Ein Ansatz zur semantik-basierten Anfragerelaxation für hierarchische Strukturen

An approach to semantic-driven query relaxation for hierachical structures

  • Für Monumentalbauten als Teil unseres Kulturgutes im Speziellen als auch für Gebäude im Allgemeinen, wurden im Rahmen des MonArch- rojektes verschiedene Methoden zur digitalen Speicherung von Informationen über Monumentalbauten erforscht. Das daraus entstandene MonArch-System ist für die Dokumentation von Monumentalbauten verwendbar und speichert das digitale Modell des Bauwerks in einer relationalen Datenbank. Das digitale Modell des Bauwerks entsteht durch eine Segmentierung in Gebäudeteile, die dann in einer Strukturhierarchie zusammengefasst werden können. Als Strukturhierarchie versteht man in diesem Zusammenhang eine Hierarchie von Gebäudeteilen, die in einer Teil-von-Beziehung stehen. Die Strukturhierarchie erlaubt es Informationen z.B. Dokumente mit einem räumlichen Bezug auszuzeichnen. Zusätzlich wird eine Themenhierarchie unterstützt, die es erlaubt Informationen thematisch mit Begriffen zu beschreiben. Betrachtet man räumliche und thematische Anfragen in vernetzten MonArch-Systemen, in denen sich mehrereFür Monumentalbauten als Teil unseres Kulturgutes im Speziellen als auch für Gebäude im Allgemeinen, wurden im Rahmen des MonArch- rojektes verschiedene Methoden zur digitalen Speicherung von Informationen über Monumentalbauten erforscht. Das daraus entstandene MonArch-System ist für die Dokumentation von Monumentalbauten verwendbar und speichert das digitale Modell des Bauwerks in einer relationalen Datenbank. Das digitale Modell des Bauwerks entsteht durch eine Segmentierung in Gebäudeteile, die dann in einer Strukturhierarchie zusammengefasst werden können. Als Strukturhierarchie versteht man in diesem Zusammenhang eine Hierarchie von Gebäudeteilen, die in einer Teil-von-Beziehung stehen. Die Strukturhierarchie erlaubt es Informationen z.B. Dokumente mit einem räumlichen Bezug auszuzeichnen. Zusätzlich wird eine Themenhierarchie unterstützt, die es erlaubt Informationen thematisch mit Begriffen zu beschreiben. Betrachtet man räumliche und thematische Anfragen in vernetzten MonArch-Systemen, in denen sich mehrere Gebäudearchive zusammenschließen, ist diese starke Bindung der Information an die einzigartige Struktur jedes Gebäudes ein Hindernis für ein einfaches Verfahren zur räumlichen Suche. Da sich jedes Gebäude in seinem speziellen strukturellen und räumlichen Aufbau unterscheidet, liefert eine räumliche Anfrage, die speziell auf diese Eigenheiten eines Gebäudes ausgerichtet ist, für andere Gebäude keine Suchergebnisse. Für thematische Anfragen stellen nicht kompatible Themenhierarchien ein Hindernis dar, die eine übergreifende thematische Anfrage verhindern. Die größte Herausforderung ist es, Struktur- und Themenhierarchien aufeinander abzubilden. Zur Lösung des geschilderten Problems wird in vernetzten Informationssystemen auf eine geeignete Transformation der ursprünglichen Anfrage zurückgegriffen, um den Anfragefokus zu erweitern (Relaxation) oder eine Anpassung an die Gegebenheiten des entfernten Informationssystems zu erreichen (Transformation). Das Anfragetransformations- und -relaxationsverfahren, das in dieser Arbeit vorgestellt wird, nutzt eine Generalisierungsbeziehung aus, um ausgehend von einer Anfrage an eine spezielle Struktur- und Themenhierarchie eine automatische Transformation der Anfrage durchzuführen. Bei Themenhierarchien sind gemeinsame Oberthemen ein Ansatzpunkt. Bei Strukturhierarchien können Typinformationen zu Gebäudeteilen die Generalisierungsbeziehung darstellen. Die transformierte und dadurch relaxierte Anfrage kann dann an ein Netzwerk von MonArch-Systemen gestellt werden, ohne dass eine manuelle Auswahl der Gebäudeteile in anderen Strukturhierarchien oder eine angepasste Themenauswahl erfolgen muss. Dazu muss die Strukturhierarchie der anderen Gebäude im Netzwerk von MonArch-Systemen nicht bekannt sein. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit werden verschiedene Relaxationsverfahren, z.B. ein angepasstes Spreading-Activation-Verfahren, zur automatischen Anfragetransformation von räumlichen und thematischen Anfragen vorgestellt, mit dem Ziel eine vollständige Abbildung zwischen den Strukturhierarchien von Gebäuden und Themenhierarchien zu vermeiden. Erreicht wird das Ziel durch eine Erweiterung des MonArch-Datenmodells und eine Verallgemeinerung der MonArch-Anfragen, die eine Anfragetransformation zum Anfragezeitpunkt erlauben.show moreshow less
