GeoCore ontology : a core ontology for geological knowledge description

Abstract

This work proposes the GeoCore Ontology, a core ontology for Geology that captures the most common entities mentioned across the whole domain. It is composed of eleven classes representing entities shared in specific geological subdomains. We have devel oped GeoCore to facilitate the development and integration of domain ontologies and conceptual models that support information systems in the geological domain. The GeoCore Ontology is the result of an ontological analysis based on a strong assump tion of realism. We assume that the entities observed by the geoscientists exist indepen dently of anyone’s view or belief. For developing GeoCore, we have considered a view in which an object and the amount of matter constituting it are distinct entities. We based this view on the philosophical theory of material constitution. This strong assumption under the material constitution view allows us to treat properties related to the object and properties related to the matter separately. The top-level ontology we have based our work on is the Basic Formal Ontology (BFO). The BFO suits well the geological domain since the authors have developed the top-level ontology for describing scientific domains. Furthermore, it affords a well-defined set of classes for representing material entities, such as those we deal with in the Geology domain. We validated the GeoCore Ontology by analyzing the competency questions, checking the consistency of our implementation with the support of an automated reasoner, and representing a real-world geological use case. Our contributions to state-of-the-art are both at the application level and the conceptual level. At the application level, we provide a computational artifact containing a set of classes and axioms. At the conceptual level, we provide the ontological analysis of the geological domain based on solid philosophical assumptions and ontology engineering methodologies and principles. We also propose an ontological pattern for the material constitution in the geological domain based on a philosophical theory of material consti tution.

Este trabalho apresenta a ontologia GeoCore, uma ontologia core para Geologia que cap tura as entidades referidas mais comuns em todo domínio. Ela é composta por onze clas ses representando entidades compartilhadas em subdomínios geológicos específicos. Nós desenvolvemos a GeoCore para facilitar o desenvolvimento e integração de ontologias de domínio e modelos conceituais que dão suporte a sistemas de informação no domínio geológico. A ontologia GeoCore resulta de uma análise ontológica baseada em uma visão filosófica realista. Nós assumimos que as entidades observadas pelos geocientistas existem inde pendentemente das visões ou crenças de qualquer um. Para desenvolver a GeoCore, nós consideramos também uma visão em que um objeto e a matéria que o constitui são entidades distintas. Nossa visão foi baseada em uma teoria filosófica de constituição material. Esta visão de constituição material nos permite tratar propriedades relacionadas ao objeto e propriedades relacionadas à matéria separadamente. A ontologia de topo em que nosso trabalho foi baseado é a Basic Formal Ontology(BFO). A BFO se adapta bem ao domínio geológico porque seus autores a desenvolveram para descrever domínios científicos. Além disso, ela contém um conjunto de classes bem de finidas para representação de entidades materiais, como aquelas que são considerados na Geologia. Nós validamos a ontologia GeoCore analisando as questões de competência, verificando a consistência de nossa implementação com o suporte de um raciocinador automático, e representando um caso de uso geológico com dados reais. As contribuições ao estado-da-arte deste trabalho estão tanto no nível de aplicação quanto no nível conceitual. No nível de aplicação, nós desenvolvemos um artefato computacional contendo um conjunto de classes e axiomas. No nível conceitual, nós realizamos uma análise ontológico do domínio geológico baseada em visões filosóficas e princípios e metodologias de engenharia de ontologias. Além disso, propomos um padrão ontológico para a constituição material no domínio geológico com base em uma teoria filosófico de constituição material.