Semantische Modellierung und Transformation

Die semantische Modellierung stellt einen wichtigen Schritt zur plattformunabhängigen Beschreibung von Geodaten dar. Die Struktur und Semantik der Geodaten kann dadurch unabhängig von spezifischen Datenformaten definiert werden. Damit jedoch verschiedenartige Geodaten interoperabel in einer Anwendung genutzt werden können, bedarf es jedoch oftmals einer semantischen Transformation. Hierbei werden die Geodaten so umstrukturiert, dass sie der Struktur und Semantik eines anderen Datenmodells entsprechen.

Der Lehrstuhl für Geoinformatik beschäftigt sich im Rahmen verschiedener Forschungsprojekte insbesondere mit der Thematik der modellbasierten Transformation von Geodaten, welche auf Ebene der Datenmodelle stattfindet.

Themenbeschreibung

Geodaten repräsentieren vereinfachte Abbilder der realen Welt, welche für einen bestimmten Anwendungszweck erstellt wurden. Ein semantisches Modell der realen Welt (Universe of Discourse bzw. Realweltausschnitt) erhält man durch Abstrahierung einer bestimmten Sicht der Wirklichkeit, welche meist vom jeweiligen Anwendungsbereich geprägt ist.

Die semantische Modellierung der Geodaten kann auf unterschiedliche Weise erfolgen: auf Ebene der Datentransferformate oder auf konzeptueller Ebene, welche unabhängig von bestimmten Datentransferformaten ist. Für die Erstellung von Modellen auf konzeptueller Ebene werden konzeptuelle Modellierungssprachen eingesetzt. Im Geoinformationsbereich weit verbreitet ist die Modellierungssprache UML (Unified Modeling Language), welche z.B. für die Modellierung des deutschen AAA-Modells oder der INSPIRE Data Specifications verwendet wurde. Wird ein Modell mittels einer Modellierungssprache niedergeschrieben, so spricht man auch von einem konzeptuellem Schema.

Insbesondere im grenzüberschreitenden Anwendungen tritt der Fall auf, dass die Geodaten der einzelnen Länder zwar jeweils einen Teil der gleichen Region beschreiben, jedoch die Sicht auf diese Region unterschiedlich sein kann und somit auch die Informationen, welche durch die Modelle der einzelnen Länder erfasst werden. Aus diesem Grund ist es oftmals erforderlich, die Geodaten in ein einheitliches Zielmodell zu transformieren, d.h., die Ausgangsdaten so umzustrukturieren, dass sie der Bedeutung (Semantik) und der Struktur der Zielmodells entsprechen. So kann z. B. der Fall auftreten, dass Attributnamen umbenannt oder die Werte mehrerer Quellattribute zu einem Zielattributwert zusammengefasst werden müssen. Dies wird als semantische Transformation bezeichnet. Wichtig dabei ist, dass die Semantik der Daten bei der Umstrukturierung nicht verfälscht wird.

Die semantische Transformation kann ebenfalls auf zwei unterschiedliche Arten durchgeführt werden, formatbasiert sowie modellbasiert. Formatbasiert bedeutet, dass direkt vom Quelldatentransferformat in das Zieldatentransferformat transformiert wird. Die Regeln, welche definieren, wie die Transformation durchzuführen ist, werden dabei zwischen bestimmten Formaten wie Shape oder GML festgelegt. Bei der modellbasierten Transformation erfolgt die Festlegung der Transformation auf Ebene der konzeptuellen Schemata. Hier werden zuerst Transformationsregeln zwischen einem oder mehreren Quellschemata und einem Zielschema definiert. Basierend auf diesen Regeln werden die Daten anschließend automatisch von der Quell- in die Zielstruktur überführt. Der Vorteil bei diesem Vorgehen liegt darin, dass die Transformationsregeln nur einmal zu definieren sind, durch die Verwendung von Kodierungsregeln die Transformation aber in beliebige Formate durchgeführt werden kann. Die Kodierungsregeln definieren, wie ein Schema auf das Transferformat abgebildet wird.

