Armonización semántica de conocimiento asociado a...
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Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas
estructurales presentes en la cartografía temática de Colombia, mediante la
construcción de una ontología.
Mauricio Javier Martínez López
Universidad Nacional de Colombia
Escuela de Posgrado de la Facultad de Ciencias Agrarias
Bogotá, Colombia
2016
Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas
estructurales presentes en la cartografía temática de Colombia, mediante la
construcción de una ontología.
Mauricio Javier Martínez López
Tesis o trabajo de investigación presentada(o) como requisito parcial para optar al título
de:
Magister en Geomática
Directora:
Ph.D., Doris Mejía Ávila
Codirector:
MSc., Alberto Boada Rodríguez
Línea de Investigación:
Tecnologías Geoespaciales
Universidad Nacional de Colombia
Escuela de Posgrado de la Facultad de Ciencias Agrarias
Bogotá, Colombia
2016
A mi madre, Sofía López Bustamante. Mujer
de pensamientos diferentes.
No me alcanzaría la vida para terminar de darte gracias…
Igual, a ti te faltó tiempo…
Madre, Te amaré por siempre.
Agradecimientos
En primera instancia quiero agradecer a Sofía López Bustamante, mi madre. Sin duda
alguna, todo en mi vida lo debo a ti.
A Doris Mejía Ávila, mi directora, por brindarme todo su conocimiento y amistad. Sin usted
no hubiera podido escribir todo esto.
A los jurados Héctor Jaime López y Zoraya Martínez Lara. Profesora su aporte fue
incalculable, muchas gracias por brindarme todo su conocimiento.
A Heidy Saab Ramos, mi esposa, agradezco su amor incondicional y su apoyo constante
para lograr esta meta.
Contenido
Pág.
Resumen 9
Lista de figuras 11
Lista de tablas 13
Lista de abreviaturas 14
Introducción 15
1. CAPÍTULO I. Marco teórico 20
1.1 Interoperabilidad semántica de conocimiento geomorfológico 22
1.2 Ontología 24
1.3 Adquisición de conocimiento 32
2. CAPÍTULO II. Materiales y Métodos 37
2.1 Implementación de metodología para Adquisición de Conocimiento para Aplicaciones Temáticas Geoespaciales – ACATGeo. 38
2.1.1 Proceso de Inició 39
2.1.2 Proceso de colección y especificación de conocimiento 39
2.1.3 Proceso de síntesis y conceptualización del conocimiento 40
2.1.4 Elicitación de conocimiento 41
2.1.5 Validación y ajustes 41
2.2 Construcción de red ontológica como producto de la formalización de conocimiento geomorfológico estructural, asociado a la cartografía temática de Colombia
41
2.2.1 Selección de recursos de conocimiento. 43
2.2.2 Reutilización y reingeniería de recursos ontológicos. 44
2.2.3 Construcción de la red ontológica 44
3. CAPÍTULO III. Marco Conceptual Integrado (MCI) de conocimiento geomorfológico estructural asociado a la cartografía temática de Colombia 45
3.1 Estructura del MCI 45
3.2 conceptual general de geoformas estructurales 46
3.2.1 Referente teórico 46
3.2.1.1 Relieve aclinal 48
3.2.1.2 Relieve homoclinal 48
3.2.1.3 Relieve plegado 49
3.2.1.4 Relieve fracturado 51
3.2.2 Glosario de términos asociados al modelo conceptual general 54
3.2.3 Modelo conceptual general 59 3.3 Geoformas en mapas analíticos aplicados a la zonificación de
amenaza por movimientos en masa a escala 1:100.000, del Servicio Geológico Colombiano (SGC). 61
3.4 Clasificación de unidades geomorfológicas a escala 1:100.000, del Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales (IDEAM). 63
3.5 Unidades geomorfológicas utilizadas para los estudios generales de suelo y zonificación de tierras – 1:100.000 –, del Instituto Geográfico Agustín Codazzi (IGAC). 67
3.6 Modelo conceptual integrado de geoformas estructurales. 70
3.7 Discusión. 75
4. CAPÍTULO IV. Construcción de la red ontológica GeomorphOntology 79
4.1 Escenario 1 - Selección de recursos de conocimiento, ontológicos y no ontológicos, a reutilizar. 79
4.2 Escenario 4 - Reestructuración de recursos ontológicos. 81
4.3 Escenario 1 y 9 - Formalización e integración. 85
4.3.1 Construcción de jerarquía de clases. 85
4.3.2 Construcción de axiomas 88
4.3.3 Generación de equivalencias 91
4.3.4 Documentación de la red GeomorphOntology. 93
4.4 Discusión 94
5. Conclusiones, Dificultades y Trabajos futuros 99
Anexo A: Documento ACATGeo 01-01 103
Anexo B: Documento ACATGeo 01-02 104
Anexo C: Documento ACATGeo 02-01 105
Anexo D: Documento ACATGeo 03-01 106
Anexo E: Documento ACATGeo 04-01 107
Anexo F: Documento ACATGeo 05-01 108
Anexo G: Documento ACATGeo 06-01 109
Anexo H: Documento ACATGeo 06-02 112 Anexo I: Modelo base del tesauro Geo-Tes 116
Anexo J: Clasificación de unidades geomorfológicas en ambientes morfogenéticos - SGC
117
Anexo K: Glosario de términos geomorfológicos - SGC 118
Anexo L: Clasificación de Sub ambientes y unidades geomorfológicas en ambientes morfogenéticos – IDEAM
119
Anexo M: Modelo conceptual de tipos de Relieve/Modelado en paisajes - IGAC
120
Anexo N: Red ontológica GeomorphOntology 121
Bibliografía 122
Resumen
El objetivo general de esta tesis se centró en la armonización semánticamente de
conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la cartografía temática de
Colombia. Para lograr la armonización:
Se elaboró, mediante la implementación de la metodología ACATGeo, un Marco
Conceptual Integrado (MCI) que centralizó, sintetizó y conceptualizó el conocimiento
geomorfológico estructural de tres instituciones de orden nacional, como son el
Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales (IDEAM), Instituto
Geográfico Agustín Codazzi (IGAC) y Servicio Geológico Colombiano (SGC).
Se formalizó, basado en los principios de la metodología NeOn, el conocimiento
conceptualizado en el MCI obteniendo como producto la red ontológica
“GeomorphOntology”. Esta herramienta informática fue el resultado de formalizar
desde cero y de reestructurar, enriquecer e integrar las ontologías ENVO (Environment
Ontology), SWEET (Semantic Web for Earth and Environmental Terminology) y PATO
(Phenotype And Trait Ontology).
La armonización semántica de conocimiento geomorfológico a través de la red ontológica
GeomorphOntology, se consolidó como un aporte para solucionar la falta de
homogenización y entendimiento común de las definiciones que constituyen el
conocimiento geográfico.
Palabras claves:
o Geoformas estructurales. o Red ontológica. o Armonización semántica. o Adquisición de conocimiento. o Formalización. o Marco conceptual integrado.
Abstract
The main goal of this thesis was centered on the semantically harmonization of knowledge
associated to structural geoforms present in the thematic mapping of Colombia. To achieve
harmonization:
An Integrated Conceptual Framework (MCI for its acronym in Spanish) was done
by implementing the ACATGeo methodology, that centered, synthesized and
conceptualized the structural geomorphological knowledge of three national
institutions, such as the Institute of Hydrology, Meteorology and Environmental
Studies (IDEAM), the Geograhic Institute Agustin Codazzi (IGAC) and Colombian
Geological Service (SGC).
It is formalized, based on the principles of NeOn methodology, conceptualized
knowledge in obtaining MCI as a product of the ontological network
"GeomorphOntology". This software tool was the result of formalizing from scratch
and restructure, to enrich and to integrate ENVO (Environment Ontology), SWEET
(Semantic Web for Earth and Environmental Terminology) and PATO (Phenotype
And Trait Ontology) ontologies.
The semantic harmonization of geomorphological knowledge through the ontological
network GeomorphOntology, It has established itself as a contribution to solve the lack of
homogeneity and common understanding of definitions which make up the geographic
knowledge.
Key words:
o Structural geoforms.
o Ontological network.
o Semantic harmonization.
o Acquisition of knowledge.
o Formalization.
o Integrated Conceptual Framework.
Lista de figuras
Pág.
Figura 1: Temas centrales del trabajo de investigación………………………… 21
Figura 2: Ejemplo gráfico de ontologías individuales, ontologías individuales interconectadas y redes de ontologías. Tomado de Suárez-Figueroa et al., (2008)…………………………………………………... 27
Figura 3: Actividades de desarrollo de ontologías propuestas por METHONTOLOGY. Tomado de Corcho et al., (2003)……………… 29
Figura 4: Transformación del conocimiento. Tomado de Serradell et al,. (2003)… 33
Figura 5: Proceso de gestión de conocimiento según varios autores, Tomado de Fuentes (2009)…………………………………………….. 34
Figura 6: Procesos de la ingeniería de requerimiento. Mejía (2011) tomado de Agarwal et al., (2010)……………………………………………….. 34
Figura 7: Procesos y actividades que conforman la metodología ACATGeo. Tomado de Mejía (2011)……………………………………………………….. 36
Figura 8: Procesos y actividades para adquisición de conocimiento con ACATGeo. Modificado de Mejía (2011)……………………………….. 39
Figura 9: Etapas para la formalización de conocimiento geomorfológico, en el marco de la reingeniería ontológica……………………………….. 42
Figura 10: Elementos que constituyen el Marco Conceptual Integrado………... 46 Figura 11: Geomorfología estructural según Mateo Gutiérrez (2008)………….. 47 Figura 12: Geomorfología estructural según Zinck (2012)………………………. 47 Figura 13: Evolución del relieve plegado. Tomado de Derruau (1991)………… 50 Figura 14: Modelo conceptual general de geoformas estructurales……………. 60 Figura 15: Esquema de jerarquización geomorfológica propuesto para el
levantamiento de mapas geomorfológicos analíticos, tomado de Carvajal et al., (2012)…………………………………………………... 62
Figura 16: Jerarquización morfogenética, tomada de IDEAM, (2013)…………. 64 Figura 17: Evolución del modelo conceptual integrado de geoformas
estructurales (MCIGE)…………………………………………………... 70 Figura 18: Ausencia de espolones faceteados en las geoformas de origen
fallado del Modelo Conceptual General. 71
Figura 19: Presencia de espolones faceteados en las geoformas de origen fallado del modelo conceptual integrado de geoformas estructurales (MCIGE)………………………………………………………………….. 72
Figura 20: Unidad geomorfológica denominada Sinclinal colgado, dentro del Modelo Conceptual General……………………………………………. 73
Figura 21: Sinónimos de Sinclinal colgado en el modelo conceptual integrado
de geoformas estructurales (MCIGE)………………………………….. 74
Figura 22: Inclusión de geoformas denominadas elementales dentro del
modelo conceptual integrado de geoformas estructurales (MCIGE). 74
Figura 23: Ontologías importadas al espacio de trabajo de la red ontológica… 82
Figura 24: Generalización de Environment Ontology…………………………….. 83
Figura 25: Generalización de Phenotype And Trait Ontology…………………… 83 Figura 26: Generalización de Sweet Ontology……………………………………. 84 Figura 27: Ejemplo de enriquecimiento semántico, a nivel de definición, del
concepto Montaña……………………………………………………….. 84 Figura 28: Ejemplo de enriquecimiento semántico, a nivel de anotación, del
concepto Summit………………………………………………………… 85 Figura 29a: Fragmento del modelo conceptual integrado de geoformas
estructurales……………………………………………………………… 86 Figura 29b: Esquematización jerárquica de clases………………………………… 86 Figura 30a: Fragmento del modelo conceptual integrado de geoformas
estructurales – relieve plegado………………………………………… 87 Figura 30b: Esquematización de jerárquica de clases – relieve plegado……….. 87 Figura 31: Clases asociadas a geoformas consideradas elementales………… 88 Figura 32: Definición formal de cuesta en GeomorphOntology…………………. 89 Figura 33: Axioma dependiente de orígenes diferentes…………………………. 90 Figura 34: Integrantes de GeomorphOntology……………………………………. 91 Figura 35: Ejemplo de geoformas que son denominadas de manera distinta,
pero que en la realidad son un mismo elemento – Fragmento del modelo conceptual integrado de geoformas estructurales……….. 92
Figura 36: Ejemplo de geoformas equivalentes en GeomorphOntology……... 92 Figura 37: Documentación a nivel de ontología…………………………………... 93 Figura 38: Geoformas jerarquizadas en recursos ontológicos………………….. 95 Figura 39: Jerarquización de geoformas estructurales en GeomorphOntology 96 Figura 40: Definición del concepto Meseta, a través de axiomas, en diferentes
ontologías………………………………………………………………… 96
Lista de tablas
Pág.
Tabla 1: Marco metodológico……………………………………………………….. 38 Tabla 2: Relación de términos utilizados por diferentes autores, asociados a
relieves monoclinales……………………………………………………… 52 Tabla 3: Relación de términos utilizados por diferentes autores, asociados a
relieves plegados…………………………………………………………... 52 Tabla 4: Relación de términos utilizados por diferentes autores, asociados a
relieves fracturados………………………………………………………... 53 Tabla 5: Relación de términos utilizados por diferentes autores, asociados a
relieves aclinales…………………………………………………………… 54 Tabla 6: Glosario de términos geomorfológicos estructurales de relieve
aclinal………… ……………………………………………………………... 54
Tabla 7: Glosario de términos geomorfológicos estructurales de relieve homoclinal…………………………………………………………………...
55 Tabla 8: Glosario de términos geomorfológicos estructurales de relieve
plegado……………………………………………………………………… 56 Tabla 9: Glosario de términos geomorfológicos estructurales de relieve
fracturado…………………………………………………………………… 57 Tabla 10: Unidades propuestas por IDEAM (2013)………………………………... 65 Tabla 11: Unidades espacializadas en las 18 planchas levantadas con la guía
metodológica……………………………………………………………….. 66 Tabla 12: Clasificación de geoformas según Zinck (2012)……………………….. 68 Tabla 13 Geoformas estructurales propiamente dichas………………………….. 69 Tabla 14: Términos de otras lenguas que entraron al léxico inglés. Tomado de
Lewin (2016). 76 Tabla 15: Diferentes denominaciones geomorfológicas en series
monoclinales………………………………………………………………... 76 Tabla 16: Diferentes denominaciones geomorfológicas en series
monoclinales………………………………………………………………... 76 Tabla 17: Diferentes denominaciones geomorfológicas en series monoclinales. 77 Tabla 18. Ejemplo de algunos recursos ontológicos analizados. 80 Tabla 19: Recursos ontológicos seleccionados para la reutilización……………. 81 Tabla 20: Axiomas construidos para la definición formal de “Cuesta”……………
89 Tabla 21: Axioma dependiente de más de una ontología…………………………
90
Lista de abreviaturas
Abreviaturas Abreviatura Término
IDEAM Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales de Colombia.
IGAC Instituto Geográfico Agustín Codazzi.
SGC Servicio Geológico Colombiano.
MCI Marco Conceptual Integrado.
MCIGE Modelo Conceptual Integrado de Geoformas Estructurales.
ACATGeo Adquisición de Conocimiento para Aplicaciones Temáticas Geoespaciales.
Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la cartografía
temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología.
Introducción
Las tecnologías de la información y la telecomunicación han incrementado la interacción
entre usuarios y datos geográficos. Esto se ve reflejado en el constante uso de datos
espaciales, como instrumento para facilitar la toma de decisiones y la gestión de recursos
(Vilches et al., 2009). Sin embargo se presentan problemas relacionados con su calidad
y su bajo nivel de interoperabilidad, que dificultan las tareas de consultas, recuperación,
explotación, visualización e integración (ISO/TC 211, 2000).
Según el Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE, 1990), se entiende por
Interoperabilidad “la habilidad de dos o más sistemas, redes de comunicación, aplicaciones
o componentes, para intercambiar información entre ellos y para usar la información que
ha sido intercambiada”. Dos sistemas alcanzan la interoperabilidad, si son interoperables
de forma sintáctica, estructural y semánticamente (Jang et al., 2007).
Interoperabilidad Sintáctica: posibilita el intercambio de información basado en
especificaciones de formatos interoperables (Hasselbring, 2000).
Interoperabilidad estructural: se encarga de brindar los medios que permitirán
obtener esquemas o estructuras comunes que faciliten la integración de datos
espaciales (Shekhar, 2004).
Interoperabilidad semántica: es la encargada de lograr que el significado de un
término sea entendido de igual forma al momento de ser intercambiado por
sistemas diferentes (Ouksel et al., 1999).
Con respecto al bajo nivel de interoperabilidad que menciona la ISO/TC 211, se han tenido
grandes avances en la interoperabilidad sintáctica debido al desarrollo de tecnologías
16 Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la
cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología.
(software y hardware) y al surgimiento de estándares para el intercambio de datos
geográficos entre sistemas1. De igual forma se ha avanzado en la interoperabilidad
estructural donde la tendencia es utilizar mediadores y wrappers (Vilches 2011).
En relación a la interoperabilidad semántica de la información geográfica, autores como
Bernabé et al., (2008) manifiestan que “la interoperabilidad será difícilmente alcanzable
sino se establece un cuerpo básico (vocabularios comunes y compartidos) en el que los
distintos agentes que intervienen en el territorio estén de acuerdo sobre los propios
contenidos (conceptos) del mismo”. Una de las causas de las limitaciones de este tipo de
interoperabilidad, es la falta de homogenización y entendimiento común de las definiciones
que constituyen el conocimiento geográfico (Mejía, 2011).
Un dominio geográfico, en el cual se ha detectado falencias asociadas a la falta de
interoperabilidad semántica es el geomorfológico. Instituciones como el Servicio
Geológico Colombiano (SGC), Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios
Ambientales (IDEAM), Instituto Geográfico Agustín Codazzi (IGAC), entre otros, han
utilizado la geomorfología para el cumplimiento de sus objetivos misionales, sin embargo
es notoria la inexistencia de estándares que permitan tener vocabularios comunes,
compartidos, validados y adoptados por todos los agentes antes mencionados.
En Colombia no existe un modelo de datos, adoptado interinstitucionalmente, que describa
y defina las unidades geomorfológicas que se deben tener en cuenta en cartografía
temática a diferentes escalas. Las instituciones en Colombia utilizan la geomorfología con
diferentes enfoques y propósitos como lo menciona Carvajal (2012)2. Este investigador
manifiesta que:
1 Estándares del Comité Técnico 211 del International Organizatión for Standarization (ISO/TC211), World
Wide Web Consortium (W3C) y del Open Geospatial Consortium (OGC). Entre las especificaciones más importantes surgidas en el OGC se encuentran el Lenguaje de Marcado Geográfico (GML), Keyhole Markup Language (KML), Web Feature Service (WFS), Web Map Service (WMS), Web Coverage Service (WCS) y Web Catalogue Service (CSW).
2 José Carvajal (2012) realizó una propuesta de estandarización de la cartografía geomorfológica en
Colombia, con el objeto primordial de organizar el pensamiento técnico científico hacia el análisis de las geoformas.
Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la
cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología.
17
El SGC y el IGAC trabajan cartografía geomorfológica a nivel regional y local, a
diferencia del IDEAM que la implementa a nivel regional.
El SGC aplica una geomorfología donde es relevante la morfología, la génesis
geomorfológica y los procesos geomorfológicos. El IGAC le da mayor importancia
a la morfogénesis y procesos geomórficos y el IDEAM la enfoca hacia la
morfoclimatología.
La complejidad en el entendimiento, precisión y armonización semántica del conocimiento
geomorfológico puede evidenciarse cuando se da un vistazo a ejemplos concretos.
