Original paper

Knowledge-based systems and geological survey

[Wissensbasierte Systeme und geologische Feldaufnahme]

Loudon, T. Victor

Zeitschrift der Deutschen Geologischen Gesellschaft Band 155 Heft 2-4 (2005), p. 225 - 246

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published: Jun 1, 2005

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ArtNo. ESP171015502012, Price: 29.00 €

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Abstract

This personal and pragmatic review of the philosophy underpinning methods of geological surveying suggests that important influences of information technology have yet to make their impact. Early approaches took existing systems as metaphors, retaining the separation of maps, map explanations, and information archives, organised around map sheets of fixed boundaries, scale, and content. But system design should look ahead: a computer-based knowledge system for the same purpose can be built around hierarchies of spatial objects and their relationships, with maps as one means of visualisation, and information types linked as hypermedia and integrated in mark-up languages. The system framework and ontology, derived from the general geoscience model, could support consistent representation of the underlying concepts and maintain reference information on object classes and their behaviour. Models of processes and historical configurations could clarify the reasoning at any level of object detail and introduce new concepts such as complex systems. The up-to-date interpretation might centre on spatial models, constructed with explicit geological reasoning and evaluation of uncertainties. Assuming (at a future time) full computer support, the field survey results could be collected in real time as a multimedia stream, hyperlinked to and interacting with the other parts of the system as appropriate. Throughout, the knowledge is seen as human knowledge, with interactive computer support for recording and storing the information and processing it by such means as interpolating, correlating, browsing, selecting, retrieving, manipulating, calculating, analysing, generalising, filtering, visualising and delivering the results. Responsibilities may have to be reconsidered for various aspects of the system, such as: field surveying; spatial models and interpretation; geological processes, past configurations and reasoning; standard setting, system framework and ontology maintenance; training; storage, preservation, and dissemination of digital records.

Kurzfassung

Es wird ein persönlicher und pragmatischer Überblick über die Philosophie vermittelt, welche die Methoden der geologischen Feldaufnahme untermauert. Dabei wird sichtbar, dass die Informationstechnologie bereits einen großen Einfluss ausübt. Frühe Versuche haben bestehende Systeme als Metaphern genommen und dabei an der Trennung von Karte, Kartenlegende und Informationsarchiv festgehalten. Dieses Herangehen stellte das Kartenblatt mit fixierten Grenzen, Maßstäben und Inhalten in den Mittelpunkt. Ein Systementwurf sollte aber voraus schauen: ein computer-basiertes Wissenssystem mit der gleichen Zielstellung kann um Hierarchien räumlicher Objekte und deren gegenseitige Beziehungen erstellt werden. Darin sind Karten nur eines der Mittel der Visualisierung, und verschiedene Informationstypen können hypermedial verknüpft sowie in „mark-up“-Sprachen integriert werden. Aus einem allgemeinen geologischen Modell abgeleitete systemimmanente Netzwerke und Ontologien könnten eine adäquate Wiedergabe der zugrunde liegenden Konzepte unterstützen und Referenzinformationen über Objektklassen sowie deren Beschaffenheit konservieren. Prozessmodelle und historische Rekonstruktionen könnten die Beweisführung bei beliebigen Objektmaßstäben untermauern und neue Konzepte, z. B. komplexe Systeme, einführen. Eine moderne Interpretation könnte auf Raummodelle ausgerichtet sein, die mit expliziter geologischer Beweisführung und Abschätzung der Unsicherheiten erstellt werden. Wenn von einer zukünftig vollständigen Computerunterstützung ausgegangen wird, ließen sich die Ergebnisse der geologischen Feldkartierung in Echtzeit als „multimedia stream“ aufnehmen. Ein solcher Informationsstrom kann mit den anderen Teilen des Systems in geeigneter Weise verknüpft und mit ihnen interaktiv bearbeitet werden. Das menschliche Wissen wird durch Computeranwendungen interaktiv unterstützt. Dieser Support umfasst die Informationsaufzeichnung, -speicherung und -verarbeitung mittels Interpolation und Korrelation, Informationsrecherche, -selektion sowie -wiedergewinnung, Verarbeitung, Berechnung, Analyse, Generalisierung, Filterung, Visualisierung und Übergabe von Ergebnissen. Für die unterschiedlichen Systembestandteile wie beispielsweise Feldaufnahme, Raummodellierung und Interpretation, geologische Prozessmodellierung, Rekonstruktion und Beweisführung, Standardisierung, Systemvernetzung und Erhaltung der Ontologie, Training, Speicherung, Sicherung und Distribution der digitalen Aufzeichnungen lassen sich differenzierte Zuständigkeiten neu organisieren.

Keywords

knowledge systemsontologyfield mappingcomplex systemsgeological reasoningspatial modelshypermedia