Projekte

  • Modellbasierter Ansatz für den Web-Zugriff auf verteilte Geodaten am Beispiel grenzübergreifender GIS-Anwendungen (mdWFS) [mehr...]
  • Prototypische Transformation von Geodaten nach INSPIRE in der grenzüberschreitenden Region Bodensee [mehr...]

Ansprechpartner

Dipl.-Inf. Tatjana Kutzner

Publikationen

2024

  • Kolbe, Thomas H.; Donaubauer, Andreas; Beil, Christof (Hrsg.): Recent Advances in 3D Geoinformation Science – Proceedings of the 18th 3D GeoInfo Conference. Lecture Notes in Geoinformation and Cartography. Springer, 2024 mehr… BibTeX

2022

  • Krapf, Sebastian; Willenborg, Bruno; Knoll, Kevin; Bruhse, Matthias; Kolbe, Thomas H.: Deep Learning for Semantic 3D City Model Extension: Modeling Roof Superstructures using Aerial Images for Solar Potential Analysis. ISPRS Annals of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences (ISPRS Annals of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences), 2022 mehr… BibTeX

2019

  • Gonzalez Balcarce, Fernando Jose: Integration of the sewer network standard ISYBau with the CityGML Utility Network ADE for improved representation of sewer networks. Masterarbeit, 2019 mehr… BibTeX

2018

  • Kutzner, Tatjana; Donaubauer, Andreas; Kolbe, Thomas H.: UML-Profiles and their use in data modelling and model-driven transformation of geospatial data. gis.Science (4), 2018 mehr… BibTeX
  • Yao, Zhihang; Kolbe, Thomas H.: A new Approach to Model Transformation using Graph Transformation System. PFGK18 - Photogrammetrie - Fernerkundung - Geoinformatik - Kartographie, 37. Jahrestagung in München 2018 (Publikationen der Deutschen Gesellschaft für Photogrammetrie, Fernerkundung und Geoinformation (DGPF) e.V. 27), Deutsche Gesellschaft für Photogrammetrie, Fernerkundung und Geoinformation e.V., 2018, 831-834 mehr… BibTeX

2017

  • Hijazi, Ihab; Donaubauer, Andreas: Integration of Building and Urban Information Modeling - Opportunities and integration approaches. In: Kolbe, Thomas H.; Bill, Ralf; Donaubauer, Andreas (Hrsg.): Geoinformationssysteme 2017 – Beiträge zur 4. Münchner GI-Runde.. Wichmann Verlag, 2017 mehr… BibTeX
  • Nguyen, Son H.; Yao, Zhihang; Kolbe, Thomas H.: Spatio-Semantic Comparison of Large 3D City Models in CityGML Using a Graph Database. Proceedings of the 12th International 3D GeoInfo Conference 2017 (ISPRS Annals of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences), ISPRS, 2017, 99-106 mehr… BibTeX
  • Vilgertshofer, Simon; Amann, Julian; Willenborg, Bruno; Borrmann, André; Kolbe, Thomas H.: Linking BIM and GIS Models in Infrastructure by Example of IFC and CityGML. In: Computing in Civil Engineering 2017. American Society of Civil Engineers (ASCE) Library, 2017, 133-140 mehr… BibTeX
  • Yao, Zhihang; Kolbe, Thomas H.: Dynamically Extending Spatial Databases to support CityGML Application Domain Extensions using Graph Transformations. Kulturelles Erbe erfassen und bewahren - Von der Dokumentation zum virtuellen Rundgang, 37. Wissenschaftlich-Technische Jahrestagung der DGPF (Publikationen der Deutschen Gesellschaft für Photogrammetrie, Fernerkundung und Geoinformation (DGPF) e.V.), Deutsche Gesellschaft für Photogrammetrie, Fernerkundung und Geoinformation e.V., 2017, 316-331 mehr… BibTeX