Algunos autores afirman que términos como Montaña y Colina, y otros asociados a ellos,
presentan ambigüedades en su diferenciación (Smith and Mark, 2003; Smith and Varzi,
2000; Mark and Smith, 2004; Mark and Sinha, 2006).
Interpretando las palabras de Vilches et al., 2009, se entiende que el logro de la
interoperabilidad está sujeto a la previa armonización semántica de la información
geográfica. Para lograr esta armonización se le debe dar solución a temas que los autores
sintetizan en 1) heterogeneidades de vocabularios y bases de datos, 2) ambigüedades del
lenguaje, diferencias semánticas y variedad idiomática, y 3) problemas asociados a las
formas de estructuración pobres en conocimiento.
Teniendo en cuenta lo mencionado en el párrafo anterior, se entiende que los conceptos
de un dominio geográfico están armonizados semánticamente si:
Son el resultado de un proceso científico que redujo las heterogeneidades de
vocabularios mediante la conformación de uno que tenga carácter de común,
integrado y compartido.
Se hayan disminuido las ambigüedades del lenguaje natural y diferencias
semánticas del vocabulario a través de la definición formal en lenguaje ontológico.
La forma de estructuración, en el que se encuentren los conceptos, ofrezcan la
posibilidad de crear descripciones ricas en conocimiento y de formalizar las
relaciones entre ellos; elementos propios de las ontologías (Vilches et al., 2009).
18 Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la
cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología.
Se resaltan esfuerzos para lograr la armonización semántica de conocimiento
geomorfológico, autores como Yi et al., (2009) diseñaron una ontología para la
representación del conocimiento asociado a la geomorfología de los “Loess” y el trabajo
realizado por Chen et al., (2011) quienes desarrollaron una ontología para las geoformas
a escala 1:1.000.000 de una región de China.
Straumann (2009) y Chen et al., (2011) expresan la necesidad de dar sentido a los términos
asociados a la forma de la tierra mediante la construcción de ontologías en el contexto de
la geomorfología.
La universidad de Córdoba, en Colombia, realiza un aporte significativo a la armonización
del conocimiento geomorfológico, mediante la ejecución del proyecto de investigación
denominado “Uso de modelos ontológicos para el desarrollo de un aplicativo de
multimedia para docencia en Geociencias”; del cual hace parte la presente
investigación.
Este trabajo de maestría tiene como objetivo general “Armonizar semánticamente el
conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la cartografía
temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología que defina
formalmente dicho conocimiento”. Para esto se debe:
Elaborar un marco conceptual que centralice, sintetice y conceptualice el
conocimiento asociado a geoformas estructurales, presentes en la cartografía
temática de Colombia.
Formalizar el conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la
cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología.
Para la elaboración del marco conceptual se implementó la metodología ACATGeo
(Adquisición de Conocimiento para Aplicaciones Temáticas Geoespaciales). En el contexto
de ésta se:
1) Identificó y describió la necesidad de adquirir conocimiento asociado a geoformas
estructurales.
Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la
cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología.
19
2) Se construyó un marco teórico asociado a geomorfología estructural en el cual se
incluyeron los conceptos modelados en el tesauro “Geo-Tes” desarrollado en el marco
del proyecto de investigación de la Universidad de Córdoba y los usados por tres
instituciones del orden nacional: IDEAM, IGAC y SGC.
3) Se diseñó un modelo conceptual (MCIGE) que integró las geoformas estructurales
identificadas en el tesauro, las instituciones y libros reconocidos. Este modelo fue
sometido a un proceso de elicitación por parte de expertos en el dominio.
La formalización del conocimiento se basó en los principios de la metodología NeOn,
esencialmente en la necesidad de reutilizar recursos ontológicos. Se utilizó el lenguaje
OWL (Web Ontology lenguaje) y el editor de ontologías usado fue Protégé versión 5.0.0.
Como producto principal del primer objetivo específico, se obtuvo un Marco Conceptual
Integrado (MCI) en el cual se sintetizó, conceptualizó e integró el conocimiento
geomorfológico estructural asociado a la cartografía temática de Colombia. En este marco
conceptual se observan las relaciones, similitudes y diferencias de las unidades
geomorfológicas estructurales mencionadas en libros reconocidos, SGC, IDEAM e IGAC.
El conocimiento sintetizado en el MCI, se formalizó obteniendo como resultado la red
ontológica GeomorphOntology. Esta herramienta informática fue el resultado de formalizar
conocimiento desde cero y de reestructurar, enriquecer e integrar las ontologías ENVO
(Environment Ontology), SWEET (Semantic Web for Earth and Environmental
Terminology) y PATO (Phenotype And Trait Ontology).
GeomorphOntology se convierte en un primer esfuerzo por armonizar semánticamente el
ambiente morfogenético estructural, a través de la definición formal de los términos
plasmados en el MCIGE y las relaciones entre ellos. Con esta herramienta se logró mejorar
la pobre y rudimentaria modelización, escasa formalización Semántica y el limitado o nulo
número de relaciones entre conceptos, que se presentan en las formas más comunes de
estructuración de información geográfica.
20 Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la
cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología.
1. CAPÍTULO I: Marco teórico
Carvajal (2012) manifiesta que los avances tecnológicos y la necesidad global de
intercambiar conocimiento, ha despertado la necesidad de estandarizar procesos y
metodologías dentro de las diferentes ciencias del saber. Esto facilitaría en gran parte que
el contenido de la información intercambiada, sea entendido de la misma manera, ya sea
utilizando lenguaje natural, lenguaje gráfico y/o lenguaje formal informático3 (Bittner et al,
2005).
En la actualidad los procesos de intercambio de información son cada vez más complejos,
a pesar de haber logrado grandes avances en la interoperabilidad sintáctica y estructural.
Esta complejidad se ve agravada por la heterogeneidad semántica de la información
geográfica (Ouksel et al., 1999), que es definida por Yeung et al., (2007) citado por Vilches
(2011) como las inconsistencias entre fenómenos del mundo real y su correspondiente
representación formal en aplicaciones SIG.
La inconsistencia mencionada en el párrafo anterior limita la interoperabilidad semántica,
que es considerada por varios autores como una de las más útiles en el contexto de la
integración de conocimiento geográfico. De esta forma se puede concluir que para
conseguir este tipo de interoperabilidad se necesita especificar de manera correcta la
semántica de la terminología del dominio geográfico.
3 Estos lenguajes son denominados por Thomas Bittner y Maureen Donnelly (2005), en su artículo “Ontology
and semantic interoperability”, como los medios para comunicar información espacial.
Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la
cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología.
21
En el contexto del entendimiento e integración se usan las ontologías para la armonización
semántica de conocimiento. Estas herramientas informáticas permiten definir formalmente
el conjunto de términos enmarcados dentro de un dominio, y las relaciones que tienen
entre ellos. Existen diversas metodologías para la construcción de ontologías, entre éstas
están las propuestas de Uschold y King, Gruninger y Fox, proyecto KACTUS, NeOn,
METHONTOLOGY y otras, las cuales ven la adquisición de conocimiento como un
proceso que permite obtener conceptualizaciones compartidas.
Esta investigación aborda temas asociados a la Interoperabilidad semántica de
conocimiento geomorfológico, Ontologías y adquisición del conocimiento. La figura 1
articula estas temáticas en el contexto del presente trabajo de maestría.
Figura 1. Temas centrales del trabajo de investigación.
22 Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la
cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología.
1.1 Interoperabilidad semántica de conocimiento geomorfológico
La ISO/TC 211 - Información Geográfica y Geomática, manifiesta que uno de los
principales problemas de los datos espaciales es el bajo nivel de interoperabilidad. Esta
problemática es atendida cada vez más, con mayor atención, debido a la creciente
necesidad de reutilizar, integrar y analizar datos de diversas fuentes (Sheth, 1999).
Se entiende por interoperabilidad la habilidad que tienen los sistemas informáticos para
intercambiar información entre ellos. Harvey et at., (1999), reconoce que este concepto es
un nuevo paradigma relacionado con la unión de sistemas informáticos heterogéneos, que
facilita el uso eficiente de los recursos.
Vilches (2011) considera que dos sistemas alcanzan la interoperabilidad, si son
interoperables de forma sintáctica, estructural y semánticamente. Diferentes
investigadores coinciden en afirmar que para aumentar los bajos niveles de
interoperabilidad, se debe profundizar en el tema de la heterogeneidad semántica y en la
formalización de conocimiento compartido, así como se ha logrado avanzar en el tema de
la heterogeneidad estructural y sintáctica.
La interoperabilidad semántica es definida como aquella que está encargada de “asegurar
que el contenido de la información (significados) intercambiada sea entendida de la misma
manera por cualquier sistema” (Sheth, 1999). Una limitante de este tipo de
interoperabilidad es la heterogeneidad semántica la cual aparece de forma habitual
cuando:
No existe una base de definiciones compartidas (heterogeneidad cognitiva), para
fenómenos geográficos que se encuentran en diferentes repositorios de datos.
Existencia de fenómenos similares semánticamente, que son nombrados de forma
diferente debido a las visiones especificas del mundo, influenciadas por variables
culturales (heterogeneidad designativa).
Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la
cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología.
23
En el dominio de la geomorfología autores como Dehn et al., (2001) manifiestan que la
definición, parametrización y modelamiento de la forma del relieve, así como la
terminología usada, se han ajustado a los requerimientos de las diferentes disciplinas, y
por lo tanto son fuertemente divergentes. Como resultado la representación de las
geoformas no son compatibles y requieren frecuentes revisiones y adaptaciones, lo cual
dificulta el intercambio de datos e información entre investigadores.
El uso de un término geomorfológico por diferentes disciplinas, la transformación de un
término hacia o desde una lengua extranjera y la influencia de particularidades de grupos
lingüísticos (Mark et al., 2007), han facilitado la heterogeneidad semántica. Por ejemplo
algunos investigadores utilizan el término “slope” y otros “Hillslope” para un mismo objeto
geográfico, lo cual se agudiza si se tiene en cuenta que ningún libro proporciona una
definición fundamental del término ladera (Bishr, 1998). Autores como Smith and Mark
(2003), Smith and Varzi (2000), Mark and Smith (2004) y Mark and Sinha (2006),
manifiestan que los términos Montaña y Colina, y otros asociados presentan
ambigüedades a la hora de diferenciarlos.
En el dominio geomorfológico existen otros aspectos importantes que agudizan el
problema de interoperabilidad semántica, entre estos las ambigüedades de los diferentes
niveles de granularidad y las ordinalidades geomorfológicas (Straumann, 2009), así como
la clasificación de geoformas basadas en conocimientos individuales (Eisank et al., 2011).
Interpretando las palabras de Vilches et al., 2009, se entiende que el logro de la
interoperabilidad está sujeto a la previa armonización semántica de la información
geográfica. Para lograr esta armonización se le debe dar solución a temas mencionados
anteriormente y que los autores sintetizan en 1) heterogeneidades de vocabularios y bases
de datos, 2) ambigüedades del lenguaje, diferencias semánticas y variedad idiomática, y
3) problemas asociados a las formas de estructuración.
Teniendo en cuenta lo mencionado en el párrafo anterior, se entiende que los conceptos
de un dominio geográfico están armonizados semánticamente si:
24 Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la
cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología.
Son el resultado de un proceso científico que redujo las heterogeneidades de
vocabularios mediante la conformación de uno que tenga carácter de común,
integrado y compartido.
Se hayan disminuido las ambigüedades del lenguaje natural y diferencias
semánticas del vocabulario a través de la definición formal en lenguaje ontológico.
La forma de estructuración, en el que se encuentren los conceptos, ofrezcan la
posibilidad de crear descripciones ricas en conocimiento y de formalizar las
relaciones entre ellos (Vilches et al., 2009).
Vilches (2011) manifiesta que en el contexto de la interoperabilidad semántica la propuesta
se centra en la utilización de una conceptualización compartida y aceptada, con el fin de
evitar dificultades a la hora de entender significados en los procesos de intercambio de
información, lo cual es una característica fundamental de lo que proponen las ontologías.
1.2 Ontología
Bernabé et al., (2008) manifiestan que “la interoperabilidad será difícilmente alcanzable
sino se establece un cuerpo básico (vocabularios comunes y compartidos) en el que los
distintos agentes que intervienen en el territorio estén de acuerdo sobre los propios
contenidos (conceptos) del mismo”. Atendiendo a lo anterior esta sección se centrará en
las ontologías como herramientas de la inteligencia artificial que armoniza semánticamente
los conceptos consensuados del conocimiento geográfico (términos básicos y las
relaciones entre estos).
En la literatura, diferentes investigadores aciertan en decir que hay muchas definiciones
de ontología, pero que una de la más utilizada es la propuesta por Gruber (1995), quien
manifiesta que “La ontología es una especificación explicita de una conceptualización”.
Sánchez et al., (2012) además de la anterior definición, resalta la de Guarino (1998) quien
definió la ontología como un “producto de ingeniería consistente en un vocabulario
específico usado para describir una realidad más un conjunto de asunciones relacionadas
con el significado del vocabulario”.
Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la
cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología.
25
Mejía (2011), le da gran relevancia a la definición que da Gruber (1995), escrita en el
párrafo anterior; y hace visible que ésta ha sido modificada y fusionada. Esta investigadora
cita a Studer et al., (1998) quien definió de la siguiente manera:
“Una ontología es una especificación formal explicita de una conceptualización
compartida”.
Además define:
Conceptualización: Modelo abstracto de algún fenómeno en el mundo, el cual pretende
identificar los conceptos relevantes de ese fenómeno.
Explicita: los conceptos utilizados, y las definiciones de su uso están explícitamente
definidos.
Formal: la ontología debe ser entendida por uno o más sistemas sin la intervención
humana.
Compartida: una ontología captura conocimiento consensuado, es decir, que no es
privado de algún individuo, sino aceptado por un grupo.
Aguilar et al., (2009) exponen como las ontologías, formalizando el conocimiento
geográfico, ayudan a que la búsqueda de información por parte de diferentes usuarios
tenga resultados que apunten directamente a la necesidad. Fernández (2009) manifiestan
que el uso de ontologías facilitan la interoperabilidad entre dos o más sistemas,
proporcionando una comprensión común de un domino determinado.
Villegas (2008), en su investigación “Identificación de conceptos geomorfológicos en
modelos digitales de elevación”, menciona que las ontologías se componen de conceptos,
relaciones, funciones, instancias y axiomas (reglas de restricción):
Conceptos: ideas centrales del dominio que se quieren formalizar.
Relaciones: constituyen la interacción entre conceptos centrales de un dominio
específico. El conjunto de estos enlaces forman la taxonomía.
Funciones: relación que permite identificar un elemento, considerando a otros
elementos de la ontología.
26 Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la
cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología.
Instancias: son aquellas que permiten representar objetos particulares de un
concepto.
Axiomas: teoremas que restringen las posibles relaciones de los elementos de una
ontología.
Las ontologías suelen agruparse siguiendo diferentes razones. Sánchez et al., (2012)
manifiesta que la comunidad científica se basa para esto en los siguientes criterios:
contenido, volumen y tipo de estructura, grado de dependencia y riqueza semántica de
su estructura interna. Bullinger (2008) citado por Mejía (2011) propone una clasificación
basada en tres ejes: tema, nivel de formalidad y grado de expresividad. De acuerdo al tema
de contenido las ontologías se pueden agrupar de acuerdo a seis propositos: alto nivel,
generales, de dominio, de tareas, de aplicación y de representación del conocimiento.
Ontologías de alto nivel: Barchini et al., (2006) las define como aquellas que
describen conceptos muy particulares y que no son propios de un solo dominio.
Ontologías generales: Mejía (2011) las define como aquellas que representan el
conocimiento de sentido común que es reutilizable en otros dominios.
Ontologías de dominio: Vilches (2011) son aquellas que definen los conceptos
que son específicos de un área del conocimiento.
Ontologías de tareas: “describen métodos o tareas genéricas para resolver un
problema general que puede ser aplicado a diferentes contextos” Mejía (2011).
Ontologías de aplicación: “describen conceptos que dependen tanto de un
dominio como de una tarea en particular, los cuales frecuentemente son
especializaciones de ambas ontologías” (Barchini et al., 2006).
Ontologías de representación del conocimiento: “explican las
conceptualizaciones que subyacen de los formalismos de representación del
conocimiento” Mejía (2011).
Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la
cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología.
27
El proyecto NeOn4 que tiene como objetivo mejorar la capacidad de manejar múltiples
ontologías en red, muestra en el documento NeOn Methodology for Building
Contextualized Ontology, los siguientes tipos de ontologías (Suárez-Figueroa et al., 2008):
Ontologías individuales: son aquellas que no tienen ninguna relación con otras
ontologías (Figura 2-a).
Ontologias individuales interconectadas: si existe entre ellas algún tipo de
relación ad-hoc dependiente del dominio (Figura 2-b).
Redes de ontologías: se dice de una red ontológica si es necesario expresar
metarelaciones entre la ontología que se creara y ontologías existentes y
disponibles en la web, o metarelaciones entre la ontología que se creara y sus
componentes (Figura 2-c y 2-d).
Figura 2. Ejemplo gráfico de ontologías individuales, ontologías individuales interconectadas y
redes de ontologías. Tomado de Suárez-Figueroa et al., (2008).
4 “Neon es un proyecto que involucra a 14 socios europeos y co-financiado por el Sexto Programa Marco de la Comisión Europea bajo el número de concesión IST-2005-027.595”. http://www.neon-project.org/nw/Welcome_to_the_NeOn_Project
28 Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la
cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología.
En el contexto de la construcción de ontologías existen varias metodologías que han sido
el resultado del creciente interés de los investigadores. Entre éstas se encuentran:
Metodología propuesta por Uschold y King.
Metodología propuesta por Gruninger y Fox.
Metodología propuesta a partir del proyecto KACTUS.
Metodología basada en la ontología SENSUS.
Conceptual model (CM).
Melting point (MP).
Neon.
On-To-Knowledge.
DILIGENT
Methontology.
Poveda (2009), manifiesta que las metodologías más completas para la construcción de
ontologías son las últimas tres mencionadas, esta afirmación la comparten autores como
Vilches (2011). Sin embargo el primer investigador aclara que su funcionalidad es más
acentuada para ontologías individuales, sobresaliendo carencias relacionadas con la
construcción de redes ontológicas.
A continuación se describirá la metodología METHONTOLOGY; la cual fue desarrolla por
el Grupo de Ingeniería Ontológica de la Universidad Politécnica de Madrid. Sus actividades
se clasifican en tres grupos principales (Figura 3): Actividades de manejo, Actividades de
desarrollo y Actividades de soporte. En conjunto éstas permiten la construcción de un
modelo ontológico en el nivel de conocimiento (Corcho et al., 2003).
En METHONTOLOGY hay 5 sub-actividades que permiten llevar a cabo el desarrollo de
la ontología (Figura 3), Corcho et al., (2005) las define:
Especificación: “permite determinar por qué se construye la ontología, cuál será su uso,
y quiénes serán sus usuarios finales”.
Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la
cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología.
29
Conceptualización: “se encarga de organizar y convertir una percepción informal del
dominio en una especificación semi-formal, para lo cual utiliza un conjunto de
representaciones intermedias (RRII), basadas en notaciones tabulares y gráficas, que
pueden ser fácilmente comprendidas por los expertos de dominio y los desarrolladores de
ontologías. El resultado de esta actividad es el modelo conceptual de la ontología”.
Formalización: “se encarga de la transformación de dicho modelo conceptual en un
modelo formal”.
Implementación: “construye modelos computables en un lenguaje de ontologías”.
Mantenimiento: “se encarga de la actualización y/o corrección de la ontología, en caso
necesario”.
Figura 3. Actividades de desarrollo de ontologías propuestas por METHONTOLOGY. Tomado de
Corcho et al., (2003).
