítulo XIII – Interoperabilidad semántica de la IG: caso general 189
nivel como localización espacial, localización temporal, y mediciones, que se unen a
conceptos de dominios más especícos tales como: entidad ecológica, procesos ecológi-
cos, objetos de conservación, daño y amenaza entre otros.
13.5 Conclusiones
El proceso de migración de la web sintáctica a la web semántica involucra el desarrollo de
diversas herramientas de gestión de información que, además, han contribuido a precisar
conceptos y a lograr un mejor entendimiento en los diferentes campos temáticos, entre los
que se incluye la geoinformación. Ejemplo de esto son las IDE, que permiten el intercam-
bio de información geoespacial a niveles locales, regionales y globales.
El reto tecnológico se orienta hacia la extensión de la web semántica y el desarrollo de
lenguajes que permitan descripciones más detalladas en este campo. En el ámbito de la Geo-
grafía, el interés se centra en el uso de las herramientas semánticas para precisar e integrar
conocimiento entre los diferentes campos disciplinares que conforman el dominio de esa
ciencia. De esta manera, las posibilidades que actualmente ofrecen las IDE para compartir
información, se podrían potenciar o ampliar hacia otros contextos.

Referencias Bibliográficas 545
Mas, S., Rodríguez, A. F., Abad, P., Sánchez, A., González, C., Soteres, C., Juanatey, M., Fernández,
X., Ramos, V., Castellanos, O., Bejar, R. y Laiglesia, S. (2010). La disponibilidad de servicios
Web de Información Geográca a través del Geoportal de la Infraestructura de Datos Espacia-
les de España (IDEE). TECNIMAP, Zaragoza, (11 pp.). Recuperado el 15 de Julio de 2011, de
http://administracionelectronica.gob.es/recursos/pae_000006639.pdf
Orth, D. J. (1990). Organization and functions of a National Geographical Names Standardization
Programme: A Manual. World Cartography, Vol. XXI. 11-40. Nueva York: Naciones Unidas.
Parker, J. R. (2001). e importance of Geographic Names in a Spatial Data Infrastructure. 7th
United Nations Regional Cartographic Conference for the Americas, 11 pp. Nueva York.
Rodríguez Adrados, F. (2002). Hacia una teoría de la ciencia toponímica. Revista Española de Lin-
güística, (32), 1, 33-52
Vilches, L. M., Ramos, J. A., Corcho, O., Capdevila, J. (2008). Hacia una armonización semántica
de la información geográca. Segon Congrés Català de Geograa. Barcelona, 727-736. Recupera-
do el 13 de junio de 2011, de http://oa.upm.es/5131/
REFERENCIAS DEL CAPÍTULO 13
Alcina A, Valero E, Rambla E. (2009). Terminología y sociedad del conocimiento. Peter Lang Pub
Inc., (408 pp.), ISBN 9783039115938.
Baker, T. y Keizer, J. (2010). Linked data for ghting global hunger: Experiences in setting stan-
dards for agricultural information management. En Linking Enterprise Data 2010, Springer.
ISBN 9781441976642 e ISBN 9781441976659, 177-201
Bechhofer S, Goble C, Horrocks I. (2001). DAML+ OIL is not enough. En Proceedings of the In-
ternational Semantic Web Working Symposium (SWWS), Standford University, California USA,
July 30-Aug. 1, 2001, 151-159
Berners-Lee T., Hendler J. y Lassila O. (2001). e semantic web. Scientic American, 284, 5, 28-37
Brodeur, J., y Bédard, Y. (2001). Geosemantic proximity, a component of spatial data interopera-
bility. En e international workshop on semantics of enterprise integration, ACM conference on
OOPSLA, 14-18
Cui, Z., Jones, D. y O’Brien, P. (2001). Issues in ontology-based information integration. In Pro-
ceedings of IJCAI Seattle, USA, 141-146
Gómez-Pérez, A., Fernández-López, M., Corcho, O. (2004). Ontological engineering: With examples
from the areas of knowledge management, e-commerce and the semantic web. (415 pp). Springer
Verlag.
Gruber, T. R. (1995). Toward principles for the design of ontologies used for knowledge sharing.