2016

  • Aringer, Klement; Donaubauer, Andreas; Roschlaub, Robert; Kolbe, Thomas H.: Modellbasierte Transformation von 3D-Gebäudemodellen nach INSPIRE. Zeitschrift für Geodäsie, Geoinformation und Landmanagement (3), 2016 mehr… BibTeX
  • Nguyen, Son H.: Model-driven General Indicator Modelling exemplified by the Building Thermal Energy Assessment Standard DIN 18599-2. IDP-Arbeit, 2016 mehr… BibTeX

2015

  • Daum, Simon; Borrmann, André; Kolbe, Thomas H.: A Spatio-semantic Query Language for the Integrated Analysis of City Models and Building Information Models. Selected papers from the 3D GeoInfo 2015 Conference (Lecture Notes in Geoinformation and Cartography), Springer, 2015 mehr… BibTeX
  • Elfouly, Mostafa; Kutzner, Tatjana; Kolbe, Thomas H.: General Indicator Modeling for Decision Support based on 3D City and Landscape Models using Model Driven Engineering. Peer Reviewed Proceedings of Digital Landscape Architecture 2015 at Anhalt University of Applied Sciences, Wichmann, 2015 mehr… BibTeX
  • Zirak, Maryam: A Model-driven Approach for Linking Building Thermal Energy Assessment Standards and the CityGML Energy Application Domain Extension (ADE) using UML. Masterarbeit, 2015 mehr… BibTeX

2014

  • Khan, Aftab, A.; Donaubauer, Andreas; Kolbe, Thomas H.: A multi-step transformation process for automatically generating indoor routing graphs from semantic 3D building models. Proceedings of the 9th 3D GeoInfo Conference 2014, Karlsruhe Institute of Technology (KIT), 2014 mehr… BibTeX
  • Kutzner, Tatjana; Donaubauer, Andreas; Müller, Michael; Feichtner, Astrid; Goller, Steffen: Erfolgreiche Transformation von Geodaten nach INSPIRE in der grenzüberschreitenden Region Bodensee. zfv - Zeitschrift für Geodäsie, Geoinformation und Landmanagement (2), 2014, 103-109 mehr… BibTeX
  • Ortiz-Yepes, Daniel: Resource Description for and Querying of Geodata Models. IDP-Arbeit, 2014 mehr… BibTeX
  • Schilcher, Matthäus: Grenzüberschreitende Geodaten – "Geodatenpool Bodensee". In: Kummer, Klaus; Kötter, Theo; Eichhorn, Andreas (Hrsg.): Das deutsche Vermessungs- und Geoinformationswesen 2015. Wichmann, 2014, 27-32 mehr… BibTeX
  • Sindram, Maximilian; Kolbe, Thomas H.: Modeling of Urban Planning Actions by Complex Transactions on Semantic 3D City Models. Proceedings of the International Environmental Modelling and Software Society (iEMSs), International Environmental Modelling and Software Society (iEMSs), 2014 mehr… BibTeX
  • Sindram, Maximilian; Kolbe, Thomas H.: Semantische Modellierung von Maßnahmen als Transaktionen auf den Entitäten virtueller 3D-Stadtmodelle. Geoinformationen öffnen das Tor zur Welt, 34. Wissenschaftlich-Technische Jahrestagung der DGPF (Publikationen der Deutschen Gesellschaft für Photogrammetrie, Fernerkundung, Geoinformation e.V.), Deutsche Gesellschaft für Photogrammetrie, Fernerkundung, Geoinformation e.V., 2014 mehr… BibTeX

2013

  • Borrmann, André; Kolbe, Thomas H.; Donaubauer, Andreas; Steuer, Horst; Jubierre, Javier R.: Transferring multi-scale approaches from 3D city modeling to IFC-based tunnel modeling. Proceedings of the 8th 3D GeoInfo Conference, 2013 mehr… BibTeX
  • Gröger, Gerhard; Kutzner, Tatjana; Kolbe, Thomas H.: A CityGML-based encoding for the INSPIRE Data Specification on Buildings. INSPIRE Conference 2013, 2013 mehr… BibTeX
  • Höfer, Maximilian: Automatisierter Prozess für die Lärmdatenverarbeitung mit Hilfe von novaFACTORY und FME. Masterarbeit, 2013 mehr… BibTeX
  • Steuer, Horst; Donaubauer, Andreas: Kopplung von Systemen der Geo- und der Bauinformatik zur kollaborativen 3D Trassenplanung. Dreiländertagung D - A - CH 33. Wissenschaftlich-Technische Jahrestagung der DGPF, 2013 mehr… BibTeX