Suárez-Figueroa (2010), retomando un poco lo de Poveda (2009), demuestra que ninguno
de los enfoques metodológicos en el ambito de la ingeniería facilita la construcción de
redes ontológicas. La investigadora reconoce que Methontology y On-To-Knowledge son
metodologías completas para la elaboración de ontologías individuales, donde recursos
30 Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la
cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología.
ontológicos y no ontológicos preexistentes no juegan un papel reelevante. De igual forma
identifica carencias asociadas a la inexistencia de guias metodológicas detalladas de los
procesos y actividades involucrados en el desarrollo de ontologías.
Teniendo en cuenta lo planteado en el párrafo anterior, nace NeOn como metodología
basada en escenarios, para la construcción de redes ontológicas. Con ésta comenzó un
nuevo paradigma (Suárez-Figueroa, 2010), que se basa en la reutilización y reingeniería
de recursos de conocimiento disponibles, como tesauros, glosarios, bases de datos,
ontologías, etc. Los escenarios considerados son:
Escenario 1 - Desde la especificación de la aplicación: la red ontológica se construye
desde cero, comenzando con la especificación (proposito, alcance, lenguaje de
implementación, objetivo, usos previstos, etc), posteriormente sigue la busqueda de
recursos ontológicos y no ontológicos existentes, conceptualización, formalización e
implementación.
Escenario 2 – reutilización y reingeniería de recursos no ontológicos: se evaluan y
seleccionan los recursos no ontológicos potenciales teniendo en cuenta criterios de
cobertura, precisión y concenso. Posteriormente se transforman a recurso ontológico,
previo proceso de conceptualización.
Escenario 3 - La reutilización de los recursos ontológicos: se utilizan recursos
ontológicos para la construcciòn de la red. En la web existen librerias de este tipo de
insumos, tales como Ontobee5 , Protègè6, Swoogle7 , OBO Foundry8, DAML Ontology9,
etc.
Escenario 4 - La reutilización y re-ingeniería de los recursos ontológicos: se
desarrollan actividades asociadas a la reestructuración de los denominados niveles de
abstracciòn de los procesos de reingenierìa de recursos ontològicos (re-especificación, re-
5 http://www.ontobee.org/ 6 http://protegewiki.stanford.edu/wiki/Protege_Ontology_Library 7 http://swoogle.umbc.edu/ 8 http://www.obofoundry.org/ 9 http://www.daml.org/ontologies/
Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la
cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología.
31
conceptualización, re-formalización y re-implementación), obteniendo ontologias
modificadas de acuerdo a la especificaciòn de requerimientos de la red ontològica.
Escenario 5 - La reutilización y la fusión de los recursos ontológicos: despues de
realizada la identificaciòn y selecciòn de dos o màs recursos ontològicos de un mismo
dominio (escenario 3), se procede a crear una nueva nueva ontologìa con los recursos
seleccionados.
Escenario 6 - Reutilización, la fusión y re-ingeniería de los recursos ontológicos:
este escenario es similar al anterior, pero en este caso los desarrolladores deciden
reorganizar los recursos fusionados.
Escenario 7 - Reutilización de los patrones de diseño de ontologías (ODPs): Se
reutilizan ODPs que se encuentran en repositorios de la web.
Escenario 8 - Reestructuración de recursos ontológicos: en este escenarios se
realizan actividades (podas) que reestructuran recursos ontològicos previamente
seleccionados y que se integraran a la red ontològica.
Escenario 9 - Localización de recursos ontológicos: actividades que buscan adaptar
una ontologìa a otra lengua y cultura.
Según Gomez et al., (2006) el proceso en general de construcción de ontologías, está
conformado por tres etapas: Administración, Desarrollo y Actividades de soporte. La
primera se centra en actividades de planeación que permitan tener un producto
satisfactorio. La segunda se cumple en varias fases: predesarrollo, desarrollo y
postdesarrollo de la ontologías. En la tercera etapa, la cual se da durante todo el proceso
de construcción, se realizan actividades que soportan la adquisición de conocimiento,
evaluación de la posible integración y unión de ontologías existentes, entre otras.
La adquisisción de conocimiento es fundamental dentro del proceso de construcción de la
ontología, teniendo en cuenta que ésta limitará la heterogeneidad cognitiva y designativa
de la información geográfica.
32 Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la
cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología.
En la actualidad se han construido diversas ontologías espaciales, como respuesta a los
beneficios de compartir y capturar la semántica de la información geoespacial. Grupos de
investigaciones como MUSIL, OntoGeo, OntoSpace, Ordnance Survey y SEEK, y
proyectos como SWEET, meanInGs Geobuddies, SWING, etc, reflejan el creciente
acercamiento de la comunidad geográfica a las ontologías. Se cuenta con ontologías
espaciales como hidrOntology, biodiversityOntology, GeoNameOntology,
CovarageOntology, AdministrativeOntology, entre otras. Sin embargo como se mencionó
anteriormente no satisfacen totalmente la necesidad de armonización semántica de
conceptos asociados a la cartografía temática de Colombia, debido a que no cubren en su
totalidad conceptualizaciones globales de este tema. De igual forma muchas de las
ontologías existentes recogen una visión monolingüe (Ingles) de los conceptos asociados
a la cartografía.
1.3 Adquisición de conocimiento En el marco de la globalización, la gestión del conocimiento se ha convertido en una
herramienta indispensable. A nivel mundial se ha creado un interés particular en entender
cómo el conocimiento se crea, se transfiere y se utiliza de manera eficaz; teniendo en
cuenta que ha ocupado un lugar importante en el desarrollo de instituciones sólidas y que
ha sido uno de los cuatro factores necesarios para la creación de riquezas; al lado del
capital, de la tierra y el trabajo (Davenport et al., 1998; Savage, 1991; García 2008).
Los términos conocimiento, información y dato suelen ser utilizados indistintamente, sin
embargo varios autores explican que tienen diferencias significativas asociadas a ordenes
jerárquicos (Rodríguez, 2010). A continuación se describen textualmente las definiciones
que este investigador hace en su artículo “Herramientas informáticas para
la representación del conocimiento”:
“El dato se vincula con un elemento primario referido a hechos o eventos. En
metodología de la investigación, el dato es la observación de un hecho registrado.
No evaluado, no estructurado, no interpretado.”
“Cuando los datos se organizan e interpretan de acuerdo a algún marco conceptual
se pasa del dato a la información. Es decir el dato adquiere una nueva significación
cuando se lo ubica en un contexto referencial (marco conceptual, marco teórico, o
Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la
cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología.
33
simplemente esquema cognitivo). Al producir información se deja el plano de la
exploración y descripción (datos) y se puede ingresar al nivel de la comprensión, la
explicación, la predicción y el pronóstico”.
“El conocimiento se produce cuando se organiza la información de modo reticular.
Es decir, se produce un mapa de la organización compleja del sistema
representado”.
Serradell et al,. (2003) en sus investigaciones sobre la gestión del conocimiento, además
de diferenciar los tres conceptos mencionados anteriormente, subdividen el conocimiento
en Explícito y Tácito, donde el primero puede ser estructurado, almacenado y distribuido,
y el segundo está interiorizado dentro de cada persona sin expresión alguna, lo que
dificulta su almacenamiento en bases de datos y en sistemas de información; sin embargo
se ha avanzado en la captura de este, transformándolo en conocimiento tácito colectivo el
cual se externalizará llegando a ser conocimiento explicito (Figura 4).
Figura 4. Transformación del conocimiento. Tomado de Serradell et al,. (2003).
Se denomina adquisición o gestión del conocimiento, al proceso mediante el cual éste es
capturado a partir de diferentes fuentes. Valencia (2011) reconoce cuatro métodos de
adquisición:
Método del protocolo: se presentan enunciados y se anota el proceso que un
experto sigue para resolver el problema.
Método inductivo: se analiza el proceso que un experto da a una problemática
particular y se replica en la solución de una problemática general.
34 Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la
cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología.
Método experimental: se observa cuidadosamente a un experto cuando está
resolviendo un problema. No se debe intervenir para no influenciar el enfoque.
Método de inmersión: el ejecutor del proyecto de investigación interactúa con el
conocimiento explícito y tácito, con el fin de familiarizarse con éste.
Fernández (2008) manifiesta que después de analizar varias definiciones, se puede
concluir que la gestión del conocimiento “implica establecer un proceso de búsqueda,
acumulación, difusión y uso de conocimiento relevante para una organización”. En la figura
5 se observa como una serie de autores reconocen fases para su adquisición (Fuentes,
2010).
Figura 5. Proceso de gestión de conocimiento según varios autores. Tomado de Fuentes (2010).
Mejía (2011) siendo un poco más explícita, y enmarcando su aporte en el marco de la
inteligencia artificial, manifiesta que en la adquisición de conocimiento hay varios
procesos, y que dos de estos (Elicitación y Validación) son relevantes ya que permitirán
obtener las representaciones explicitas de expertos. De igual forma explica que la
ingeniería de requerimiento ha tratado ampliamente estas dos actividades dentro de un
proceso más general (Figura 6):
Figura 6. Procesos de la ingeniería de requerimiento. Agarwal et al., (2010), tomado de Mejía
(2011).
Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la
cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología.
35
Mejía (2011) define:
Elicitación de requerimiento: “proceso de comunicación entre las partes involucradas y
afectadas en un problema. Las Herramientas para la elicitación son reuniones, entrevistas,
videoconferencias, correos electrónicos y el estudio de documentos existentes”. “Actividad
para capturar el conocimiento que no está en una base de datos de conocimiento sino en
la cabeza de los expertos”.
Análisis del requerimiento: “en esta fase cada requerimiento es analizado a partir del
punto de vista de validez, consistencia y confiabilidad”.
Documentación de requerimiento: “Representación de requerimiento en un formato
consistente”.
Revisión de requerimiento: “proceso de verificación del documento de requerimientos
por parte de expertos y usuarios finales”.
Gestión de requerimiento: “enfoque sistemático para la elicitación, organización y
documentación de los requerimientos del sistema”.
La adquisición del conocimiento es fundamental si se quiere eliminar toda ambigüedad
entre conceptos, que son utilizados indistintamente sin tener en cuenta sus relaciones y
diferencias. Este proceso es esencial si se quiere obtener un marco armonizador
semántico del dominio geográfico. Para lograr esto se deben utilizar métodos que permitan
capturar y validar el conocimiento de expertos, lo cual permitirá la homologación y
entendimiento común.
En el marco del desarrollo de la ingeniería ontológica, Mejía (2011) analizó como las
metodologías para la construcción de ontologías, no profundizan en los procesos
asociados a la gestión del conocimiento. Buscando remediar las debilidades, esta
investigadora realiza una propuesta metodológica denominada ACATGeo (Adquisición de
36 Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la
cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología.
Conocimiento para Aplicaciones Temáticas Geoespaciales), la cual se articula a las
primeras fases del desarrollo de herramientas ontológicas10.
La estructura de ACATGeo se enmarca dentro de los procedimientos de la Ingeniería de
requerimientos. Esta metodología a nivel general permite adquirir, integrar y consensuar
conocimiento procedente de diferentes fuentes, a través de 5 procesos básicos para
alcanzar la armonización del conocimiento (Figura 7). Las actividades contempladas
conllevan a la construcción de un Marco Conceptual Integrado que ha sido elicitado por
expertos del domino.
Figura 7. Procesos y actividades que conforman la metodología ACATGeo. Tomado de Mejía
(2011).
10 Esta investigadora identificó limitaciones del proceso de adquisición de conocimiento en el ámbito de las metodologías para la construcción de ontologías. Resaltó falencias asociadas a la colección y elicitación de conocimiento.
Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la
cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología.
37
2. CAPÍTULO II: Materiales y Métodos
El presente proyecto se configura como una contribución al proyecto de investigación
titulado “Uso de modelos ontológicos para el desarrollo de un aplicativo de
multimedia para docencia en Geociencias” aprobado en convocatoria interna de la
Universidad de Córdoba.
En el marco del proyecto aprobado por la Universidad de Córdoba, se desarrolló un trabajo
de investigación que tuvo como producto el tesauro “Geo-Tes”. En el ámbito del trabajo
de maestría se realizarán aporte al proyecto antes mencionado: 1) se complementará y
ajustará el diccionario, utilizado como eje del tesauro, con base en la cartografía
geomorfológica colombiana del SGC, IDEAM e IGAC y conocimiento explícito en libros y
artículos de geomorfología, 2) se elaborarán los modelos conceptuales a partir del
diccionario de datos, 3) Se validarán los modelos a partir de una metodología de elicitación
de conocimiento y finalmente 4) Se formalizará el conocimiento mediante el desarrollo de
una ontología.
En la Tabla 1 se puede observar que el cumplimiento del objetivo específico 1, de esta
investigación de maestría, se logró con la implementación de la metodología ACATGeo
(Adquisición de Conocimiento para Aplicaciones Temáticas Geoespaciales) la cual fue
propuesta en el marco de la tesis doctoral denominada “Estrategia de interoperabilidad
semántica en el contexto de integración de conocimiento geográfico y ambiental” y el
segundo (2) con el uso de la metodología NeOn (Methodology for Building Ontology
Networks); obteniendo como resultados un Marco Conceptual Integrado (MCI) de
conocimiento geomorfológico estructural y una red ontológica (GeomorphOntology) que
38 Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la
cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología.
formalizó y armonizó semánticamente dicho conocimiento. En los ítems 2.1 y 2.2 se da
una explicación más específica de los procesos metodológicos.
Tabla 1. Marco metodológico para la armonización semántica de conocimiento asociado a
geoformas estructurales, presentes en la cartografía temática de Colombia.
2.1 Implementación de metodología para Adquisición de Conocimiento para Aplicaciones Temáticas Geoespaciales – ACATGeo
A continuación, en la figura 8, se observan cinco procesos y ocho actividades (Color azul)
de ACATGeo utilizados para la adquisición de conocimiento geomorfológico estructural
presente en la cartografía temática de Colombia. De igual forma se muestran los productos
asociados a cada actividad (Color amarillo).
Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la
cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología.
39
Figura 8. Procesos y actividades para adquisición de conocimiento con ACATGeo. Modificado de
Mejía (2011).
El segundo y tercer proceso de ACATGeo, expuesto en la figura 8, permitió modelar
conceptualmente un vocabulario común, integrado y compartido, producto del análisis
comparativo de léxicos heterogéneos, y que se vuelve el primer insumo de la armonización
semántica. Este modelo hace parte de un Marco Conceptual Integrado, en el cual se
centralizó y sintetizó conocimiento geomorfológico estructural. A continuación se describen
cada uno de los procesos contemplados metodológicamente:
2.1.1 Proceso de Inició o Especificación de requerimientos
En este proceso se identificó y describió la necesidad de adquirir conocimiento asociado a
geoformas estructurales, en el marco del desarrollo de una herramienta ontológica. El
producto de salida fue el documento ACATGeo 01-01 (Anexo A). De igual forma se
identificaron interrogantes que se resolverán con la implementación de la ontología, con lo
que se logró tener una aproximación del conocimiento requerido para ello. El producto de
salida fue el documento ACATGeo 01-02 (Anexo B).
2.1.2 Proceso de colección y especificación de conocimiento
En este proceso se recolectó, centralizó y sintetizó el conocimiento explícito en libros y
artículos de geomorfología, que permitió la construcción de un marco teórico asociado a
geomorfología estructural. El producto de salida fue el documento ACATGeo 02-01 (Anexo
40 Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la
cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología.
C), el cual fue ajustado y complementado con documentos técnicos de las instituciones a
nivel nacional, que para el cumplimiento de sus objetivos misionales deben utilizar mapas
de geomorfología:
Propuesta metodológica sistemática para la generación de mapas geomorfológicos
analíticos aplicados a la zonificación de amenazas por movimientos en masa escala
1:100.000 - Documento técnico del Servicio Geológico Colombiano (SGC)
Guía metodológica para la elaboración de mapas de geomorfología a escala 1:100.000 -
Documento técnico del Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales de
Colombia (IDEAM).
Listado de unidades geomorfológicas extraído del Código para los levantamientos de
suelo - Documento técnico del Instituto Geográfico Agustín Codazzi (IGAC).
Construido el marco teórico se procedió a especificar variables asociadas al contexto
espacial y temático que permitieron precisar el conocimiento. El producto de salida fue el
documento ACATGeo 03-01 (Anexo D).
2.1.3 Proceso de síntesis y conceptualización del conocimiento
Construido el marco teórico, se procedió a identificar en éste las geoformas estructurales
que manejan las instituciones y se listaron en el documento ACATGeo 04-01 (Anexo E).
Posteriormente se procedió a modelar las relaciones entre los términos lo cual permitió
obtener un “Modelo Conceptual Integrado de Geoformas Estructurales (MCIGE)”,
incluido en el documento ACATGeo 05-01 (Anexo F).
Para la conceptualización del conocimiento geomorfológico estructural presente en la
cartografía temática de Colombia, se partió de un modelo conceptual generado como base
para la construcción del tesauro “Geo-Tes” que se configuró como producto del proyecto
denominado “Uso de modelos ontológicos para el desarrollo de un aplicativo de multimedia
para docencia en Geociencias” de la Universidad de Córdoba. Este modelo general se
ajustó con base en el marco teórico obtenido del segundo proceso de ACATGeo;
evolucionando a lo que anteriormente se denominó Modelo Conceptual Integrado de
Geoformas Estructurales (MCIGE) (ACATGeo 05-01).
La integración de los documento ACATGeo 02-01, ACATGeo 04-01 y ACATGeo 05-01
permitió la estructuración de un Marco Conceptual Integrado (MCI) el cual, después de
Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la
cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología.
41
un proceso de elicitación, se convierte en el producto principal de la implementación de
ACATGeo (Capítulo 3).
2.1.4 Elicitación de conocimiento
Este proceso tuvo como objetivo la validación del MCI. Se seleccionaron cuatro
profesionales con experiencia en las instituciones que a nivel nacional usan cartografía
geomorfológica a escala 1:100.000 (Documento ACATGeo 06-01 – Anexo G). Se eligió
como método de elicitación la socialización y entrevista no estructurada, el resumen de
este proceso se encuentra en el documento ACATGeo 06-02 (Anexo H).
2.1.5 Validación y ajustes
Terminado el proceso de elicitación se procedió a evaluar la conveniencia de las
recomendaciones dadas por los expertos, con respecto a la objetividad y transversalidad
del MCI (Validación). Posteriormente se realizaron los ajustes pertinentes a los
documentos ACATGeo 02-01, ACATGeo 04-01 y ACATGeo 05-01.
2.2 Construcción de red ontológica como producto de la formalización de conocimiento geomorfológico estructural, asociado a la cartografía temática de Colombia.
La construcción de la red ontológica se basó en los principios de la metodología NeOn,
esencialmente en la necesidad de reutilizar recursos ontológicos, que han sido el resultado
de un gran esfuerzo de adquisición e integración de conocimiento. La formalización se
realizó en el lenguaje OWL (Web Ontology lenguaje) y el editor de ontologías utilizado fue
Protégé versión 5.0.0.
Con esta red ontológica se formalizó y armonizó semánticamente el conocimiento
geomorfológico sintetizado en el MCI, se realizó en tres etapas contenidas dentro de los
escenarios 1, 4 y 9 de la metodología NeOn. Cada una de estas etapas tiene como punto
de partida el Marco Conceptual Integrado, teniendo en cuenta que éste es el producto
principal de la especificación de requerimiento, la especificación de conocimiento y la
conceptualización del mismo (Figura 9).
Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una
ontología.
Figura 9. Etapas para la formalización de conocimiento, en el marco de la reingeniería ontológica.
Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la cartografía
temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología.
Los escenarios seleccionados de la metodología NeOn para la construcción de la red
ontológica permitieron entre otras cosas seleccionar y reestructurar recursos ontológicos
a reutilizar, y adaptar la ontología al lenguaje inglés.