International Journal of Human Computer Studies, 43, 5-6, 907-928
Hart, G., Dolbear, C., Goodwin, J., Kovacs, K. (2007). Domain ontology development. Ordnance
Survey Research labs. Technical report I-0003
Harvey, F., Kuhn, W., Pundt, H., Bishr, Y., Riedemann, C. (1999). Semantic interoperability: A
central issue for sharing geographic information. En e Annals of Regional Science. Springer
Verlag Berlin, Heidelberg, 33, 2, 213-232
Hasselbring W. (2000). Information system integration. Communications of the ACM, 43, 6, 32-38

546 Fundamentos de las Infraestructuras de Datos Espaciales – UPM Press
IEEE (1997). IEEE Standard glossary of data management terminology. (72pp.) ISBN: 1559370394
Lancaster, F. W. (2002). El control del vocabulario en la recuperación de información. Universidad de
Valencia servicio de publicaciones. (290 pp.). .ISBN: 8437054443
Lassila, O., Swick, R. R. (Eds). (1999). Resource description framework (RDF) model and syntax
specication. Recuperado el 15 de Julio de 2011, de http://www.w3.org/TR/1999/REC-rdf-
syntax-19990222
Madin, J. S., Bowers, S., Schildhauer, M. P., Jones, M. B. (2008). Advancing ecological research
with ontologies. En Trends in Ecology & Evolution. Elsevier Ltd., 23, 3, 159-168
Manso-Callejo, M. A. (2009). El uso de los metadatos para el desarrollo de un modelo de interope-
rabilidad para las Infraestructuras de Datos Espaciales. Tesis Doctoral. Universidad Politécnica
de Madrid, Madrid, España. (177 pp.). Recuperado el 15 de Julio de 2011, de http://oa.upm.
es/1870/
Mejía A. (2011). Modelos ontológicos para la evaluación del estado de conservación de la biodi-
versidad a diferentes niveles espaciales. Tesis Doctoral. Universidad Politécnica de Madrid, Ma-
drid, España. (En elaboración)
Nowak, J., Nogueras-Iso. J., Peedell, S. (2005). Issues of multilinguality in creating a European
SDI-the perspective for spatial data interoperability. En Proceedings of the 11th EC-GI & GIS
workshop - ESDI: Setting the framework, Alghero, Sardinia (Italy). (9 pp.). Recuperado el 15 de
Julio de 2011, de http://www.ec-gis.org/Workshops/11ec-gis/papers/309nowak.pdf
Portele C. (2007). OpenGIS® Geography Markup Language (GML) Encoding Standard, versión 3.2.1.
OGC 07-036. (437 pp.). Recuperado el 9 de julio de 2011, de http://portal.opengeospatial.org/
les/?artifact_id=20509
Raskin, R. G. (2006). Guide to SWEET ontologies. NASA/Jet Propulsion Lab, Pasadena, CA. (4
pp.). Recuperado el 15 de Julio de 2011, de http://sweet.jpl.nasa.gov/guide.doc
Raskin, R. G., Pan, M. J. (2005). Knowledge representation in the semantic web for earth and en-
vironmental terminology (SWEET). Computers & Geosciences, 31, 9, 1119-1125
Roe, S. K., omas, A. R. (2004). e thesaurus: Review, renaissance, and revision. (209 pp). Ed.
Routledge.
Shekar, S. (2004). Spatial data mining and geo-spatial interoperability. In Report of the NCGIA spe-
cialist meeting on spatial webs, Santa Barbara. Goodchild, M., Kyriakidis, P., Rice, M. y Schneider,
P. (Eds.). (62-63). Recuperado el 15 de Julio de 2011, de http://www.ncgia.ucsb.edu/projects/
nga/docs.2004/nal_report.pdf
Sheth, A. P. (1998). Changing focus on interoperability in information systems: From system, syn-
tax, structure to semantics. Interoperating Geographic Information Systems. M. Goodchild,
M. Egenhofer, R. Fegeas, and C. Kottman, Eds. Norwell, MA: Kluwer Academic Publishers,
1999, 165-180
Ureña, L. (2002). Resolución de la ambigüedad léxica en tareas de clasicación automática de do-
cumentos. Monografías de La Sociedad Española para el Procesamiento del Lenguaje Natural.