2012

  • Kutzner, Tatjana: Vergleichende Untersuchungen zur Modellierung und semantischen Modelltransformation in der Region Bodensee. Geoinformationssysteme, Beiträge zum 17. Münchner Fortbildungsseminar 2012, Wichmann, 2012, 61-72 mehr… BibTeX
  • Kutzner, Tatjana; Donaubauer, Andreas: Critical Remarks on the Use of Conceptual Schemas in Geospatial Data Modelling - A Schema Translation Perspective. Bridging the Geographic Information Sciences (Lecture Notes in Geoinformation and Cartography), Springer, 2012International AGILE'2012 Conference, Avignon (France), April, 24-27, 2012, 43-60 mehr… BibTeX
  • Kutzner, Tatjana; Schilcher, Matthäus; Aderhold, Bianca: INSPIRE auf dem Prüfstand der grenzüberschreitenden Praxistauglichkeit in der Testregion Bodensee. Angewandte Geoinformatik 2012, Wichmann, 2012Beiträge zum 24. AGIT-Symposium Salzburg, 181-190 mehr… BibTeX
  • Scheidgen, Markus; Zubow, Anatolij; Fischer, Joachim; Kolbe, Thomas H.: Automated and Transparent Model Fragmentation for Persisting Large Models. Model Driven Engineering Languages and Systems - Proceedings of the 15th International Conference MODELS 2012 in Innsbruck, Austria (Lecture Notes in Computer Science), Springer, 2012 mehr… BibTeX

2011

  • Donaubauer, Andreas; Kutzner, Tatjana; Straub, Florian: Modellbasierte semantische Transformation - ein Werkstattbericht. In: Schilcher, Matthäus (Hrsg.): INSPIRE-GMES-Informationsbroschüre. Technische Universität München, Geodätisches Institut (7. vollständig überarbeitete und aktualisierte Auflage. Aufl.), 2011, 60-62 mehr… BibTeX
  • Donaubauer, Andreas; Kutzner, Tatjana; Straub, Florian: Model-driven Semantic Transformation – a Report on Work in Progress. In: Schilcher, Matthäus (Hrsg.): INSPIRE-GMES Information Brochure. Technische Universität München, Geodätisches Institut (7th completely revised, extended and updated edition. Aufl.), 2011, 52-53 mehr… BibTeX
  • Kutzner, Tatjana: Zweiter Workshop "Semantische Modelltransformation im Kontext von INSPIRE. In: Schilcher, Matthäus (Hrsg.): INSPIRE-GMES-Informationsbroschüre. Technische Universität München, Geodätisches Institut (7. vollständig überarbeitete und aktualisierte Auflage. Aufl.), 2011, 65-66 mehr… BibTeX
  • Kutzner, Tatjana: Second Workshop „Semantic Schema Translation in the context of INSPIRE“. In: Schilcher, Matthäus (Hrsg.): INSPIRE-GMES Information Brochure. Technische Universität München, Geodätisches Institut (7th completely revised, extended and updated edition. Aufl.), 2011, 56-57 mehr… BibTeX
  • Lill, Michael; Kutzner, Tatjana; Fünfer, Hubert: Erfahrungen mit semantischer Transformation auf Basis heute verfügbarer Software. In: Schilcher, Matthäus (Hrsg.): INSPIRE-GMES-Informationsbroschüre. Technische Universität München, Geodätisches Institut (7. vollständig überarbeitete und aktualisierte Auflage. Aufl.), 2011, 56-59 mehr… BibTeX
  • Lill, Michael; Kutzner, Tatjana; Fünfer, Hubert: Experience with Semantic Transformation Based on Currently Available Software. In: Schilcher, Matthäus (Hrsg.): INSPIRE-GMES Information Brochure. Technische Universität München, Geodätisches Institut (7th completely revised, extended and updated edition. Aufl.), 2011, 49-51 mehr… BibTeX
  • Schönherr, Hansjörg; Schilcher, Matthäus; Illert, Andreas; Kutzner, Tatjana; Heß, Dieter: Grenzüberschreitende Transformation von Geodaten nach INSPIRE in der Region Bodensee - Herausforderung für Verwaltung, Wirtschaft und Wissenschaft. In: Schilcher, Matthäus (Hrsg.): INSPIRE-GMES-Informationsbroschüre. Technische Universität München, Geodätisches Institut (7. vollständig überarbeitete und aktualisierte Auflage. Aufl.), 2011, 51-55 mehr… BibTeX
  • Schönherr, Hansjörg; Schilcher, Matthäus; Illert, Andreas; Kutzner, Tatjana; Heß, Dieter: Cross-border Transformation of Spatial Data to INSPIRE in the Lake Constance Region – Challenge for Administration, Industry and Science. In: Schilcher, Matthäus (Hrsg.): INSPIRE-GMES Information Brochure. Technische Universität München, Geodätisches Institut (7th completely revised, extended and updated edition. Aufl.), 2011, 44-48 mehr… BibTeX