La implementación de la metodología NeOn permitió la armonización semántica del
conocimiento geomorfológico a través de la definición formal, en lenguaje ontológico, de
los conceptos identificados y modelos con ACATGeo. De esta manera se disminuyeron las
ambigüedades del lenguaje natural y diferencias semánticas del Marco Conceptual
Integrado. El desarrollo de los escenarios permitió crear descripciones ricas en
conocimiento y de formalizar las relaciones entre ellos.
A continuación se describe cada uno de los escenarios utilizados:
Escenario 1 - Desde la especificación de la aplicación: la red ontológica se construye
desde cero, comenzando con la especificación (proposito, alcance, lenguaje de
implementación, objetivo, usos previstos, etc), posteriormente sigue la busqueda de
recursos ontológicos y no ontológicos existentes, conceptualización, formalización e
implementación.
Escenario 4 - La reutilización y re-ingeniería de los recursos ontológicos: se
desarrollan actividades asociadas a la reestructuración de los denominados niveles de
abstracciòn de los procesos de reingenierìa de recursos ontològicos (re-especificación, re-
conceptualización, re-formalización y re-implementación), obteniendo ontologias
modificadas de acuerdo a la especificaciòn de requerimientos de la red ontològica.
Escenario 9 - Localización de recursos ontológicos: actividades que buscan adaptar
una ontologìa a otra lengua y cultura.
2.2.1 Selección de recursos de conocimiento.
Este procedimiento está contenido en el escenario 1 y 4 de la metodología NeOn. Se
realizaron búsquedas de conocimiento geomorfológico plasmado en bibliotecas virtuales
de ontologías, tesauros, glosarios, entre otros. La búsqueda y selección de recursos se
44 Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la
cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología.
realizó teniendo en cuenta criterios de cobertura, precisión, consenso, contenido y
granularidad.
2.2.2 Reutilización y reingeniería de recursos ontológicos.
Este procedimiento está contenido en el escenario 4 de la metodología NeOn. Los recursos
ontológicos seleccionados fueron sometidos a procesos de generalización (eliminación de
clases) y enriquecimiento semántico, como parte de la ruta de re–conceptualización, en
el marco de la reingeniería ontológica.
Con la reingeniería se buscó la modificación de los recursos seleccionados de la web, con
el fin de que las clases y subclases se ajustaran a los conceptos geomorfológicos
estructurales identificados en el MCI.
2.2.3 Construcción de la red ontológica.
Algunas actividades de esta etapa están contenidas en el escenario 1 y otras en el 9 de la
metodología NeOn. Las ontologías reestructuradas en la etapa anterior no cubren en su
totalidad los conceptos identificados en el MCI, por lo tanto se realizó una formalización
complementaria, que al integrarse refleja todo el conocimiento conceptualizado.
Finalmente se realizó la documentación a nivel de ontología, de clases y propiedades, en
el idioma español e inglés.
Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la
cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología.
45
3. CAPITULO III: Marco Conceptual Integrado (MCI) de conocimiento geomorfológico
estructural asociado a la cartografía temática de Colombia.
3.1 Estructura del MCI
El conocimiento necesario para la armonización semántica de geoformas estructurales
asociadas a la cartografía temática de Colombia, se analiza teniendo en cuenta cinco
elementos principales (Figura 10): 1) Modelo conceptual general de geoformas
estructurales, 2) Geoformas en mapas analíticos aplicados a la zonificación de amenaza
por movimientos en masa a escala 1:100.000, del Servicio Geológico Colombiano (SGC),
3) Clasificación de unidades geomorfológicas a escala 1:100.000, del Instituto de
Hidrología, meteorología y Estudios Ambientales (IDEAM) y 4) Unidades geomorfológicas
(relieve/modelado) utilizadas para los estudios generales de suelo y zonificación de tierras
– 1:100.000 –, del Instituto Geográfico Agustín Codazzi (IGAC). Cada elemento tiene
asociado un referente teórico, glosario o listado de términos y modelo conceptual o de
clasificación de geoformas. 5) Finalmente se presenta un Modelo Conceptual que integra
las geoformas estructurales de las tres instituciones (Anexo F).
Este Marco Conceptual Integrado (MCI) fue sometido a un proceso de elicitación,
validación y ajuste, el cual se describió en el anexo G y H de este documento.
46 Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la
cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología.
3.2 Modelo conceptual general de geoformas estructurales
3.2.1 Referente teórico
Diversos autores utilizan la frase geomorfología estructural con dos connotaciones
geomorfológicas diferentes (Twidale y Romaní, 2005). Una, que engloba geoformas
resultantes de procesos endógenos (modelados tectónicos) sumadas a aquellas que
deben su forma a la relación de la estructura de la roca, su litología y procesos erosivos;
otra que se hace cuando hablan de modelados que deben su carácter solamente a la
estructura (Gutiérrez, 2008).
Figura 10. Elementos que constituyen el MCI.
En la figura 11, se puede observar un modelo conceptual de la primera connotación de la
frase geomorfología estructural (Cuadrante color rojo), la cual reúne Modelados
estructurales y Modelados tectónicos. Dentro de éste se puede encontrar la relación con
la segunda connotación (Cuadrante color verde), si analizan la subdivisión del primer
modelado.
Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la
cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología.
47
Figura 11. Geomorfología estructural según Gutiérrez (2008) – Elaboración propia.
En la figura 12 se observa como Zinck (2012) asocia la primera connotación de
geomorfología estructural (Cuadrante color rojo) a lo que él denomina “Geoformas
mayormente controladas por la estructura geológica”, las cuales están conformadas por
geoformas estructurales propiamente dichas, geoformas volcánicas y geoformas cársticas.
En esta subdivisión, el cuadrante de color verde hace referencia a la segunda connotación
mencionada anteriormente.
Figura 12. Geomorfología estructural según Zinck (2012).
El Modelo conceptual general de geoformas estructurales, considerado como el primer
elemento del MCI, tuvo como base lo conceptualizado para el desarrollo del tesauro Geo-
Tes, en el marco del proyecto “Uso de modelos ontológicos para el desarrollo de un
aplicativo de multimedia para docencia en Geociencias” (Anexo I). El modelo base del
tesauro se modificó obteniendo como resultado un modelo con términos utilizados por
diferentes autores para caracterizar geoformas que deben su carácter principalmente a la
estructura de la roca (segunda connotación); y organizarlas basados en un sistema de
clasificación de disposición tectónica: Aclinal, Monoclinal, Plegado y Fracturado.
48 Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la
cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología.
Las definiciones de las geoformas relacionadas a continuación se encuentran en un
glosario de términos incluido en páginas posteriores. No son listados definitivos y
exhaustivos, sino de geoformas que comúnmente se encuentran en textos reconocidos de
geomorfología.
3.2.1.1 Relieve Aclinal
En este tipo de relieve se incluyeron geoformas que se desarrollan sobre roca sedimentaria
estratificadas que no han sido afectadas intensamente por la tectónica, lo cual ha permitido
una disposición relativamente horizontal. Huggett (2007), manifiesta que estas estructuras
tienen características muy particulares después de que han sido levantadas por fuerzas
endógenas, que las hacen sobresalir en el paisaje.
En el modelo conceptual, dentro del relieve aclinal, se incluyeron tres geoformas que están
estrechamente relacionadas, como son Meseta, Mesa, Cerro testigo. Ahnert (1998)
menciona que una Mesa (Table mountain) es un remanente de una Meseta (Tableland),
sin embargo son más o menos simétricas en su sección transversal y ambas se encuentran
a una altura superior de las tierras bajas que la rodean. Otros autores de igual forma dejan
entrever que la diferencia de estas dos unidades radica en la longitud de la superficie
estructural, lo cual se ha prestado para un uso indistinto de términos. Autores como Zinck
(1988) en su clasificación de tipos de relieve y modelado, los considera sinónimos y
Meccchia et al., (2014) utiliza ambos términos, en su investigación, para referirse a su área
de estudio.
El Cerro testigo, al igual la Meseta y la Mesa, está constituidos por tres elementos, como
son una superficie estructural, un escarpe y un talud. Sin embargo el cerro se diferencia
de las otras ya que la longitud de la capa de roca superior es mucho menor; aunque no
hay un criterio consensuado para saber cuándo una unidad se convierte en otra (Migon et
al., 2005). Huggett (2007) considera que el cerro testigo es una pequeña meseta y que el
diámetro máximo de su parte superior plana es menor que su altura, por encima de las
tierras bajas que lo rodean.
3.2.1.2 Relieve homoclinal
En esta parte del modelo se incluyeron geoformas estructurales que reflejan la disposición
monoclinal de una serie de estratos sedimentarios. La diferenciación de las unidades
Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la
cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología.
49
geomorfológicas se hace teniendo en cuenta el grado de buzamiento de la estructura
rocosa y/o la simetría de sus laderas. Este grupo de formas del terreno se pueden
considerar como aquellas, que en el marco de la armonización semántica del
conocimiento, generar más dificultad teniendo en cuenta que no existe una clasificación
consensuada a nivel académico (Gutiérrez, 2008).
Se incluyeron 5 unidades principales: Cuesta, Crestón homoclinal, Cresta homoclinal,
Hogback y Barras homoclinales, teniendo en cuenta que en algunos estudios ambientales
de Colombia, con algún componente geomorfológico, no sintetizan tanto como Van
Zuidam (1985), Simonett (1968) y Birot (1959) citado por Gutiérrez (2008), Huggett (2007)
y Thornbury et al., (1960).
Hay unidades geomorfológicas como la Ladera estructural y Ladera erosional, incluidas en
el modelo, que están asociadas a la cuesta, al crestón homoclinal, a la cresta homoclinal
y al Hogback. La primera es el flanco, que por lo general, coincide con el buzamiento de
los estratos; y la segunda corresponde a la zona escarpada, que normalmente son
empinadas, y que cortan las rocas inclinadas.
Los Flatiron son geoformas triangulares o trapezoidales asociadas a laderas estructurales,
especialmente de Espinazos, pero no exclusivamente. Su desarrollo requiere la alternancia
de periodos donde algunas veces prevalece la acumulación y en otros la erosión (Arazu et
al., 1996; Gutiérrez et al., 2006).
3.2.1.3 Relieve plegado
Se incluyeron geoformas primarias que son el resultado de afloramientos de estratos
sedimentarios gracias al sometimiento de esfuerzos tectónicos compresivos; entre estas
la Montaña anticlinal, la cual es considerada un relieve positivo convexo, y el Valle sinclinal
que es una depresión en forma de artesa. Este tipo de relieves considerado por Zinck
(2012) como “Anticlinal conservado” y “Sinclinal conservado” son modificados por la
erosión dando cabida a las denominadas geoformas derivadas, que de igual forma fueron
incluidas en el modelo teórico: Sinclinal colgado, Anticlinal excavado, Ruz, Comba y Cluse.
Las geoformas derivadas Ruz, Comba y Cluse, son clasificadas por Derruau (1991) como
unidades del relieve jurásico, es decir que están presente es relieves plegados de
50 Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la
cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología.
estructuras simples, en los cuales ha progresado poco el ataque de procesos denudativos
(Figura 13).
El Sinclinal colgado (val colgado) y Anticlinal excavado (Anticlinal vaciado) están
clasificado dentro de relieves plegados invertidos, que son el resultado de procesos
denudativos altamente evolucionados (Figura 13). “Si los ríos se encuentran a un nivel
inferior al de la base de la capa dura del fondo de los sinclinales, se llega a una verdadera
inversión del relieve plegado, ya que los anticlinales, por ensanchamiento de los combes
llegan a ser del todo desfondados; los fondos de los sinclinales se hallan entonces a mayor
altura que los anticlinales vaciados: son sinclinales colgados o val colgados”, (Derruau,
1991, p. 374). A este tipo de geoformas derivadas se les puede identificar laderas
estructurales y erosiónales, ya que su forma incompleta permite clasificar cada uno de sus
flancos como un homoclinal.
Figura 13. Evolución del relieve plegado. Tomado de Derruau (1991).
Además del anticlinal y sinclinal, en la literatura geomorfológica se exponen otras
estructuras formadas en estratos plegados. Una de ellas es el Anticlinal doble o Domo, que
estructuralmente se corresponde con anticlinales que buzan hacia afuera en todas las
direcciones, o con formas creadas por la deformación de rocas suprayacentes debido al
ascenso de materiales plásticos hacia la superficie. Cabe mencionar que existen otros
tipos de domo, como los “Gneiss domes y Granitic domes” que son una gran roca ígnea o
metamórfica aislada en forma de cúpula; este tipo de geoformas pueden ser incluidas, con
algunas dificultades dentro de Relieves Fracturados, y son denominados como tipos de
Inselberg dómicos ó Bornhardts (Centeno, s.f; Roque et al., 1996; Yin, 2004).
Aunque diferentes autores, como Alamo (1994), manifiestan que la palabra Domo es un
término genérico para cualquier relieve en forma de cúpula, en el modelo teórico hace
referencia a un anticlinal doble.
Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la
cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología.
51
3.2.1.4 Relieve fracturado Fallas y diaclasas son los tipos principales de fracturas que se encuentran en las rocas
(Huggett, 2007). La primera es una discontinuidad a gran escala que se da sobre la
superficie por movimientos tectónicos. La segunda son fracturas de dimensiones reducidas
que no generan grandes movimientos, y que se dan por cambios en el volumen del material
rocoso (Allaby y Allaby, 1991).
En el modelo teórico se incluyeron geoformas asociadas a fallas normales, entre estas el
Horst (pilar tectónico), Graben (fosa tectónica), Semi-graben, Valle de rift, Bloque inclinado,
Montaña por inclinación de bloque, Cuenca por inclinación de bloque, Lago de línea de
falla, Escarpe de falla, Escarpe de línea de falla y Faceta de falla. De igual manera se
incluyeron algunas geoformas relacionadas con fallas de desgarre, entre estas Lomo de
presión, Lomo de obturación y Laguna de depresión.
Se reitera que no es una relación definitiva de geoformas asociadas a fallas normales y de
desgarre. Por ejemplo hay autores, como Wesson et al., (1955), que tienen un listado de
geoformas asociadas a desgarres mucho más amplio, e incluye otras como Valles lineales,
Escarpes, Bancos, Fuentes, Canales desplazados y Cordones lineales. Así mismo
Thornbury et al., (1960) incluye Escarpes de línea de falla resecuente, escarpe de línea de
falla obsecuente, escarpe de falla resurrecta, escarpe de línea de falla resurrecta, entre
otros; asociadas a fallas normales.
Dentro del relieve diaclasado se incluyeron los Bornhardts y Tors, como tipos de Inselberg
(Montes islas). Estos relieves son considerados por algunos autores como residuales
aislados (Twidale, 1968), sin embargo dentro del modelo teórico son unidades diferentes
a las geoforma que tienen esa connotación, por ejemplo “Cerros testigos” del relieve
aclinal.
En la tabla 2, 3, 4 y 5 se centralizan los términos utilizados por diferentes autores para
describir geoformas estructurales.
Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una
ontología.
Tabla 2. Relación de términos utilizados por diferentes autores, asociados a relieves monoclinales.
Tabla 3. Relación de términos utilizados por diferentes autores, asociados a relieves plegados.
Autores Términos utilizados por diferentes autores - Relieve plegado
Montaña anticlinal Valle sinclinal Sinclinal colgado Anticlinal excavado Domo Ruz Comba Cluse
Van Zuidam, 1985. Anticlinal Sinclinal Valle anticlinal Dome
Huggett, 2007. Anticlinal Sinclinal Sinclinal encaramado Valle anticlinal Domo
Zinck, 2012 Monte Valle Sinclinal colgante Anticlinal excavado Ruz Comba Cluse
Thornbury, 1954. Sierra Anticlinal Valle sinclinal Sierra sinclinal Valle anticlinal Domo
Ahnert, 1998 Anticlinal Sinclinal Domo
Gutiérrez, 2008 Montes Valles Sinclinal colgado Anticlinal desventrado Ruz Comba Cluse
Derruau, 1991 Anticlinal Sinclinal Sinclinal colgado Anticlinal vaciado Domo Ruz Combe Cluse
Autores Términos utilizados por diferentes autores - Relieve monoclinal
Barra homoclinal Hogback Cresta homoclinal Crestón
homoclinal Cuesta Ladera estructural Ladera erosional Flatiron
Van Zuidam, 1985. Dique como cresta Espinazo Cuesta Espalda de la pendiente Cara de la pendiente
Huggett, 2007. Espinazo Cresta homoclinal Cuesta Dip slope Escarpa Plancha
Zinck, 2012 Barra Hogback Crestón Cuesta Reverso de relieve Frente de relieve Flatiron
Thornbury, 1954. Hogback Cresta homoclinal Cuesta Pendiente estructural Escarpa
Ahnert, 1998 Espinazo (Hogback)
Crestas homoclinales
(Homoclinal ridges) Cuesta
Espalda de escarpe (Back scarps)
Frente de escarpe (Front scarps)
Chevrons (Flatirons)
Gutiérrez, 2008 Barras Hogback Cuesta Dorso de cuesta Frente de cuesta Chevrons
Derruau, 1991 Hog's back Cuesta Reverso cuesta Frente de cuesta
Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la
cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología.
53
Tabla 4. Relación de términos utilizados por diferentes autores, asociados a relieves fracturados.
Autores
Términos utilizados por diferentes autores - Relieve fracturado
Horst Graben Valle de
Rift Lomo de presión Lomo de obturación
Laguna de depresión
Bloque inclinado Montaña por inclinación de
bloque
Van Zuidam, 1985.
Pilar tectónico Fosa tectónica Valle Rift
Huggett, 2007. Pilar tectónico Fosa tectónica o Valle de
rift
Crestas de obturación ò lomo de obturación
Lagunas de depresión
Bloques inclinados Montañas por inclinación de
bloque
Zinck, 2012 Pilar tectónico Fosa tectónica Bloque de falla monoclinales
Thornbury, 1954. Pilar tectónico Fosa tectónica Cresta de presión Bloque inclinado Montaña de bloque inclinado
Ahnert, 1998 Pilar tectónico Fosa tectónica Montañas de bloques fallados
Gutiérrez, 2008 Lomas de presión Lomas de obturación
Derruau, 1991 Bloque monoclinal
Continuación Tabla 4. Relación de términos utilizados por diferentes autores, asociados a relieves fracturados.
Autores
Términos utilizados por diferentes autores - Relieve fracturado
Cuenca por inclinación de bloque
fault-line lake Escarpe de falla Escarpe de línea de falla Faceta de falla Inselberg Bornhardt Tors
Van Zuidam, 1985. Escarpe de falla Escarpe de línea de falla
Huggett, 2007. Cuenca por inclinación de
bloque Lago de línea de
falla Escarpe de falla
Escarpes de línea de falla
Facetas triangulares Inselberg Bornhardt Tors
Zinck, 2012. Escarpe de falla Escarpe de línea de falla
Thornbury, 1954. Cuenca de bloques
inclinados Escarpe de falla Escarpe de línea de falla Faceta triangular
Ahnert, 1998. Escarpe de falla Escarpe de línea de falla
Gutiérrez, 2008. Escarpes de
falla Escarpe de línea de falla
Facetas triangulares de falla / Facetas trapezoidales de falla
Derruau, 1991. Escarpe de falla Escarpe de línea de falla Facetas trapezoidales
Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la cartografía
temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología.
Tabla 5. Relación de términos utilizados por diferentes autores, asociados a relieves aclinales.
