A Socio-Technical Design Approach to Build Crowdsourced and Volunteered Geographic Information Systems: Leveraging the Crowds and Participatory Communities for Geoinformation Management

Resumen

The overall purpose of this PhD Thesis is to offer a structured and innovative approach to understanding the methodological, goal-oriented production of Volunteered Geographic Information through information systems based on web-mediated crowdsourcing processes. This thesis introduces a set of concepts and principles to explain the deliberate production of Volunteered Geographic Information and to develop processes that lead to a more systematic and methodological information management. Theory, knowledge frameworks and design guidelines are needed to approach the production of Volunteered Geographic Information from a systems perspective, providing elements that will make it easier to understand and efficiently design the components, architecture and dynamics that are part of information systems that manage this type of information. Thus, the goal of this thesis is to develop a conceptual and methodological framework for the understanding, analysis and practical design of Volunteered Geographic Information Systems. This framework provides guidelines that are useful for different organizations (including self-organized citizens groups) willing to design this type of systems, helping to identify the necessary requirements and characteristics to build the processes and functionalities to accomplish their objectives, engage volunteers and facilitate participation. In general, this research work follows a holistic perspective to understand how these particular systems work as a whole. Linking to and informed by existing literature, applied knowledge and theory, an exploratory research on several Volunteered Geographic Information Systems is conducted. This research relies on purposeful sampling for the collection of qualitative data from examples and cases examined to identify and explain the characteristics, architecture, elements and their relationships, and functions of these kind of systems. An inductive reasoning approach moving from aspects of specific instances into more generalized conclusions, is used to develop concepts, insights, themes and models as theoretical contributions to the understanding of these systems; as well as to discover and build guidelines, typologies, patterns and other tools as practical contributions to help in their design. Taking into account the interconnected set of socio-technical factors to analyze the components and complexity of Volunteered Geographic Information Systems, the research methodology follows three complementary research methods and approaches: 1) Systems Perspective and Systems Theory, which involves looking at the system as a whole and understanding the interconnectedness of its individual components, including feedbacks among them. 2) Grounded Theory, which allows theories to be developed based on observations and empirical data by identifying categories or themes as patterns and typologies which lead to the development of theory. 3) Case Study, where cases are used for the systematic data collection and to provide a structure for their analysis. The major results of this thesis correspond to three peer-reviewed scientific research papers published in high quality journals. In conjunction, they present research on the development of a conceptual and methodological framework for the understanding, analysis, design and use of information systems for the creation and management of Volunteered Geographic Information. A general overview of this framework referred as Volunteered Geographic Information Systems Analysis and Design Framework is presented in the discussion of this thesis with its main findings and contributions to the body of knowledge in the fields of Volunteered Geographic Information, crowdsourcing, citizen science and spatial sciences/geography. This framework introduces: the development of new typologies such as project goal typology, participant types and drivers, and task typology; a framework for participation and engagement strategies in Volunteered Geographic Information, including an analysis of the core drivers of participation; and, the formal characterization of Volunteered Geographic Information Systems, including their general architecture and functional components. This comprehensive perspective of Volunteered Geographic Information Systems provides of a common language as a foundation for their analysis and design, to formulate and exchange design experiences and strategies, and to inform the development of new technology solutions. But also, it presents practical and managerial relevance in numerous disciplinary areas, especially those focusing on citizen participation in public policy. ----------RESUMEN---------- El propósito general de esta Tesis Doctoral es ofrecer un enfoque estructurado e innovador para comprender la