Editorial Club Universitario, Alicante, España. (156 pp.)
Vilches-Blázquez L.M, Rodríguez-Pascual A. F. y Bernabé-Poveda M.A. (2006). Ingeniería onto-
lógica: El camino hacia la mejora del acceso a la información geográca en el entorno web. En
Avances en las Infraestructuras de Datos Espaciales. Coll.: Treballs d´Informàtica i Tecnología, 26.
Universitat Jaume I. Castellón. ISBN 8480215909, 95-103

Referencias Bibliográficas 547
Vilches-Blázquez L.M., Bernabé-Poveda M. A., Suárez-Figueroa, M.C., Gómez-Pérez A., Rodrí-
guez Pascual A.F. (2007). Towntology & hydrontology: Relationship between urban and hy-
drographic features in the geographic information domain. Ontologies for Urban Development,
73-84
Vilches-Blázquez, L. M., Corcho, O., Rodríguez-Pascual, A. F. y Bernabé-Poveda, M. A. (2008).
Web Semántica e información geográca: Una interrelación necesaria ante las problemáticas ac-
tuales. Revista Mapping. Vol 125, 76-81
Williams R.J., Martinez N. D., Golbeck J. (2006). Ontologies for ecoinformatics. Web Semantics:
Science, Services and Agents on the World Wide Web. 4, 4, 237-242.
Wilson, R. A., Keil, F. C. (1999). e MIT Encyclopedia of the Cognitive Sciences. MIT Press.
(1096 pp.)
REFERENCIAS DEL CAPÍTULO 14
Brennan, P. (2008). OGC® OWS-5 Conation Engineering Report, versión 0.1.0, OGC 07-160r1,
(35 pp.) Recuperado el 15 de Julio de 2011, de http://portal.opengeospatial.org/les/?artifact_
id=30064
Casado, M. L. (2006). Some Basic Mathematical Constraints for the Geometric Conation Pro-
blem, En Proceedings of the 7th International Symposium on Spatial Accuracy Assessment in Natu-
ral Resources and Environmental Sciences, M. Caetano y M. Painho (Eds.), 264-274
Federal Geographic Data Committee (FGDC). (1998). Geospatial Positioning Accuracy Standards,
Part 3. (28 pp.). Washington, D.C.: National Standard for Spatial Data Accuracy, FGDC-
STD-007.3.
Gielsdorf, F., Gruendig, L., y Aschlo, B. (2004). Positional accuracy improvement: A necessary
tool for updating and integration of GIS data. En Proceedings of the FIG Working Week 2004,
Athens: Greece, (14 pp.).
Goodchild, M. F. (2008). Spatial accuracy 2.0. In Spatial Uncertainty, Proceedings of the Eighth In-
ternational Symposium on Spatial Accuracy Assessment in Natural Resources and Environmental
Sciences, J. X. Zhang y M. F. Goodchild (Eds.), 1, 1-7
Hope, S. (2008). Integration of Vector Datasets, PhD esis, Dept. of Geomatics. (314 pp.). Universi-
ty of Melbourne, Australia.
Hope, S., Kealy A., y Hunter, G. (2006). Improving positional accuracy and preserving topology
through spatial data fusion, En Proceedings of the 7th International Symposium on Spatial Accura-
cy Assessment in Natural Resources and Environmental Sciences. M. Caetano y M. Painho (Eds.),
(10 pp.).
Kucera, G. y Clarke, B. (2005). Accelerating Conation Capability for the US government, Natio-
nal Technology Alliance, (53 pp.).
López, C. y González, C.H. (2009). Comparación de algoritmos para la conación geométrica de
información vectorial. VI Jornadas Técnicas de la Infraestructura de Datos Espaciales de España JI-
DEE’09, Murcia, España, (15 pp.).
Lynch, M. P. y Saalfeld, A. (1985). Automated Map Conation – A Video Game Approach, Pro-
ceedings of 7th International Symposium on Computer-Assisted Cartography (AutoCarto 7), Wash-
ington D.C., 343-352