Autores
Términos utilizados por diferentes autores - Relieve Aclinal
Meseta Mesa Cerro testigo
Van Zuidam, 1985. Mesetas o Mesas Controladas estructuralmente
Huggett, 2007. Meseta Mesa Butte
Zinck, 2012 Mesa, Meseta
Thornbury, 1954. Mesetas estructurales Mesa
Ahnert, 1998. Mesetas Mesas
Gutiérrez, 2008 Mesas
Derruau, 1991 Coteau Mesa o Muela Cerro testigo
3.2.2 Glosario de términos asociados al modelo conceptual general
A continuación se presenta un glosario términos geomorfológicos estructurales, que
facilitaron la elaboración del modelo conceptual teórico, los cuales fueron extraídos de
autores reconocidos (Tabla 6, 7, 8 y 9), en el marco del proyecto de la Universidad de
Córdoba.
Tabla 6. Glosario de términos geomorfológicos estructurales de relieve aclinal.
Relieve Geoforma Definición Sinónimo Fuente
Aclinal
Mesa
Una geoforma de cima plana, aislada, constituida por rocas estratificadas de bajo buzamiento a horizontales, que se forman por la erosión fluvial y el retroceso de las pendientes. La cima de la mesa tiene un área más amplia que la altura del escarpe que la limita. Las mesas son más comunes en las regiones áridas y semiáridas.
Mesa estructural, páramos, alcarrias, plataformas estructurales, platforms, table mountain
Goudie, 2014; Schoeneberger et al., 1998.
Meseta
Un área relativamente plana de gran extensión y elevación; específicamente un territorio considerablemente elevado sobre los terrenos bajos adyacentes, el cual comúnmente está limitado, al menos en un lado, por un descenso abrupto.
Altiplano, planalto, Altillanura (Villota), tablelands, meseta estructural
Schoeneberger et al., 1998.
Cerro testigo
Colina o montaña aislada de cima plana con pendientes relativamente empinadas y talud; y caracterizada porque el ancho de la cima es menor que el alto de los escarpes que la limitan. Por lo general coronada por una capa de roca resistente que representa un remanente de erosión esculpido en rocas dispuestas horizontalmente.
Muela, mogote, outlier, Schoeneberger et al., 1998.
Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la
cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología.
55
Tabla 7. Glosario de términos geomorfológicos estructurales de relieve homoclinal.
Relieve Geoforma Definición Sinónimo Fuente
Homoclinal
Ladera erosional
La pendiente más pronunciada de una cuesta o homoclinal que mira en dirección opuesta al buzamiento de los estratos (corta los estratos).
Face slope, frente de la cuesta, scarp face, escarpment,
Schoeneberger et al., 1998.
Cuesta
Relieve positivo de laderas asimétrica cuyo tope son estratos de roca resistente que buzan suave a moderadamente, por lo general menor a 10 grados. Es un tipo de homoclinal producido por erosión diferencial de rocas débiles y resistentes interestratificadas. La cuesta tiene una pendiente larga y suave por un lado (ladera o pendiente estructural) la cual coincide generalmente con el buzamiento de los estratos, y en el lado opuesto tiene una pendiente relativamente corta y abrupta como un escarpe que corta las rocas inclinadas.
Schoeneberger et al., 1998.
Barras homoclinales
Sistemas de lomas paralelas semejantes a diques geológicos, separadas por depresiones excavadas por la escorrentía.
Razorback, dike ridges, dike like ridge, cresta homoclinal abrupta, cuchilla, cuerda, crestas de diques
Villota, 2005.
Ladera estructural
Una pendiente de la superficie terrestre, aproximadamente conforme y determinada por el buzamiento de la secuencia estratigráfica subyacente (ejemplo la superficie larga y suavemente inclinada de una cuesta)
Pendiente estructural, structural backslope, backslope, dorso de la cuesta, reverso de cuesta (IGAC), ladera estructural de cuesta, ladera de buzamiento.
Schoeneberger et al., 1998.
Flatiron
Una faceta triangular producida por drenajes espaciados regularmente que cortan la dirección de los estratos de forma ortogonal sobre ladera estructural (especialmente, pero no exclusivamente, en un hogback o espinazo).
Chevron, viga, plancha,ramp scarp, caballete
Huggett, 2007.
56 Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la
cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología.
Continuación Tabla 7. Glosario de términos geomorfológicos estructurales de relieve homoclinal.
Relieve Geoforma Definición Sinónimo Fuente
Homoclinal
Espinazo
Homoclinal conformado por un conjunto de crestas alineadas, intercaladas por depresiones o valles. Presenta de forma frecuente una sección transversal simétrica, aunque no es exclusivo. Su origen se relaciona con la erosión diferencial de secuencias de rocas estratigráficas blandas y resistentes, de alto buzamiento.
Lomo de cerdo, Hogback, Hog´s Back
Goudie, 2014; Villota, 2005.
Cresta homoclinal
Es un homoclinal formado por estratos moderadamente buzantes con sección asimétrico. Una cresta homoclinal es más abrupta que la cuesta y menos abrupta que un hogback.
Strike ridge Huggett, 2007; Schoeneberger et al., 1998.
Crestón homoclinal
Lomas o sierras agudas o subagudas que sobresale de las colinas y relieves plegados circundantes, con laderas estructurales de buzamiento entre 8 y 25 grados. El perfil transversal es asimétrico.
Villota, 2005.
Tabla 8. Glosario de términos geomorfológicos estructurales de relieve plegado.
Relieve Geoforma Definición Sinónimo Fuente
Plegado
Montaña anticlinal
Relieve positivo convexo como una montaña o colina o grupos de ellos. Está formado por rocas sedimentarias plegadas con estructura anticlinal. La parte superior de las montañas, la cresta sigue tendencia similar a la del eje de pliegue y las superficies de ambos flancos corren paralelas a la inclinación de los estratos subyacentes de roca.
Monte, cima estructural, anticlinal, anticlinal conservado, cresta anticlinal, sierra anticlinal, cerro anticlinal, anticlinal ridge, anticlinal crest, mont.
Huggett, 2007; Schoeneberger et al., 1998.
Anticlinal excavado
Geoforma asociada a rocas sedimentarias en la cual una cresta anticlinal ha sido erosionada transformándose en un cañón o valle limitado por laderas erosiónales que miran hacia el interior y laderas estructurales que miran hacia fuera.
Anticline valley, valle anticlinal.
Schoeneberger et al., 1998.
Cluse Un valle escarpado que corta transversalmente una cadena de montañas o montaña anticlinal.
Abra Gutiérrez, 2008.
Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la
cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología.
57
Continuación tabla 8. Glosario de términos geomorfológicos estructurales de relieve plegado.
Relieve Geoforma Definición Sinónimo Fuente
Plegado
Comba Una depresión o valle pequeño formado por erosión hídrica de las áreas de charnela de una montaña anticlinal.
Gutiérrez, 2008
Domo
Una elevación suavemente redondeada de límites cercanos a lo circular o elíptico. Estructuralmente son anticlinales que buzan hacia afuera en todas las direcciones, o con formas creadas por la deformación de rocas suprayacentes debido al ascenso de materiales plásticos hacia la superficie. Un domo puede ser pequeño (domo de sal) o de muchos kilómetros de diámetro.
Cúpula Schoeneberger et al., 1998.
Ruz Un pequeño valle fluvial formado en un flanco de una montaña anticlinal.
Gutiérrez, 2008
Sinclinal colgado.
Estructuras sinclinales que ocupan una posición topográfica alta en lugar del relieve normal de valles. Su génesis se relaciona con la erosión de zonas adyacentes especialmente de montañas anticlinales.
Sierra sinclinal, colinas sinclinales, perched syncline, sinclinal colgante, cresta sinclinal, hanging synclinal
Gutiérrez, 2008; Thornbury, 1954.
Valle sinclinal.
Una depresión, cubeta o valle desarrollado sobre una secuencia de rocas sedimentarias plegadas con estructura sinclinal.
Cubeta sinclinal, sinclinal conservado, Val
Gutiérrez, 2008; Thornbury, 1954.
Tabla 9. Glosario de términos geomorfológicos estructurales de relieve Fracturado.
Relieve Geoforma Definición Sinónimo Fuente
Fracturado
Horst
Un bloque alargado que está limitada en ambos lados por fallas normales que se sumergen al interior del mismo. Es una forma estructural y puede o no puede ser expresado geomorfológicamente.
Labio levantado, Pilar tectònico
Goudie, 2014.
Half graben
Alargada depresión o cuenca, limitada en uno de sus lados por una falla normal. En algunos casos se genera una cuenca topográfica.
semi- graben Goudie, 2014.
Escarpe de falla
Una pendiente que coincide con la línea de falla
Fault cliff, escarpe de falla primitivo.
Goudie, 2014.
Escarpe de línea de falla
Una pendiente abrupta formada por erosión diferencial a lo largo de una falla, Este escarpe no es directamente el resultado del movimiento tectónico sino que surge después que movimientos de la corteza han cesado y después de que el escarpe de falla original ha sido denudado y nivelado.
Escarpe de falla compuesto
Schoeneberger et al., 1998.
58 Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la
cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología.
Continuación tabla 9. Glosario de términos geomorfológicos estructurales de relieve Fracturado.
Relieve Geoforma Definición Sinónimo Fuente
Fracturado
Graben
Una cubeta o cuenca alargada formada por el hundimiento de un bloque de falla, limitado a ambos lados por fallas normales de alto ángulo que buzan hacia el interior de la depresión.
Bloque hundido, fosa tectonica, fault valley
Schoeneberger et al., 1998.
Lomo de obturación
Relieve positivo que ha sido desplazada lateral, vertical u oblicuamente por una falla activa, bloqueando y/o desviando drenaje.
Colinas de bloqueo, cresta de obturaciòn
Andino, 2009.
Facetas de falla
Superficies de forma triangular o trapezoidal, que se produce cuando los escarpes de un levantamiento a lo largo de una falla se disectan por las corrientes. Se observan distribuidas por todo el mundo con algunas excepciones en zonas muy secas. En realidad, es el resultado de los procesos de degradación y deterioro que actúan sobre un escarpe de falla.
Fault facet
Strak et al., 2011; Densmore et al., 2004; De Polo y Anderson, 2000.
Lomos de presión
Lomo o abombamiento de la superficie del terreno acompañada por plegamiento y fallamiento inverso que ocurre en una curva compresiva del plano de una falla transcurrente, constituyendo una llamada zona de “transpresión”. Las dimensiones pueden variar fuertemente, desde unas decenas de metros a kilómetros, dando lugar a cerros o montañas.
Cresta de presiòn Andino, 2009.
Lagunas de depresiòn
Pequeño cuerpo de agua (estanque, charca) que ocupa una depresión cerrada, formada cuando el movimiento de fallas (Strike-slip fault) recientes causó el hundimiento de una cuña de terreno.
Laguna de hundimiento, laguna de falla
Goudie, 2014.
Valle del Rift
Un valle o graben que se ha formado a lo largo de un estrecho y estrecho canal continental , limitado por fallas normales ; que se separan una respecto a otra, este marca parte de la zona donde el espesor de la litosfera se ha fracturado bajo la corteza terrestre.
Goudie, 2014.
Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la
cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología.
59
Continuación tabla 9. Glosario de términos geomorfológicos estructurales de relieve Fracturado.
Relieve Geoforma Definición Sinónimo Fuente
Fracturado
Bornhardt
Un tipo de inselberg. Cerro de forma dómica, desnudo, de laderas abruptas. Construido de rocas ígneas masivas, las colinas varían en tamaño y forma. Algunos bornhardts destacan de manera aislada o en pequeños grupos, y otros forman cadenas de montañas. Los Bornhardts se forman debido a la diferencia de desgaste y la erosión, en el curso de la cual la roca circundante menos masiva es erosionada, quedando un sector masivo escasamente diaclasado.
Half oranges, domes, matopos, ruwares, morros, dwalas, meias laranjas, demi-oranges, moas,navas, medas, yelmos, monadnocks, peñol, pan de azúcar
Twidale y Romaní, 2005.
Tors
Tipo de inselberg, en forma de bloques, que tiene morfología controlada por sistemas de fracturación. Son Afloramientos de rocas en las cimas o lados de una colina que han sido expuestos a procesos erosivos. Su origen está asociado a procesos de meteorización profunda diferencial que penetra las zonas de fracturación más intensa.
Inselberg de bloques.
Goudie, 2014. Gutiérrez, 2008.
Inselberg Una montaña de la isla. Gran colina residual dentro de una llanura erosionada.
monte isla Goudie, 2014.
Lago de línea de falla
Superficie que se forma en una zona con Falla normal ò dip slip. Se da cuando un escarpe de falla es lanzado y altera un patrón de drenaje.
Huggett, 2007.
3.2.3 Modelo Conceptual General
Como se mencionó anteriormente, con base en la identificación, centralización y definición
de términos utilizados por diferentes autores, se realizó un ajuste a las unidades
geomorfológicas conceptualizadas en el marco del desarrollo del tesauro “Geo-Tes”,
obteniendo como resultado un Modelo Conceptual General, que se considera como un
nivel básico de formalización de conocimiento geomorfológico estructural (Figura 14). Vale
la pena mencionar que en este se encuentran unidades estratégicas para diferentes
autores, las cuales no están asociadas a una escala cartográfica en particular.
Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología.
Figura 14. Modelo conceptual general de geoformas estructurales, ajustado.
Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la cartografía
temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología.
En el modelo conceptual general se pueden observar en color amarillo geoformas que
no están asociadas a escalas próximas a 1:100.000, lo cual implicaría no incluirlas en el
proceso de conceptualización final, ya que por su configuración en el espacio no estarían
relacionadas en la cartografía colombiana a la escala mencionada. En color verde dos
elementos que en la realidad son similares sin embargo en la literatura reconocida son
nombrados de formas diferentes. En color rojo unidades que en los libros, comúnmente,
están asociadas a relieves homoclinales sin embargo en la conceptualización
existe una relación con geoformas plegadas derivadas (Sinclinal colgado y Anticlinal
excavado). En color azul se encuentran dos elementos que para algunos autores son
similares semánticamente pero nombrados de forma diferente (otro ejemplo similar a las
geoformas resaltadas en color verde), lo que es denominado en el marco de la
interoperabilidad semántica como heterogeneidad designativa.
3.3 Geoformas en mapas analíticos aplicados a la zonificación de amenaza por movimientos en masa a escala 1:100.000, del Servicio Geológico Colombiano (SGC).
Conforme a lo establecido en el Decreto Ley 4131 de 2011, el SGC tiene dentro de su
objeto adelantar el seguimiento y monitoreo de amenazas de origen geológico. El Decreto
2703 de 2013 asigna a la Dirección de Geoamenazas de esta institución, entre otras
funciones, dirigir actividades contundentes al estudio de movimientos en masa y proveer
de esta información a la comunidad en general por medio de sistemas de información.
Carvajal et al., (2012) manifiesta que la elaboración y el análisis de mapas
geomorfológicos analíticos se constituyen como insumo básico para la evaluación de
amenazas geológicas, como los movimientos en masa. El SGC, teniendo en cuenta una
propuesta de clasificación con seis jerarquías (Figura 15), realizó el levantamiento de 225
planchas geomorfológicas a escala 1:100.000, cubriendo un área de aproximadamente
200000 hectáreas.
Según la propuesta expuesta en la figura 15, para este levantamiento a escala 1:100.000
debieron tener en cuenta como unidad básica cartografiable la “Unidad Geomorfológica”,
62 Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la
cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología.
definidas textualmente como: “geoforma individual genéticamente homogénea,
generada por un proceso geomórfico construccional o destruccional de un ambiente
geomorfológico particular. Corresponde a los elementos básicos que componen un
paisaje o modelo geomorfológico, los cuales están definidos con criterios genéticos,
morfológicos y geométricos en función de la escala el proceso natural que lo conformó”
(Carvajal et al., 2012).
Figura 15. Esquema de jerarquización geomorfológica propuesto para el levantamiento de mapas
geomorfológicos analíticos, tomado textualmente de Carvajal et al., (2012).
Siguiendo los lineamientos metodológicos del ITC (Verstappen et al., 1991) las unidades
geomorfológicas fueron especificadas y clasificadas en los siguientes ambientes
morfogéneticos: Denudacional, Fluvial, Marino, Eólico, Volcánico, Glaciar – Periglaciar,
Cárstico, Antropogénico y Estructural (Anexo J). El último corresponde a las geoformas
que deben su génesis a la dinámica interna, especialmente a plegamientos y fallamientos.
Las unidades geomorfológicas se espacializaron en un mapa analítico, el cual contiene la
información en orden jerárquico comenzando por La Morfogénesis, Morfología,
Morfometría, morfocronología y parcialmente Morfoestructura. En el ambiente estructural
Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la
cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología. 63
se identificaron 73 unidades geomorfológicas; sus definiciones se encuentran en el Anexo
K.
Al comprar geoformas estructurales del SGC con las entidades del Modelo Conceptual
General, se puede concluir:
Hay unidades geomorfológicas con el mismo nombre a las del modelo, por
ejemplo: Escarpe de línea de falla, Lomo de obturación, Ladera estructural y
Cuesta.
Hay unidades geomorfológicas similares a las del modelo con un nombre diferente,
por ejemplo: Faceta triangular, Lomo de falla, Laguna de falla, Meseta estructural,
Barras homoclinal, Ladera contrapendiente, Sierra anticlinal, Sierra sinclinal,
Plancha, Espinazo, Sierra homoclinal,
Hay unidades geomorfológicas estructurales que no están incluidas en el modelo
teórico, por ejemplo: Ladera de contrapendiente de sierra anticlinal, Ladera
estructural de sierra anticlinal, Ladera de contrapendiente de sierra sinclinal,
Ladera estructural de sierra sinclinal, Ladera de contrapendiente de cuesta, Ladera
de contrapendiente de espinazo, Ladera estructural de cuesta, Ladera estructural
de espinazo, Superficie tabular de meseta, Cornisa estructural, Escarpe de
meseta, Lomos, Lomeríos estructurales, colina estructural, Gancho de flexión,
Espolón, Espolón faceteado, Espolón festoneado, Lomo de falla con faceta
triangular, Cuenca de tracción, Volcán de lodo, Domo diapirico.
3.4 Clasificación de unidades geomorfológicas a escala 1:100.000, del Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales (IDEAM).
El IDEAM dentro de sus funciones contempla obtener, almacenar, analizar, procesar y
divulgar información geomorfológica del territorio colombiano. En el año 2010 realizó, en
cabeza del profesor Antonio Flórez, la zonificación de sistemas morfogénicos a escala
1:500.000, lo cual se constituyó como una herramienta para la gestión sostenible de
recursos naturales (IDEAM, 2010). En el año 2013 desarrolló, en cabeza del profesor Kim
64 Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la
cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología.
Robertson, la Guía metodológica para la elaboración de mapas geomorfológicos a escala
1:100.000, como aporte a la gestión del riesgo (IDEAM, 2013).
El IDEAM teniendo en cuenta la clasificación jerarquizada propuesta en la guía
metodológica (Figura 16), la cual contempla Ambientes morfogenéticos, Subambientes
morfodinámicos y Unidades geomorfológicas, realizó el levantamiento de 18 planchas a
escala 1:100.000.
Figura 16. Jerarquización morfogenética, tomada de IDEAM, (2013).
Siguiendo los lineamiento metodológicos propuestos, las unidades geomorfológicas se
deben organizar en los siguientes ambientes morfogenéticos: Antrópico, Denudacional,
Fluvial, Glacial, Cárstico, Volcánico, Marino-litoral, Eólico, Estructural (Anexo L). El último
hace referencia a zonas con presencia de rocas sedimentarias con diferentes grados de
inclinación y a macizos ígneos – metamórficos no caracterizados por otros ambientes. El
grado de plegamiento de los estratos facilita la formación de tres geoformas clásicas tales
como mesetas, crestas y hogbacks; mientras que la tendencia de las rocas ígneas y
metamórficas tiende a generar Cuchillas con diferentes grados de disección (IDEAM,
2013).