2010

  • Banfi, Daniel; Fünfer, Hubert; Kutzner, Tatjana: Von ALKIS und ATKIS zu INSPIRE. In: Schilcher, Matthäus (Hrsg.): INSPIRE-GMES-Informationsbroschüre. Technische Universität München, Geodätisches Institut (6. vollständig überarbeitete und aktualisierte Auflage. Aufl.), 2010, 40-42 mehr… BibTeX
  • Donaubauer, Andreas; Kutzner, Tatjana; Gnägi, Hans Ruedi; Henrich, Stefan; Fichtinger, Astrid: Webbasierte Modelltransformation in der Geoinformatik. Modellierung 2010, Gesellschaft für Informatik, 2010, 269-284 mehr… BibTeX
  • Eisenhut, Claude; Kutzner, Tatjana: Vergleichende Untersuchungen zur Modellierung und Modelltransformation in der Region Bodensee im Kontext von INSPIRE. In: Schilcher, Matthäus (Hrsg.): INSPIRE-GMES-Informationsbroschüre. Technische Universität München, Geodätisches Institut (6. vollständig überarbeitete und aktualisierte Auflage. Aufl.), 2010, 34 mehr… BibTeX
  • Fichtinger, Astrid; Kutzner, Tatjana: Datenharmonisierung im Kontext von INSPIRE. Geoinformationssysteme - Beiträge zum 15. Münchner Fortbildungsseminar, abcverlag, 2010, 30-46 mehr… BibTeX
  • Krüger, Andreas; Kolbe, Thomas H.: A Framework for the Data-Driven Analysis, Interpretation, and Transformation of Geospatial Information Models. Proceedings of the Joint Scientific Conference of the German Society for Photogrammetry, Remote Sensing & Geoinformation (DGPF), the Austrian Society for Surveying (OVG), and the Swiss Society for Photogrammetry and Remote Sensing (SGPF), Vienna 2010, Deutsche Gesellschaft für Photogrammetrie, Fernerkundung und Geoinformation e.V., 2010 mehr… BibTeX
  • Kutzner, Tatjana: Expertenworkshop „Semantische Datenmodelltransformation“. In: Schilcher, Matthäus (Hrsg.): INSPIRE-GMES-Informationsbroschüre. Technische Universität München, Geodätisches Institut (6. vollständig überarbeitete und aktualisierte Auflage. Aufl.), 2010, 37 mehr… BibTeX
  • Kutzner, Tatjana: Semantische Transformation am Beispiel der Testregion Bodensee. In: Schilcher, Matthäus (Hrsg.): INSPIRE-GMES-Informationsbroschüre. Technische Universität München, Geodätisches Institut (6. vollständig überarbeitete und aktualisierte Auflage. Aufl.), 2010, 35-36 mehr… BibTeX
  • Kutzner, Tatjana: The Unified Modeling Language for the Translation of Spatial Data on Conceptual Level - Challenges and Limitations. Proceedings of the GIScience 2010 Doctoral Colloquium, Akademische Verlagsgesellschaft AKA, 2010, 55-58 mehr… BibTeX
  • Kutzner, Tatjana; Eisenhut, Claude: Vergleichende Untersuchungen zur Modellierung und Modelltransformation in der Region Bodensee im Kontext von INSPIRE. Technische Universität München, Geodätisches Institut, 2010 mehr… BibTeX