producción metodológica y orientada a objetivos de la Información Geográfica Voluntaria mediante sistemas de información basados en procesos de crowdsourcing mediados por la Web. Esta tesis introduce un conjunto de conceptos y principios para explicar la producción deliberada de Información Geográfica Voluntaria y para desarrollar procesos que conduzcan a una gestión de la información más sistemática y metodológica. El desarrollo de teoría, marcos de conocimiento y directrices de diseño son necesarios para abordar la producción de Información Geográfica Voluntaria desde una perspectiva de sistemas, proporcionando elementos que faciliten la comprensión y el diseño eficiente de los componentes, la arquitectura y la dinámica que forman parte de los sistemas de información que gestionan este tipo de datos. Así pues, el objetivo de esta tesis es desarrollar un marco conceptual y metodológico para la comprensión, el análisis y el diseño práctico de los Sistemas de Información Geográfica Voluntaria. Este marco proporciona directrices útiles para las diferentes organizaciones (incluidos los grupos de ciudadanos autoorganizados) que deseen diseñar este tipo de sistemas, ayudando a identificar los requisitos y características necesarios para construir los procesos y funcionalidades que permitan alcanzar sus objetivos, captar voluntarios y facilitar la participación. En general, este trabajo de investigación sigue una perspectiva holística para comprender cómo funcionan como un todo, este tipo particular de sistemas. Vinculando con la literatura existente, el conocimiento aplicado y la teoría, se realiza una investigación exploratoria sobre varios Sistemas de Información Geográfica Voluntaria. Esta investigación se basa en un muestreo intencional para la recopilación de datos cualitativos de varios ejemplos y casos examinados para identificar y explicar las características, la arquitectura, los elementos y sus relaciones, y las funciones de este tipo de sistemas. Se utiliza un enfoque de razonamiento inductivo que pasa de aspectos de instancias específicas a conclusiones más generalizadas, para desarrollar conceptos, categorías, y modelos como contribuciones teóricas a la comprensión de estos sistemas; así como para descubrir y construir directrices, tipologías, patrones y otros instrumentos como contribuciones prácticas para ayudar en su diseño. Teniendo en cuenta el conjunto interconectado de factores sociotécnicos para analizar los componentes y la complejidad de los Sistemas de Información Geográfica Voluntaria, la metodología de investigación sigue tres métodos y enfoques de investigación complementarios: 1) Perspectiva de Sistemas y Teoría de Sistemas, que implica la observación del sistema en su conjunto y la comprensión de la interconexión de sus componentes individuales, incluyendo las retroalimentaciones entre ellos. 2) Teoría Fundamentada, que permite elaborar teorías basadas en observaciones y datos empíricos, identificando categorías o temas como patrones y tipologías que conducen al desarrollo de la teoría. 3) Estudio de Casos, en el que los casos se utilizan para la recopilación sistemática de datos y para proporcionar una estructura para su análisis. Los principales resultados de esta tesis corresponden a tres trabajos de investigación científica revisados por pares y publicados en revistas de alta calidad. En conjunto, presentan investigaciones sobre el desarrollo de un marco conceptual y metodológico para la comprensión, el análisis, el diseño y el uso de sistemas de información para la creación y la gestión de la Información Geográfica Voluntaria. La sección de discusión de esta tesis se presenta un panorama general de este marco, denominado como Marco de Análisis y Diseño de Sistemas de Información Geográfica Voluntaria, con sus principales conclusiones y contribuciones al cuerpo de conocimientos en los ámbitos de la Información Geográfica Voluntaria, el crowdsourcing, la ciencia ciudadana y las ciencias espaciales/geografía. Este marco introduce: el desarrollo de nuevas tipologías, como la tipología de objetivos de proyectos, los tipos de participantes, impulsores de la participación, y la tipología de tareas; un marco para las estrategias de incentivación de la participación en proyectos de Información Geográfica Voluntaria, incluido un análisis de los impulsores básicos de la participación; y la caracterización formal de los Sistemas de Información Geográfica Voluntaria, incluida su arquitectura general y sus componentes funcionales. Esta perspectiva integral de los Sistemas de Información Geográfica Voluntaria proporciona un lenguaje común como base para su análisis y diseño, para formular e intercambiar experiencias y estrategias de diseño, y para informar el desarrollo de nuevas soluciones tecnológicas. Pero también presenta una relevancia práctica y de gestión en numerosas áreas disciplinarias, en especial las que se centran en la participación ciudadana en las políticas públicas.