En la tabla 10 se pueden observar las unidades determinadas por procesos
morfodinámicos de agradación y degradación (subambientes morfodinámicos) y las
Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la
cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología. 65
unidades determinadas por el grado de actividad, disección o edad relativa (Unidades
geomorfológicas), que propone IDEAM (2013). Seguidamente en la tabla 11 se muestran
las unidades espacializadas en las 18 planchas levantadas con la guía metodológica.
Tabla 10. Unidades propuestas por IDEAM (2013).
Ambiente morfogenético
1:500.000
Subambientes morfodinámicos
1:100.000
Unidades geomorfológicas 1:25.000
Estructural
Cresta Ladera Estructural
Escarpe estructural
Escarpes tectónicos
Escarpes activos
Escarpes poco activos
Escarpes Inactivos
Domo
Escarpe estructural (Se)
Faceta Faceta con disección incipiente
Faceta con disección moderada
Lomerío
Lomerío con disección leve
Lomerío con disección moderada
Lomerío disectado
Cuchilla ígnea
Cuchilla ígnea con disección leve
Cuchilla ígnea con disección moderada
Cuchilla ígnea disectada
Cuchilla metamórfica
Cuchilla metamórfica con disección leve
Cuchilla metamórfica con disección moderada
Cuchilla metamórfica disectada
Monte Isla Monte Isla
Cuesta Cuesta con disección leve
Cuesta disectada
Espinazo
Barra
Meseta
66 Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la
cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología.
Tabla 11. Unidades espacializadas en las 18 planchas levantadas con la guía metodológicas.
Ambiente morfogenético
1:500.000
Subambientes morfodinámicos
1:100.000
Unidades geomorfológicas 1:25.000
Estructural
Cresta
Cuchilla metamórfica con disección moderada
Cuchilla ígnea con disección moderada
Cuesta
Domo
Escarpe estructural
Espinazo
Faceta Faceta con disección moderada
Lomerío con disección leve
Lomerío con disección moderada
Lomerío disectado
Monte isla
Meseta
Plancha Plancha disectada
Al comparar las unidades de las tablas anteriores con las entidades del Modelo Conceptual
General, se puede concluir:
Hay problemas asociados a heterogeneidad designativa ya que las facetas y las
planchas, geomorfológicamente son un mismo elemento.
Hay unidades geomorfológicas con el mismo nombre a las del modelo, por ejemplo:
Ladera estructural, Cuesta, Domo y Meseta.
Hay unidades geomorfológicas similares a las del Modelo con un nombre diferente,
por ejemplo: Escarpe estructural, Barra, Espinazo, Cresta, Meseta, Monte isla,
Escarpe tectónico, Faceta, Plancha, Plancha disectada.
Hay unidades geomorfológicas estructurales que no están incluidas en el modelo,
por ejemplo: Cuesta con disección leve, Cuesta disectada, Faceta con disección
incipiente, Faceta con disección moderada, Escarpe estructural (Se), Lomerío,
Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la
cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología. 67
Lomerío disectado, Lomerío con disección moderada, Lomerío con disección leve,
Escarpes activos, Escarpes poco activo, Escarpes inactivos, Cuchilla ígnea,
Cuchilla ígnea con disección leve, Cuchilla ígnea con disección moderada, Cuchilla
ígnea disectada, Cuchilla metamórfica, Cuchilla metamórfica con disección
moderada, Cuchilla metamórfica con disección leve y Cuchilla metamórfica
disectada.
3.5 Unidades geomorfológicas utilizadas para los estudios generales de suelo y zonificación de tierras – 1:100.000 –, del Instituto Geográfico Agustín Codazzi (IGAC).
El IGAC, entre otras funciones, debe velar por la generación de conocimiento relacionado
con el levantamiento de suelos y el inventario de tierras del país. Como respuesta a esto
se han desarrollado a nivel departamental y municipal diversos estudios generales de
suelos y zonificación de tierras, que metodológicamente se pueden resumir de la siguiente
manera:
Consecución, revisión y análisis de información secundaria.
Fotointerpretación de geoformas.
Reconocimiento en campo de elementos fotointerpretados, zonas de muestreo y
transeptos; basado en el manual de métodos y especificaciones para estudios de
suelo.
Clasificación taxonómica de suelos.
Elaboración de informes y cartografía.
El levantamiento de geoformas se realiza de acuerdo con el sistema geomorfológico
propuesto por Zinck (1988). Se tiene en cuenta seis órdenes decrecientes: Geo-
estructuras, Ambiente morfogenético, Paisaje geomorfológico, Relieve/modelado,
Litología/facies y Forma de terreno (Tabla 12).
68 Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la
cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología.
Tabla 12. Clasificación de geoformas según Zinck (2012).
CATEGORÍA DEFINICIÓN
Geoestructura "Se refiere a una extensa porción continental caracterizada por su
estructura geológica, incluyendo la naturaleza de las rocas (litología), su edad (estratigrafía) y sus deformaciones (tectónica)"
Ambiente morfogenético "Se refiere a un tipo general de medio biofísico, originado y controlado por un estilo de geodinámica interna y/o externa"
Paisaje geomorfológico
"Amplia porción de terreno caracterizada por su expresión fisiográfica; corresponde a una repetición de tipos de
relieve/modelado similares o a una asociación de tipos de relieve/modelado disímiles."
Relieve/Modelado
"Relieve: geoforma que resulta de una determinada combinación de topografía y estructura geológica (p.e. relieve de cuesta); controlada
mayormente por la geodinámica interna”
"Modelado: geoforma determinada por condiciones morfoclimáticas o procesos morfogenéticos específicos (p.e. glacis, abanico, terraza,
delta); controlada mayormente por la geodinámica externa”
Litología/Facies "Materiales parentales de los suelos”
Formas de terreno
"Concepto genérico del nivel inferior del sistema. Corresponde a la unidad geomorfológica elemental, la cual puede ser dividida sólo por
medio de fases. Se caracteriza por su geometría, dinámica, e historia”
Dentro de la clasificación geomorfológica de Zinck los paisajes son unidades a representar
en cartografía a escala 1:500.000, los relieve/modelado a escala 1:100.000 y las formas
del terreno entre 1:25.000 y 10.000.
El valle, La planicie, La peneplanicie, Altiplanicie, Piedemonte, Lomerío y Montaña, son las
unidades a nivel de Paisaje. A cada una de estas están asociadas una serie de relieves y
modelados sin relación de exclusividad. Por ejemplo:
Puedo encontrar un tipo de relieve/modelado llamado Meseta, en paisajes de
altiplanicie y de piedemonte.
Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la
cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología. 69
Puedo tener un tipo de relieve/modelado llamado Lomas, en paisajes de montaña,
lomerío, altiplanicie y valle.
En el Anexo M se pueden observar las relaciones existentes entre los Relieve/modelados
y los diferentes paisajes. Comparando este modelo y la clasificación de geoformas a
niveles inferiores de Zinck (2012) se identificaron los tipos de relieve/modelado
considerados por este autor como “geoformas estructurales propiamente dichas” (Tabla
13).
Tabla 13. Geoformas estructurales propiamente dichas
GEOFORMAS ESTRUCTURALES
Mesa, meseta
Lomas
Lomas y colinas
Barras monoclinales
Cresta
Cuesta
Espinazo, hogback
Butte, mogote
Cerros residuales
Monte-isla, inselberg
Anticlinal
Anticlinal excavado
Barras homoclinales
Cresta (monoclinal)
Crestón (monoclinal)
Cuesta homoclinal
Domo
Flatirón
Cubeta sinclinal, sinclinal
Sinclinal colgante
Al comparar las unidades de la tabla anterior con las entidades del Modelo Conceptual
General se puede concluir:
Hay unidades geomorfológicas con el mismo nombre a las del modelo, por ejemplo:
Cuesta, Domo, Flatiron, Barras homoclinales, Anticlinal excavado.
70 Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la
cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología.
Hay unidades geomorfológicas similares a las del modelo con un nombre diferente,
por ejemplo: Mesa-meseta, Barras monoclinales, Cresta, Espinazo-hogback, Butte-
mogote, Cerros residuales, Monte isla - inselberg, Anticlinal, Cresta (monoclinal),
Crestón (monoclinal), Cuesta homoclinal, Cubeta sinclinal-sinclinal, Sinclinal
colgante.
3.6 Modelo conceptual integrado de geoformas estructurales (MCIGE)
Todas las diferencias, similitudes y relaciones que resultaron al comparar el “Modelo
Conceptual General” con los listados de unidades geomorfológicas del IGAC, SGC e
IDEAM, se ven reflejados en un “Modelo Conceptual integrado de geoformas
estructurales - (MCIGE)” (Figura 17) (Anexo F), el cual fue sometido a un proceso de
elicitación y ajuste (Anexo G y H).
Figura 17. Evolución del modelo conceptual integrado de geoformas estructurales MCIGE).
El MCIGE es el primer insumo para la armonización semántica del conocimiento
geomorfológico estructural presente en la cartografía temática de Colombia. Este modelo
conceptual es la esquematización de un vocabulario común, integrado y compartido; como
respuesta al primer requerimiento que se necesita para lograr dicha armonización (Vilches
et al., 2009).
Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la
cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología. 71
En el anexo F (Modelo Conceptual integrado de geoformas estructurales - MCIGE)
las entidades sombreadas en color amarillo, son aquellas geoformas incluidas teniendo en
cuenta las guías o glosarios de las instituciones, es decir que no estaban en el “Modelo
conceptual general”. Los términos en color rojo son del SGC, los verdes del IDEAM y
los violeta del IGAC; algunos relacionados como nuevos y otros como sinónimos.
La génesis del nuevo modelo conceptual está asociada a las siguientes características:
Hay geoformas citadas por las instituciones, las cuales no están en el “Modelo
conceptual general” por lo tanto éste se modifica y se denomina “Modelo
conceptual integrado de geoformas estructurales (MCIGE)”. Estas diferencias
son el resultado de generar cartografía de un mismo tema pero con especificaciones
diferentes: la del IGAC apunta a estudios de suelo, la del IDEAM a la gestión del
riesgo y la SGC a zonificación de amenazas geológicas.
Para ejemplificar lo anterior, en la figura 18 se puede observar que los “Espolones
faceteados” no se encuentran dentro del Modelo conceptual general; sin embargo
son referenciados por el SGC como geoformas de origen fallado, por lo tanto se
incluyeron dentro del Modelo conceptual integrado de geoformas estructurales
(Figura 19).
Figura 18. Ausencia de espolones faceteados en las geoformas de origen fallado del Modelo Conceptual General.
Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología.
Figura 19. Presencia de espolones faceteados en las geoformas de origen fallado del Modelo conceptual integrado de geoformas estructurales (MCIGE).
Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la cartografía
temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología.
Hay unidades geomorfológicas citadas por las instituciones, las cuales están en el
“Modelo Conceptual General” pero con nombres diferentes. Estos nuevos
términos se anexan como sinónimos o término relacionado en el “Modelo
conceptual integrado de geoformas estructurales (MCIGE)”.
Para ejemplificar lo anterior en la figura 20 se puede observar la existencia de una
geoforma denominada “Sinclinal colgado” dentro del Modelo Conceptual General.
El IGAC y el SGC denominan a esta unidad geomorfológica como “Sinclinal
colgante” y “Sierra sinclinal” respectivamente, por lo tanto se anexan como
sinónimos dentro del Modelo Conceptual integrado de geoformas estructurales
(Figura 21).
Figura 20. Unidad geomorfológica denominada Sinclinal colgado, dentro del Modelo Conceptual General.
Hay entidades en el “Modelo Conceptual General” que no son citadas por
ninguna institución, por lo tanto no aparecen en el “Modelo conceptual integrado
de geoformas estructurales”. Por ejemplo “Cluse”, “Comba” y “Ruz”.
Existen geoformas denominadas elementales que no están en el “Modelo
Conceptual General” y no son citadas por las instituciones, pero si son necesarias
ya que están inmersas en las definiciones de geoformas estructurales. Por
ejemplo una “Mesa” tiene una superficie estructural, un escarpe y un talud, por lo
tanto estas geoformas se incluyen en el “Modelo Conceptual integrado de
geoformas estructurales”.
74 Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la
cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología.
El término “Geoformas elementales” se utilizó en la presente investigación para
asociar formas del terreno que no son consideradas como unidades estructurales
propiamente dichas, pero si son utilizadas para definir algunas geoformas de
interés. Este término no es propio del desarrollo conceptual de la geomorfología
como ciencia (Figura 22).
Figura 21. Sinónimos de Sinclinal colgado en el Modelo conceptual integrado de geoformas
estructurales.
Figura 22. Inclusión de geoformas denominadas elementales dentro del Modelo conceptual
integrado de geoformas estructurales.
Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la
cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología. 75
Hay entidades en el Modelo Conceptual General, asociadas a escalas cartográficas
muy pequeñas, lo cual no amerita su permanencia en el Modelo Conceptual integrado
de geoformas estructurales, por ejemplo Graben, Horst, Half graben y Valle de rift.
Hay geoformas citadas por las instituciones, las cuales pueden estar asociadas a escalas
cartográficas detalladas, muy alejadas a 1:100.000, sin embargo permanecen en el
“Modelo Conceptual integrado de geoformas estructurales”. Ejemplo: laguna de
depresión.
3.7 Discusión
Gregory y Lewin (2014) dan una explicación a las diferencias de términos geomorfológicos
utilizados por investigadores e instituciones; manifestando que la función, la forma y la
génesis pueden generar diferentes esquemas de geoformas, sin que ninguno esté
totalmente errado. En la geomorfologìa el léxico actual es una gama de términos de
diferentes épocas y sitios de investigación, influenciado por diferentes enfoques de
clasificación y jerarquización. Lewin (2016), documentó como los léxicos geomorfológicos
son heterogéneos e influenciados por nombres de personas y lugares. Se utilizan además
diferentes términos morfo descriptivos, otros que son traducciones literales, otros
denominados neologismos y otros compuestos por prefijos y sufijos que cualifican.
Es común encontrar léxicos geomorfológicos influenciados por varios idiomas. Por ejemplo
en el listado de términos manejado por científicos de lengua inglesa, se incorporaron
términos árabes, islandés, español, alemán, entre otros (Tabla 14). Esto se refleja en el
MCIGE, donde se encuentra “Butte” que es francés, “Cuesta” que es un clásico español e
Inselberg que es alemán.
76 Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la
cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología.
Tabla 14. Términos de otras lenguas que entraron al léxico inglés. Tomado de Lewin (2016).
Las heterogeneidades cognitivas y designativas en los listados a nivel nacional, son el
reflejo del desarrollo conceptual de la ciencia geomorfológica. En la comunidad académica
no existe una clasificación consensuada de geoformas, por ejemplo Birot (1959),
Thornbury et al., (1960), Simonett (1968) y Viers (1974) citados por Gutiérrez (2008),
Huggett (2007), Zinck (2012), Villota (2005) y Van Zuidam (1985), tienen diferencias en la
clasificación y definición de relieves homoclinales (Tabla 15, 16 y 17).
Tabla 15. Diferentes denominaciones geomorfológicas en series homoclinales. Modificado de
Gutiérrez (2008).
Tabla 16. Diferentes denominaciones geomorfológicas en series monoclinales. Elaboración propia.
Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la
cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología. 77
Tabla 17. Diferentes denominaciones geomorfológicas en series monoclinales. Elaboración propia.
El ejercicio de integración descrito en este capítulo permitió identificar tres problemas que
dificultan la interoperabilidad semántica:
La ausencia de definiciones adoptadas por algunas instituciones, lo cual dificultó el
proceso de conceptualización e integración. En este capítulo se logró articular las
geoformas del IGAC e IDEAM gracias al conocimiento tácito de los profesionales
que intervinieron en el proceso de elicitación, considerado por Mejía (2011) como
clave dentro del proceso de adquisición.
La gran mayoría de definiciones de geoformas estructurales, que se encuentran
en libros y documentos de las instituciones, carecen de singularidades cuantitativas
tales como alturas, áreas, inclinaciones; típico ejemplo de “Meseta” y “Mesa”.
Straumann (2009), reconoce que este tipo de falencias dificultan la diferenciación,
conceptualización y posterior definición en lenguaje ontológico. Dehn et al., (2001)
manifiesta que la situación es aún más compleja ya que muchas definiciones
carecen de declaraciones asociadas a procesos específicos que se pueden
desarrollar en unidades geomorfológicas, lo cual facilitaría el modelamiento
semántico.
Ambigüedades con respecto a formas y niveles de granularidad. Straumann (2009)
recomienda que las definiciones adoptadas por las instituciones que manejan el
dominio de la geomorfología tienen que ser enriquecidas con términos asociados a
la morfología y tendencia espacial. Por ejemplo debe quedar claro que una
“Cuesta” puede ser de morfología alomada o montañosa.
Las diferencias de geoformas, con respecto a nombres y cantidad, entre los listados de las
tres instituciones colombianas son la evidencia de que existen limitaciones para alcanzar
78 Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la
cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología.
la armonización semántica. Cabe reiterar que el primer insumo para dicha armonización
debe ser un cuerpo básico de conceptos que integren el conocimiento de los agentes que
intervienen en el territorio. En el marco de esta investigación se suple esta necesidad con
el Modelo Conceptual integrado de geoformas estructurales, en el cual se incorporaron
las similitudes y diferencias de conceptos propios del dominio en cuestión.
Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la
cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología. 79
4. CAPÍTULO IV: Construcción de la red ontológica GeomorphOntology
Las actividades desarrolladas, para la construcción de la red ontológica
GeomorphOntology, fueron: selección de recursos de conocimiento a reutilizar,
reingeniería de recursos ontológicos, integración y formalización complementaria. Todas
parten de la especificación de requerimiento y de la conceptualización geomorfológica
estructural que se sintetizó en el MCIGE; la cual es considerada el primer insumo para la
armonización semántica de conocimiento geomorfológico.
GeomorphOntology armonizó semánticamente el conocimiento geomorfológico, a través
de la definición formal, en lenguaje ontológico, de los términos plasmados en le MCIGE y
las relaciones entre ellos. Con esta forma de estructuración se logró mejorar lo que Vilches
et al., 2009, consideran “pobre y rudimentaria modelización de la IG, escasa formalización
Semántica y el limitado o nulo número de relaciones entre conceptos”.
4.1 Escenario 1 - Selección de recursos de conocimiento, ontológicos y no ontológicos, a reutilizar
Se descartó el uso de recursos de conocimientos no ontológicos, teniendo en cuenta que
los términos geomorfológicos encontrados en ellos, están relacionados en su gran mayoría
dentro de ontologías ambientales seleccionadas para la reutilización. En la tabla 18 se
puede observar una descripción de algunos elementos analizados.
En la Tabla 19 se sintetizan los recursos ontológicos seleccionados, teniendo en cuenta
criterios como 1) contenido específico coherente con la conceptualización y 2) contenido
general coherente con cualidades identificadas en las definiciones de las geoformas
estructurales.
Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una
ontología.
Tabla 18. Ejemplo de algunos recursos no ontológicos analizados.
Recurso no ontològico Descripciòn URL
Conceptos de interès,
presentes en el recurso no
ontològico
Recurso ontològico que formaliza
concepto presente en el recurso no
ontològico.
DIGEST (Digital Geographic
Information Exchange Standard).
DIGEST fue un producto del Grupo de Trabajo
de Informaciòn Geogràfica Digital que se formò
para apoyar el intercambio de informaciòn
geogràfica entre los miembros de la OTAN
(Organización del Tratado del Atlántico Norte).