2009

  • Bleifuß, Rosina; Donaubauer, Andreas; Liebscher, Jan; Seitle, Markus: Entwicklung einer CityGML-Erweiterung für das Facility Management am Beispiel Landeshauptstadt München. In: Angewandte Geoinformatik 2009: Beiträge zum 21. AGIT-Symposium. Wichmann, 2009 mehr… BibTeX
  • Donaubauer, Andreas; Fichtinger, Astrid; Kutzner, Tatjana: Semantische Transformation als Geo Web Service. Mitteilungen des Bundesamtes für Kartographie und Geodäsie, Verlag des Bundesamtes für Kartographie und Geodäsie, 2009Arbeitsgruppe Automation in Kartographie, Photogrammetrie und GIS, Tagung 2008, 67-82 mehr… BibTeX
  • Donaubauer, Andreas; Fichtinger, Astrid; Kutzner, Tatjana; Schilcher, Matthäus: Semantische Modelltransformation im Kontext von INSPIRE. Newsletter e-geo.ch (22), 2009, 10-13 mehr… BibTeX

2008

  • Donaubauer, Andreas; Fichtinger, Astrid; Kutzner, Tatjana: Semantische Transformation als Geo Web Service. Bundesamt für Kartographie und Geodäsie, (Mitteilungen des BKG Band 43: Arbeitsgruppe Automation in Kartographie, Photogrammetrie und GIS Tagung 2008 ), 2008, mehr… BibTeX
  • Donaubauer, Andreas; Straub, Florian; Fichtinger, Astrid; Staub, Peter: Web-basierte Modelltransformation - eine Lösung für INSPIRE? GIS Zeitschrift für Geoinformatik, 2008 mehr… BibTeX
  • Schilcher, Matthäus; Donaubauer, Andreas; Carosio, Alessandro; Fichtinger, Astrid; Henrich, Stefan; Staub, Peter; Kutzner, Tatjana: Projekt mdWFS, Phase III – Abschlussbericht. Bundesamt für Kartographie und Geodäsie, 2008, mehr… BibTeX

2007

  • Carosio, Alessandro; Schilcher, Matthäus; Donaubauer, Andreas; Morf, Andreas; Staub, Peter; Straub, Florian: Projekt mdWFS, Phase II – Abschlussbericht. Bundesamt für Kartographie und Geodäsie und swisstopo, 2007, mehr… BibTeX
  • Donaubauer, Andreas; Straub, Florian; Schilcher, Matthäus: mdWFS: A Concept of Web-enabling Semantic Transformation. 10th AGILE International Conference on Geographic Information Science, 2007 mehr… BibTeX

2006

  • Carosio, Alessandro; Schilcher, Matthäus; Donaubauer, Andreas; Morf, Andreas; Staub, Peter; Straub, Florian: Projekt mdWFS, Phase I – Abschlussbericht. Bundesamt für Kartographie und Geodäsie und swisstopo, 2006, mehr… BibTeX
  • Donaubauer, Andreas; Fichtinger, Astrid; Schilcher, Matthäus; Straub, Florian; Carosio, Alessandro; Gnägi Hans-Rudolf; Morf, Andreas; Staub, Peter: Grenzübergreifende Web-GIS-Lösungen. GIS Zeitschrift für Geoinformatik, 2006 mehr… BibTeX