En la parte 4 de DIGEST se encuentra un
catàlogo de codificaciòn y definiciòn de
elementos fisiogràficos y geomorfològicos.
https://www.dgiwg.org/digest/Overvi
ew2.htm
* Cliff
* Hill
* Fault
WordNet
Es una base de datos lèxica del idioma inglès,
donde las geoformas aparecen como hipònimos
de "Formaciòn geològica".
https://wordnet.princeton.edu/
* Cliff
*Talus
* Tableland
* Mountain
* Hill
* Butte
* Hillside
Alexandria Digital Library Feature
Thesaurus
Contiene una lista jeràrquica de tèrminos de los
dominios: Àreas administrativas, rasgos
hidrogràficos, parcelas, rasgos artificiales,
regiones y rasgos fisiogràficos.
http://legacy.alexandria.ucsb.edu/ga
zetteer/FeatureTypes/ver070302/ind
ex.htm
* Cliff
* Mesa
* Plateaus
* Mountain
* Fault
* Valley
* Environment Ontology (Envo)
* Semantic Web for Earth and
Environmental Terminology
(Sweet)
* Suggested Upper Merged Ontology
(SUMO)
Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología.
Tabla 19. Recursos ontológicos seleccionados para la reutilización.
Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la cartografía
temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología.
4.2 Escenario 4 - Reestructuración de recursos ontológicos.
Las ontologías seleccionadas fueron importadas al workspace de la red ontológica en
Protégé (Figura 23), con el fin de realizar la reingeniería acorde a la conceptualización
plasmada en el anexo F (MCIGE).
Figura 23. Ontologías importadas al espacio de trabajo de la red ontológica.
La Re-Especificación, Re-Conceptualización, Re-Formalización y Re- Implementación son
consideradas las cuatros rutas para la reestructuración de recursos ontológicos (Suárez-
Figueroa, 2010). En este caso se seleccionó Re-conceptualización con el fin de ajustar las
ontologías ENVO, SWEET y PATO, teniendo en cuenta que no son insumos especificos
del dominio geomorfológico estructural y que las demás clases que la conforman no estan
relacionadas en el MCIGE, por lo tanto hay que eliminarlas11.
En la figura 24, 25 y 26 se puede observar como, despues del proceso de generalización,
variaron las métricas de las ontologías a reutilizar. Para ejemplificar en la figura 24 se
puede observar que ENVO estaba constituida por 6191 class y 116 object property,
despues de modificarla se dejaron para reutilizar solo 20 clases y 9 propiedades. Cabe
mencionar que:
11 Proceso denominado dentro de la Re-Conceptualización, como generalización de ontologías.
Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la
cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología. 83
Las clases (Class count) son representaciones concretas de conceptos o grupo de
conceptos, por ejemplo puede existir una clase llamada Ladera que está
conformada por dos subclases llamadas Ladera de contrapendiente y Ladera
estructural.
Las propiedades tipo objeto (Object property count) son relaciones entre clases,
por ejemplo una cuesta tiene una ladera de contrapendiente.
Las propiedades tipo dato (Data property count) son relaciones que vinculan clases
con valores. Por ejemplo una montaña tiene una elevación mayor a 300 metros.
En la figura 25 y 26 puede observar como se modificaron las metricas de las ontologías
PATO y SWEET.
Environment Ontology (ENVO) Environment Ontology – Generalizada
Figura 24. Generalización de Environment Ontology. Phenotype And Trait Ontology (PATO) Phenotype And Trait Ontology - Generalizada
Figura 25. Generalización de Phenotype And Trait Ontology.
84 Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la
cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología.
Sweet Ontology Sweet Ontology - Generalizada
Figura 26. Generalización de Sweet Ontology.
En el marco de la reconceptualización se realizó enriquecimiento semántico, teniendo en
cuenta que algunos conceptos presentes en las ontologías importadas no presentan
definiciones formales. Este proceso consiste en incorporar axiomas a las clases que no
tienen ninguna definicion en lenguaje ontológico. Para ejemplificar lo mencionado, en la
figura 27 se puede observar la descripción del concepto Montaña en la ontología original
ENVO y la descripción del mismo despues del proceso de enriquecimiento.
Environment Ontology (ENVO) Environment Ontology – Enriquecida
Figura 27. Ejemplo de enriquecimiento semántico, a nivel de definición, del concepto Montaña.
Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la
cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología. 85
Dentro del proceso de enriquecimiento semántico se consideró la incorporación de
definiciones en lenguaje natural a algunas clases provenientes de los recursos ontológicos
a reautiliar, y que no tenian ninguna descripción. En la figura 28 se puede observar un
ejemplo del mejoramiento del concepto Summit (cima) de la ontología Sweet.
Sweet Ontology – original Sweet Ontology enriquecida
Figura 28. Ejemplo de enriquecimiento semántico, a nivel de anotación, del concepto Summit.
4.3 Escenario 1 y 9 - Formalización e integración.
4.3.1 Construcción de jerarquía de clases
La mayor parte del MCIGE (Anexo F) fue necesario formalizarlo desde cero en Protégé,
teniendo en cuenta que los conceptos importados desde otras ontologías solo cubrían un
pequeño porcentaje de lo requerido. De igual forma la jerarquización era totalmente
diferente a la propuesta en el MCIGE.
A continuación, utilizando como guía de orientación el MCIGE (Anexo F), se ejemplifica la
construcción de clases jerarquizadas lo cual está contemplado dentro del escenario 1 de
la metodología NeOn. En la figura 29a se muestra un fragmento del modelo conceptual
en donde se evidencia la conexión de Relieve Estructural con el Relieve Aclinal, Relieve
Homoclinal y Relieve Fracturado. En la figura 29b la esquematización jerárquica de los
cuatro conceptos mencionados anteriormente.
86 Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la
cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología.
Figura 29a. Fragmento del modelo conceptual integrado de geoformas estructurales.
Figura 29b. Esquematización jerárquica de clases.
Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la
cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología. 87
Con las figuras 30a y 30b se da otro ejemplo de la jerarquización de clase. En la primera se puede
observar un fragmento del MCIGE, donde se conceptualizan las geoformas estructurales del
Relieve Plegado, con sus respectivos sinónimos. En la segunda se observa la esquematización
jerárquica de las clases respectivas.
Figura 30a. Fragmento del modelo conceptual integrado de geoformas estructurales – relieve plegado.
Figura 30b. Esquematización de jerárquica de clases – relieve plegado.
88 Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la
cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología.
En esta etapa de la construcción de la red ontológica, también se crearon clases que
representan conceptos referentes a geoformas denominadas elementales y que no son
consideradas como unidades estructurales propiamente dichas, pero si son necesarias ya
que están inmersas en las definiciones de éstas. Por ejemplo una “Mesa” tiene una
superficie estructural, un escarpe y un talud, por lo tanto estas geoformas se incluyen en
la jerarquía de clases (Figura 31).
Figura 31. Clases asociadas a geoformas consideradas elementales.
4.3.2 Construcción de axiomas
La definición de conceptos, en un lenguaje formal, requiere la construcción de axiomas.
Para ejemplificar lo mencionado se utiliza la definición en lenguaje natural de la “Cuesta”:
Una Cuesta está compuesta por una ladera erosional y una ladera estructural.
Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la
cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología. 89
Una cuesta está formada por rocas sedimentarias, que tiene buzamiento en una
sola dirección (Disposición tectónica monoclinal).
Los rasgos de una cuesta permiten afirmar que tiene morfología de loma, colina
o montaña.
Tiene estratos de roca resistente que buzan suave a moderadamente, por lo
general menor a 10 grados.
Teniendo en cuenta la definición anterior se construyeron una serie de axiomas, que se
pueden apreciar en la tabla 20 y la figura 32.
Tabla 20: Axiomas construidos para la definición formal de “Cuesta”
Relación Dominio Rango Axioma
hasMorphography Relieve Homoclinal
Geoformas Elementales
hasMorphologyOf some (Montaña or Colina or Loma)
isComposedby Relieve Homoclinal
Ladera isCompodedBy only (LaderaDeContrapendienteDeCuesta and LaderaEstructuralDeCuesta)
formedBy Relieve Homoclinal
Roca formedBy only RocaSedimentaria
has Relieve Homoclinal
Disposición tectónica
has only DisposiciónTectónicaMonoclinal
hasDipDegreesValue
Relieve Homoclinal
HasDipDegreesValue some xsd:double[< "10"^^xsd:double]
Figura 32. Definición formal de cuesta en GeomorphOntology.
90 Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la
cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología.
Ya teniendo las clases provenientes de ontologías seleccionadas en las web (enriquecidas
semánticamente), en el mismo espacio de trabajo donde se esquematizaron las clases
jerárquicas desde cero, se procedió a definir formalmente axiomas que dependen de
orígenes diferentes. Para ejemplificar lo mencionado nuevamente se utiliza la definición de
“Cuesta”:
Una Cuesta es un relieve homoclinal que tiene laderas asimétricas.
Para definir formalmente el enunciado anterior se necesita asociar la clase “Cuesta”, que
fue creada desde cero, con la clase “Assymetrical” proveniente de la ontología PATO
(Phenotype And Trait Ontology). De esta forma el axioma quedó de la siguiente manera
(Tabla 21 y figura 33):
Tabla 21: Axioma dependiente de más de una ontología.
Relación Dominio Rango Axioma
hasQuality Relieve Homoclinal
Assymetrical hasQuality some Asymmetrical
Figura 33. Axioma dependiente de orígenes diferentes.
Después de importar, generalizar y enriquecer semánticamente las ontologías
seleccionadas en la web, crear nuevas clases jerárquicas y construir axiomas, se obtiene
como resultado la red ontológica GeomorphOntology (Figura 34), la cual está constituida
por 205 clases y 23 propiedades (Anexo N).
Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la
cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología. 91
Figura 34. Integrantes de GeomorphOntology.
4.3.3 Generación de equivalencias
Como se mencionó en el numeral 3, el modelo conceptual integrado de geoformas
estructurales (Anexo F) fue el resultado de asociar vocabularios de diferentes fuentes
(Modelo Conceptual General, documentos técnicos del IGAC, IDEAM y SGC).
El ejercicio de conceptualización permitió identificar aquellas geoformas que son
denominadas de manera distinta, pero que en la realidad son un mismo elemento en el
espacio. Para ejemplificar lo mencionado en la figura 35 se puede observar que un Sinclinal
colgado es sinónimo de Sinclinal Colgante e igual de Sierra sinclinal del SGC.
92 Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la
cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología.
Figura 35. Ejemplo de geoformas que son denominadas de manera distinta, pero que en la
realidad son un mismo elemento – Fragmento del modelo conceptual integrado de geoformas
estructurales.
Dentro de la red ontológica, en la definición formal de términos, los sinónimos fueron
especificados con relaciones de equivalencias como se puede observar en la figura 36. En
la revisión de literatura se puede concluir que:
Un sinclinal colgado es un sinclinal colgante y es una sierra sinclinal.
Un sinclinal colgante es una sierra sinclinal y es un sinclinal colgado.
Una sierra sinclinal es un sinclinal colgado y es un sinclinal colgante.
Figura 36. Ejemplo de geoformas equivalentes en GeomorphOntology.
Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la
cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología. 93
4.3.4 Documentación de la red GeomorphOntology
La documentación de la red ontológica GeomorphOntology fue realizada en el idioma
inglés y español (Escenario 9). A nivel de ontología se documentó con elementos propios
de la especificación de requerimientos como el propósito, uso, nivel de formalidad,
proyecto de investigación y alcance (Figura 37). A nivel de clases se incluyeron
definiciones en lenguaje natural, sinónimos y referencia bibliográfica.
Figura 37. Documentación a nivel de ontología.
94 Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la
cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología.
4.4 Discusión
GeomorphOntology es la primera red ontológica que hace un esfuerzo por armonizar
semánticamente el ambiente morfogenético estructural. La mayoría de unidades
geomorfológicas formalizadas en lenguaje ontológico, por otros investigadores y/o
instituciones, se encuentran en ontologías de alto nivel que describen conceptos muy
particulares y que no son propios de un solo dominio.
Con la construcción de GeomorphOntology se logró un primer nivel de integración de
conocimiento geomorfológico, armonizando semánticamente los conceptos referentes a
geoformas estructurales utilizados por tres instituciones del orden nacional.
En el marco de la metodología NeOn, el proceso de selección de recursos ontológicos a
reutilizar, de contenido específico geomorfológico, se vuelve complejo teniendo en cuenta
que:
No existe una gran oferta de estos insumos en los repositorios o librerías
ontológicas de la web.
Existen ontologías del dominio ambiental que tienen relacionado algunos
conceptos geomorfológicos, sin embargo no se realiza un buen ejercicio de
jerarquización, definición y documentación. Esto dificulta saber si los
desarrolladores de esas ontologías utilizaron los términos de manera coherente
con el MCI.
La mayoría de las ontologías de dominio ambiental incluyen pocos conceptos
geomorfológicos, que se repiten entre ellas.
Ontologías como SUMO (Suggested Upper Merged Ontology), ENVO (Environment
Ontology), SWEET (Semantic Web for Earth and Environmental Terminology) y AKTiveSA
(ontología para la gestión de crisis humanitarias) tienen dentro de su jerarquía de clases,
unidades geomorfológicas sin un orden que obedezca a relaciones conceptuales de
ambientes morfogenéticos (Figura 38). Estas ontologías no definen el conocimiento
específico de la geomorfología estructural, es decir que no se formalizan un listado
Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la
cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología. 95
completo de geoformas que deben su carácter a la estructura de la roca. De igual forma
no se jerarquizan de manera lógica las unidades elementales que se requieren para definir
formalmente los relieves estructurales.
Figura 38. Geoformas jerarquizadas en recursos ontológicos.
En las pocas ontologías que se encuentran en la web y que tienen clases jerárquicas como
“LandForm”, “PhysiographicFeature”, “GeomorphologicalUnit”, es común encontrar las
mismas subclases, lo cual limitó la cantidad de recursos ontológicos reutilizados. Los
términos comunes son Butte, Plateau, Mesa, Cliff, Hill, Mountain y Valley; dejando por fuera
los relieves plegados, homoclinales, fallados y diaclasados, los cuales si se incorporaron
en GeomorphOntology (Figura 39).
96 Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la
cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología.
Figura 39. Jerarquización de geoformas estructurales en GeomorphOntology.
GeomorphOntology le apostó a la documentación y definición de geoformas a través de
axiomas, a diferencia de los recursos ontológicos analizados los cuales carecen de este
tipo de elementos, convirtiéndolos en simples jerarquías de clases. En la figura 40 se
puede observar la diferencia de la definición del concepto “Meseta” en varias ontologías.
Figura 40. Definición del concepto Meseta, a través de axiomas, en diferentes ontologías.
Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la
cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología. 97
Existen limitaciones para formalizar algunas relaciones plasmadas en el Modelo
conceptual Integrado de geoformas estructurales (MCIGE), específicamente en las
geoformas de disposición tectónica aclinal. Los profesionales que participaron en el
proceso de elicitación consideran que la Meseta estructural del SGC, es equivalente a las
clases “Mesa” y “Meseta” de la ontología. Lo mismo sucede con la geoforma “Meseta” del
IDEAM y del IGAC. Esta situación resulta incoherente con la base conceptual que rige la
jerarquía de clase de GeomorphOntology teniendo en cuenta que existen tres geoformas
disjuntas que son:
Mesa
Meseta
Cerro testigo
En el ítem 3.7 se mencionó que algunas definiciones de geoformas estructurales que se
encuentran en libros y documentos de las instituciones, carecen de singularidades
cuantitativas tales como alturas, áreas e inclinaciones, tema que ha sido tratado por
diferentes investigadores (Straumann, 2009). Esta situación dificultó, en algunos casos, el
modelamiento en lenguaje ontológico de unidades que tengan formas y génesis muy
similares, ya que se carecen de elementos que sirvan para la construcción de axiomas
diferentes.
Para ejemplificar lo mencionado en el párrafo anterior, se puede analizar las definiciones
de “Mesa” y “Meseta”, donde ambas están compuestas por una superficie estructural, un
escarpe y un talud; son más o menos simétricas en su sección transversal y las dos se
encuentran a una altura superior de las tierras bajas que la rodean (Ahnert, 1998). Otro
caso caso muy discutido en el ámbito científico, que no se presentó en Geomorphontology,
pero que sirve para ejemplificar la falta de especificación en los conceptos geomorfológicos
es el analizado por Straumann (2009) cuando compara las definiciones de “Montaña” y
“Colina”, donde ambas son relieves positivos pero la primera es más alta que la segunda.
Otro particularidad asociada al desarrollo conceptual de la geomorfología, que dificulta el
modelamiento semántico de geoformas estructurales, es la existencia de conceptos como
“Montañas” y “Colinas” que suelen utilizarse transversalmente en la definición de muchas
98 Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la
cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología.
geoformas de diferentes ambientes morfogenéticos. Si se analizan algunas definiciones en
lenguaje natural se puede encontrar que:
Un cerro testigo es una colina o montaña….
Un crestón es una loma….
Un diapiro de lodo es una colina o loma
Una meseta es una montaña….
… lo cual indicaría que se debe utilizar la propiedad “Es una”, que da el sentido de
equivalencias dentro de la ontología, sin embargo no es correcto ya que entre clases
disjuntas se podría dar a entender que:
Cerro Testigo = Colina.
Colina = Diapiro de lodo.
Cerro Testigo = Diapiro de lodo.
Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la
cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología. 99
5. CAPÍTULO V. Conclusiones, Dificultades y Trabajos futuros.
5.1 Conclusiones.
El conocimiento geomorfológico estructural sintetizado y conceptualizado en el MCI, se
armonizó semánticamente a través de la red ontológica GeomorphOntology. Este ejercicio
se consolida como un primer esfuerzo a nivel mundial de armonización de dicho
conocimiento.
Con GeomorphOntology se logró mejorar la modelización y formalización semántica que
se presentan en las formas más comunes de estructuración de información geográfica
como catálogo de objetos y tesauros.
El desarrollo de GeomorphOntology corrobora los avances que ha tenido Colombia,
asociados al uso de nuevas herramientas informáticas que en el futuro facilitaran la
interoperabilidad semántica de bases de datos heterogéneas.
El desarrollo de este proyecto de investigación es un primer ejercicio de formalización de
conocimiento geomorfológico estructural que se debe actualizar y/o corregir en el marco
del desarrollo conceptual de la geomorfología como ciencia.
Se requiere de un proceso de elicitación institucional que permita consolidar la inexistencia
de heterogeneidades semánticas en el MCI, dicho proceso es válido dentro de la
10
0
Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la
cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología.
categorización de expertos recomendada por las metodologías de adquisición de
conocimiento.
La metodología NeOn es apropiada para la construcción de redes ontológicas. El proceso
de reingeniería para los recursos ontológicos es fundamental teniendo en cuenta que en
los repositorios de la web se encuentran ontologías sin definiciones formales,
documentación y jerarquías de clases adecuadas.
La metodología ACATGeo fundamentó el proceso de adquisición y conceptualización del
conocimiento, en el marco de la ingeniería ontológica, convirtiéndolo en una estrategia
participativa que permite obtener conocimiento explícito y tácito de expertos en el dominio
del conocimiento geomorfológico.
Las definiciones en lenguaje natural de algunas geoformas estructurales, clasificadas
dentro de un mismo grupo según la disposición tectónica, carecen de elementos bien
diferenciados que permitan consolidar la definición en lenguaje ontológico.
Los listados de términos geomorfológicos manejados por diferentes instituciones en
Colombia, son evidencia fehaciente de heterogeneidad cognitiva y designativa en dominios
del conocimiento geográfico. La implementación de la metodología ACATGeo permitió
construir una propuesta de términos integrados y compartidos, como aporte a la
problemática.
El desarrollo de este proyecto de investigación es un aporte a la búsqueda de un modelo
datos estandarizados de unidades geomorfológicas para Colombia. Se demostró, a través
del proceso de elicitaciòn, que si es viable reabrir la discusión a nivel institucional sobre las
similitudes y diferencias de los conceptos geomorfológicos plasmados en la cartografía
colombiana.
5.2 Dificultades.
Con el desarrollo de esta investigación, GeomorphOntology se consolida como una
herramienta informática que hace un primer esfuerzo armonizar semánticamente el
conocimiento geomorfológico estructural de tres instituciones del orden nacional. Esta red
ontológica pudo ser el eje central utilizado para solucionar la dispersión de información
Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la
cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología. 101
geomorfológica dispuesta en bases de datos heterogéneas semánticamente
(integración), sin embargo la dificultad que existe en Colombia para acceder a la
información espacial fue el impedimento central para el desarrollo de dicho procedimiento.
La ausencia de definiciones de conceptos geomorfológicos adoptadas a nivel institucional,
dificultan el proceso de conceptualización integrada. Se logró articular algunos elementos
gracias a conocimiento tácito de los profesionales que intervinieron en el proceso de
elicitación.
El proceso de búsqueda de recursos ontológicos a reutilizar, propuesto en la metodología
NeOn, resultó complejo teniendo en cuenta que no hay una gran oferta de ontologías del
dominio geomorfológico. Las existentes en temáticas ambientales, que se pueden
encontrar en la web, tienen limitaciones asociadas a la falta total de definiciones y
documentación.
5.3 Trabajos futuros.
El desarrollo de este proyecto de investigación de maestría es un aporte para lograr la
integración de conocimiento geomorfológico estructurado en bases de datos
heterogéneas. GeomorphOntology es el punto de partida para futuras investigaciones
asociadas armonización, Integración y publicación de información espacial geomorfológica
bajo el contexto de la web semántica.
Para cumplir lo mencionado en el párrafo anterior, en primera instancia, se debe lograr un
proceso de elicitación institucional del MCIGE, en el cual participen oficialmente personal
técnico científico del IGAC, IDEAM, SGC y las Universidades. En segunda instancia se
debe tener acceso a las bases de datos institucionales para asociar el conocimiento
almacenado con el formalizado a través de GeomorphOntology. Posteriormente se deben
establecer correspondencias o mappings entre los recursos informáticos a integrar.
El ejercicio de integración de conocimiento geomorfológico a través de
GeomorphOntology, se debe replicar con bases de datos internacionales, logrando de esta
manera mayor armonización del conocimiento.
10
2
Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la
cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología.
Anexo A: Documento ACATGeo 01-01
Adquisición de conocimiento geomorfológico estructural asociado a la cartografía temática de Colombia
Documento ACATGeo 01-01
Actividad 1 Análisis de las necesidades de conocimiento
Tarea 1 Definición del propósito y usos de la ontología
Ejecutor Director y ejecutor del proyecto
Entrada
Técnicas Análisis y argumentación
Salida ACATGeo 01-01
Propósito de la Ontología: Centralizar y formalizar conocimiento geomorfológico estructural asociado a la cartografía temática del IGAC, IDEAM y SGC.
Usos de la ontología: Herramienta informática para hacer consultas asociadas a la relación de terminología geomorfológica estructural de la cartografía temática de Colombia. - Guía para la construcción de modelos de datos estandarizado de geomorfología estructural a nivel nacional. - Extraer e integrar información geomorfológica estructural de las bases de datos del IGAC, SGC e IDEAM.
Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la
cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología. 103
Anexo B: Documento ACATGeo 01-02
Adquisición de conocimiento geomorfológico estructural asociado a la cartografía temática de Colombia
Documento ACATGeo 01-02
Actividad 1 Análisis de las necesidades de conocimiento
Tarea 2 Interpretación de los usos de la ontología.
Ejecutor Director y ejecutor del proyecto
Entrada ACATGeo 01-01
Técnicas Formulación de cuestiones de competencia
Salida ACATGeo 01-02
Uso 1 de ontología
Hacer consultas asociadas a la relación de terminología geomorfológica estructural de la cartografía temática de Colombia.
Cuestión de competencia de uso 1
¿Qué geoformas estructurales de la cartografía temática de Colombia están asociadas a relieves aclinales, homoclinales, plegados y fracturados?
Uso 2 de ontología
Guía para la construcción de modelos de datos estandarizado de geomorfología estructural a nivel nacional.
Cuestión de competencia de uso 2
¿Qué entidades básicas debe tener un modelo de datos de geomorfología estructural?
¿Qué relación jerárquica debe existir entre geoformas estructurales en un modelo de datos?
Uso 3 de ontología
Extraer e integrar información geomorfológica estructural de las bases de datos del IGAC, SGC e IDEAM.
Cuestión de competencia de uso 3
¿Qué elementos de diferentes bases de datos se podrían considerar geoformas estructurales?
10
4
Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la
cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología.
Anexo C: Documento ACATGeo 02-01
Adquisición de conocimiento geomorfológico estructural asociado a la cartografía temática de Colombia
Documento ACATGeo 02-01
Actividad 2 Recolección del conocimiento
Tarea 1 Construcción de Marco teórico
Ejecutor Ejecutor del proyecto
Entrada ACATGeo 01-02
Técnicas Consulta de fuentes bibliográficas
Salida ACATGeo 02-01 (Marco teórico).
El documento ACATGeo 02-01 está conformado por la sección 3.1, 3.2, 3.3, 3.4 y 3.5, 3.6 y 3.7
Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la
cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología. 105
Anexo D: Documento ACATGeo 03-01
Adquisición de conocimiento geomorfológico estructural asociado a la cartografía temática de Colombia
Documento ACATGeo 03-01
Actividad 3 Especificación del conocimiento
Tarea 1 Especificación de variables que ayudan a contextualizar el conocimiento.
Ejecutor Ejecutor del proyecto
Entrada ACATGeo 02-01 (Marco teórico).
Técnicas Análisis y argumentación
Salida ACATGeo 03-01
Contexto espacial
Geoformas estructurales consideradas por el SGC como "Unidades Geomorfológicas", por el IDEAM como "Subambientes morfodinámicos y
Unidades Geomorfológicas”, y por el IGAC como "Relieve/Modelado".
Contexto Temático
El análisis se realiza en cuatro componentes temáticos: relieve aclinal, relieve homoclinal, relieve plegado y relieve fracturado.
10
6
Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la
cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología.
Anexo E: Documento ACATGeo 04-01
Se adjunta en formato digital.
Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la
cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología. 107
Anexo F: Documento ACATGeo 05-01
Adquisición de conocimiento geomorfológico estructural asociado a la cartografía temática de Colombia
Documento ACATGeo 05-01
Actividad 5 Conceptualización del conocimiento
Tarea 1 Construcción de Modelo Conceptual Integrado de Geoformas Estructurales (MCGGE)
Ejecutor Ejecutor del proyecto
Experto del dominio
Entrada ACATGeo 03-01 y ACATGeo 04-01
Técnicas Análisis y mapeo de conceptos
Salida ACATGeo 05-01
El documento ACATGeo 05-01 es el Modelo Conceptual Integrado de Geoformas Estructurales. Las entidades sombreadas en color amarillo, dentro del nuevo modelo, son aquellas geoformas incluidas teniendo en cuenta las guías o glosarios de las instituciones,
es decir que no estaban en el “Modelo conceptual general”. Los términos en color rojo son del SGC, los verdes del IDEAM y los violeta del IGAC; algunos relacionados como
nuevos y otros como sinónimos.
Se adjunta en formato digital.
10
8
Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la
cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología.
Anexo G: Documento ACATGeo 06-01
Actividad 6 Elicitación
Tarea 1Identificación de expertos para procesos de
elicitación.
Director del proyecto
Ejecutor del proyecto
Entrada
Técnicas
Revisión de la web / Preguntas a docentes
universitarios / Revisión de autores de
documentos técnicos.
Salida ACATGeo 06-01
Geólogo egresado de la Universidad Nacional de Colombia, con enfoque dirigido a la
geología ambiental y geología para ingeniería, participación en estudios de amenaza
geo-ambientales a partir de la realización de cartografía geológica y geomorfología en
detalle y regional, con experiencia en evaluación y seguimiento de estudios
ambientales.
Participó como autor de la Propuesta metodológica sistemática para la generación de
mapas geomorfológicos analíticos aplicados a la zonificación de amenaza por
movimientos en masa escala 1:100.000 – SGC.
Experiencia en generación de cartografía temática de Geomorfología y Geología para
ingeniería en el proyecto de investigación y zonificación de movimientos en masa.
Generación de planchas de geomorfología para movimientos en masa escala 1:25.000
Adquisición de conocimiento geomorfológico estructural asociado a la cartografía
temática de Colombia
Documento ACATGeo 06-01
Ejecutor
Harold Gustavo Moya Berbeo
CC: 79.544.245 Bogotá.
Matricula Profesional No.2917 CPG
Actualmente trabaja como docente en la Pontificia Universidad Javeriana
Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la
cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología. 109
Continuación anexo G
Actividad 6 Elicitación
Tarea 1Identificación de expertos para procesos de
elicitación.
Director del proyecto
Ejecutor del proyecto
Entrada
Técnicas
Revisión de la web / Preguntas a docentes
universitarios / Revisión de autores de
documentos técnicos.
Salida ACATGeo 06-01
Participó como autor en la Leyenda Nacional de Coberturas de la Tierra. Metodología
CORINE Land Cover adaptada para Colombia Escala 1:100.000. Instituto de Hidrología,
Meteorología y Estudios Ambientales.
Subdirección de agrología
IGAC
Área de actuación: Geología básica y aplicada, Geomorfología aplicada al
levantamiento de suelos.
Participó como autor en la investigación de Sistemas Morfogénicos del Territorio
Colombiano, del Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales - IDEAM.
Docente asignatura Geología, programa de pregrado Ingeniería Civil. Pontificia
Universidad Javeriana PUJ
Brindar apoyo en la adquisición, articulación y evaluación de información geológica y
geomorfológica como insumo para el componente geo esférico en el estudio de
determinación de áreas compatibles con la minería en la Sabana de Bogotá.
Elaboración de estudios de geología y geomorfología detalladas para análisis de
amenaza y riesgos por remoción en masa en diferentes proyectos urbanísticos y
viales, principalmente en la Sabana de Bogotá, en departamentos de Boyacá, Meta,
Tolima, Santander y Caldas entre otros
Elaboración de estudios de geología y geomorfología detalladas para análisis de
amenaza y riesgos por remoción en masa en barrios y en redes del acueducto y
alcantarillado de Bogotá. Estudio geológico y geomorfológico de riesgo por remoción
en masa de los barrios Yopal
Néstor Javier Martínez Ardila
Geólogo, MSc Medio Ambiente y Desarrollo
Adquisición de conocimiento geomorfológico estructural asociado a la cartografía
temática de Colombia
Documento ACATGeo 06-01
Ejecutor
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0
Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la
cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología.
Continuación anexo G
Actividad 6 Elicitación
Tarea 1Identificación de expertos para procesos de
elicitación.
Director del proyecto
Ejecutor del proyecto
Entrada
Técnicas
Revisión de la web / Preguntas a docentes
universitarios / Revisión de autores de
documentos técnicos.
Salida ACATGeo 06-01
Evaluación de amenazas por movimientos en masa
SGC
Geóloga egresada de la universidad de Caldas (1991), especialista en Sistemas de
Información Geográfica (SIG) de la universidad de Manizales (2009), candidata a título
de magister en Ciencias Geológicas de la Universidad de Caldas. Con 11 años trabajo
en el Servicio Geológico Colombiano, en cartografía geológica y caracterización de
depósitos volcánicos, geomorfología, evaluación de amenaza por movimientos en masa
y SGI. Coordinadora del grupo temático del proyecto mapa nacional de amenaza
relativa por movimientos en masa escala 1.100.000.
Actualmente trabaja en Parques Nacionales Naturales de Colombia
Participó como autor en la investigación de Sistemas Morfogénicos del Territorio
Colombiano, del Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales - IDEAM.
Participó como autor en la Guía metodológica para la elaboración de mapas
geomorfológicos a escala 1:100.000 del Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios
Ambientales - IDEAM.
Sofía Del Rosario Navarro Alarcón
Profesional especializado
Adquisición de conocimiento geomorfológico estructural asociado a la cartografía
temática de Colombia
Documento ACATGeo 06-01
Ejecutor
Omar Jaramillo Rodríguez
Geógrafo
Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la
cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología. 111
Anexo H: Documento ACATGeo 06-02
Actividad 6 Elicitación
Tarea 2Elicitar conocimiento tácito a expertos del
dominio geomorfológico
Director del proyecto
Ejecutor del proyecto
Entrada
Técnicas Socialización y Entrevista no estructurada
Salida ACATGeo 06-02
4. Todas las observaciones y/o recomendaciones de los expertos, entran en un proceso
de validación por parte del director y ejecutor del proyecto de investigación.
5. Se socializó a los investigadores un "Modelo Conceptual General" donde se
incluyeron las geoformas estructurales que son mencionadas en libros reconocidos de
geomorfología.
6. Se socializó a los investigadores un "Modelo conceptual Integrado de geoformas
estructurales" en el cual están incluidas las geoformas estructurales del SGC,
IDEAM e IGAC.
Documento ACATGeo 06-02
Ejecutor
Aspectos generales de la socialización y entrevista no estructurada
1. Se les explica a los investigadores, relacionados en el documento ACATGeo 06-01,
la propuesta de investigación. Se profundiza en la problemática y aspectos
metodológicos para el cumplimiento de objetivos planteados.
2. Se explica la importancia que tiene la elicitación en un proceso de adquisición de
conocimiento explícito.
3. Se les explica a los investigadores, que a pesar de estar vinculados y/o tener
experiencias laboral en instituciones como el IGAC, el SGC e IDEAM; se busca es
tener un visión personal de la geomorfología estructural. Sus recomendaciones no
hacen parte de una respuesta institucional.
Adquisición de conocimiento geomorfológico estructural asociado a la cartografía
temática de Colombia
11
2
Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la
cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología.
Continuación anexo H.
Actividad 6 Elicitación
Tarea 2Elicitar conocimiento tácito a expertos del
dominio geomorfológico
Director del proyecto
Ejecutor del proyecto
Entrada ACATGeo 05-01
Técnicas Socialización y Entrevista no estructurada
Salida ACATGeo 06-02
Aspectos particulares de la socialización y entrevista no estructurada con Sofía
Navarro
1. Considera que el Modelo Conceptual General si responde a las geoformas
estructurales que comúnmente se encuentran en libros geomorfología. Recomienda
cambiar el término altiplanicie por Meseta, ya que el primero podría confundirse con
una unidad de otro orden jerárquico. Después de un proceso de validación se ajustó el
modelo.
2. Menciona que en la literatura se encuentran los términos Meseta y Mesa como
unidades con ciertas diferencias, lo cual se ve reflejado en el Modelo Conceptual
General, no obstante suelen considerarse como sinónimos. Después de un proceso de
validación se ajustó el modelo.
3. La investigadora analizó el "Modelo Conceptual Integrado de Geoformas
Estructurales" y avaló las relaciones de algunos términos que son usados por el SGC.
4. La investigadora explico cómo asociar los términos de Espolón, Espolón faceteado,
Espolón festoneado, Gancho de flexión, Lomo de falla, Ladera de contrapendiente de
sierra sinclinal, Ladera estructural de sierra anticlinal, Ladera de contrapendiente de
sierra anticlinal y Ladera estructural de sierra sinclinal al Modelo Conceptual Integrado
de Geoformas Estructurales sin incurrir en equivocaciones. Después de un proceso de
validación se ajustó el modelo.
5. Menciona que el termino Sierra Sinclinal está asociado a la inversión del relieve.
Después de un proceso de validación se ajustó el modelo.
Adquisición de conocimiento geomorfológico estructural asociado a la cartografía
temática de Colombia
Documento ACATGeo 06-02
Ejecutor
Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la
cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología. 113
Continuación anexo H.
Actividad 6 Elicitación
Tarea 2Elicitar conocimiento tácito a expertos del
dominio geomorfológico
Director del proyecto
Ejecutor del proyecto
Entrada ACATGeo 05-01
Técnicas Socialización y Entrevista no estructurada
Salida ACATGeo 06-02
3. Los términos Cuchilla ígnea y Cuchilla metamórfica son laderas asimétricas o
simétricas muy parecidas a la cresta del Modelo Conceptual General, sin embargo su
litología no permite ponerlas como sinónimos de un relieve homoclinal. Recomienda
incluirlo como un tipo de Colinas. Después de un proceso de validación se ajustó el
modelo.
Adquisición de conocimiento geomorfológico estructural asociado a la cartografía
temática de Colombia
Documento ACATGeo 06-02
Ejecutor
Aspectos particulares de la socialización y entrevista no estructurada con Omar
Jaramillo
1. Considera que el Modelo Conceptual General si responde a las geoformas
estructurales que comúnmente se encuentran en libros geomorfología. Recomienda
cambiar el término altiplanicie por Meseta ya que el primero está más asociado a
procesos deposicionales. De igual forma recomienda no incluir un Antecerro, como
geoforma estructural, ya que está en un límite muy fino con geoformas denudativas.
Después de un proceso de validación se ajustó el modelo.
2. Revisó el Modelo Conceptual Integrado de Geoformas Estructurales y recomendó
asociar los términos Faceta, Faceta con disección incipiente y Faceta con disección
moderada a geoformas de relieve homoclinal, teniendo en cuenta que así se consideró
en los levantamientos cartográficos del IDEAM. Después de un proceso de validación
se ajustó el modelo.
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4
Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la
cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología.
Continuación anexo H.
Actividad 6 Elicitación
Tarea 2Elicitar conocimiento tácito a expertos del
dominio geomorfológico
Director del proyecto
Ejecutor del proyecto
Entrada ACATGeo 05-01
Técnicas Socialización y Entrevista no estructurada
Salida ACATGeo 06-02
2. Considera que los términos Meseta y Mesa son sinónimos.
3. Considera que el Modelo Conceptual General si responde a las geoformas
estructurales que comúnmente se encuentran en libros geomorfología. Recomienda no
utilizar el término Volcán de lodo, este puede ser cambiado por Diapiro de lodo.
4. El investigador explico cómo asociar los términos Domo, Mesa-Meseta, Loma, Cerro
residual y Espinazo al Modelo Conceptual Integrado de Geoformas Estructurales sin
incurrir en equivocaciones. Después de un proceso de validación se ajustó el modelo.
Adquisición de conocimiento geomorfológico estructural asociado a la cartografía
temática de Colombia
Documento ACATGeo 06-02
Ejecutor
Aspectos particulares de la socialización y entrevista no estructurada con Néstor
Javier Martínez Ardila
1. Recomienda excluir del modelo las geoformas de relieve plegado, ya que en la
práctica estas pueden ser vistas desde relieves homoclinales. Se le reitera que el
listado de unidades geomorfológicas que entregó oficialmente el IGAC, y que fue
sacado del instructivo Códigos para los levantamientos de suelos, contiene estos
elementos como tipos de relieve/modelado, por lo cual se toma la decisión de no
sacarlos del Modelo Conceptual General y del Modelo Conceptual Integrado de
Geoformas Estructurales.
Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la
cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología. 115
Anexo I: Modelo base del tesauro Geo-
Tes.
Se adjunta en formato digital.
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Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la
cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología.
Anexo J: Clasificación de unidades geomorfológicas en ambientes morfogenéticos - SGC
Se adjunta en formato digital.
Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la
cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología. 117
Anexo K: Glosario de términos geomorfológicos - SGC
Se adjunta en formato digital.
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8
Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la
cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología.
Anexo L: Clasificación de Sub ambientes y unidades geomorfológicas en ambientes morfogenéticos – IDEAM
Se adjunta en formato digital.
Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la
cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología. 119
Anexo M: Modelo conceptual de tipos de Relieve/Modelado en paisajes - IGAC
Se adjunta en formato digital.
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0
Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la
cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología.
Anexo N: red ontológica GeomorphOntology
Se adjunta en formato digital.
Armonización semántica de conocimiento asociado a geoformas estructurales presentes en la
cartografía temática de Colombia, mediante la construcción de una ontología. 121
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