  • For historic buildings as part of our cultural heritage in particular as well as for buildings in general, the MonArch project developed different methods for the digital storage of information about historic buildings. The resulting MonArch system is used for documenting historic buildings and storing thier digital model of a building in a relational database. The digital model of the building is created by segmenting the bulding into several parts, which can be summarized in a structure hierarchy. In this context a structure hierarchy is a part-of hierachy of building parts. The structure hierarchy allows to tag information e.g. documents with a spatial reference. In addition, a topic hierarchy allows to describe information by topics. Looking at spatial and topical queries in networked MonArch systems, in which several building archives are connected with each other, information rigidly fixed to the unique structure of each building is an obstacle for a simple method for spatial query. As each building has its individualFor historic buildings as part of our cultural heritage in particular as well as for buildings in general, the MonArch project developed different methods for the digital storage of information about historic buildings. The resulting MonArch system is used for documenting historic buildings and storing thier digital model of a building in a relational database. The digital model of the building is created by segmenting the bulding into several parts, which can be summarized in a structure hierarchy. In this context a structure hierarchy is a part-of hierachy of building parts. The structure hierarchy allows to tag information e.g. documents with a spatial reference. In addition, a topic hierarchy allows to describe information by topics. Looking at spatial and topical queries in networked MonArch systems, in which several building archives are connected with each other, information rigidly fixed to the unique structure of each building is an obstacle for a simple method for spatial query. As each building has its individual structural and spatial composition, a spatial query that is specific to a certain structure hierarchy does not provide any results for other buildings. For topical queries, incompatible topic hierarchies are an obstacle which prevent a general query. The main challenge is to provide an alignment of structural- and thematic hierarchies. In order to solve the problem described above, in a networked information system, the solution is to transform the original query by a query relaxation to extend the focus of the query or to adapt the query to the conditions of other information system. The query transformation and -relaxation method presented in this thesis uses a generalization to automatically transform a query to a specific structure and topic hierarchy. In the case of topical hierarchies common topics are a starting point. For structural hierarchies, type infromation of building parts can be used as generalization relationship. The transformed and thereby relaxed query can then be sent to a network of MonArch systems without a manual selection of the building parts in other structural hierarchies or an appropriate selection of topics. The structural hierarchies of other buildings in the network of MonArch systems can been unknown. In this thesis different relaxation methods, e.g. an adapted spreading activation method, for automatic query transformation of spatial and topical queries is presented with the aim to avoid a complete alignment between the structural hierarchies of buildings and topic hierarchies. The objective is achieved by the extension of the MonArch data model and queries, which allow a query transformation at runtime.show moreshow less

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Metadaten
Author:Alexander Stenzer
URN:urn:nbn:de:bvb:739-opus4-5746
Advisor:Burkhard Freitag, Ralf Schenkel, Dietmar Seipel
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Year of Completion:2018
Date of Publication (online):2018/09/21
Date of first Publication:2018/09/21
Publishing Institution:Universität Passau
Granting Institution:Universität Passau, Fakultät für Informatik und Mathematik
Date of final exam:2018/04/27
Release Date:2018/09/21
Tag:Anfragerelaxation; Spreading-Activation; hierarchische Strukturen; räumlich; thematisch
GND Keyword:Abfragesprache; Datenbanksystem; Datenbanksprache
Pagenumber:vii, 225 Seiten
Institutes:Fakultät für Informatik und Mathematik
Dewey Decimal Classification:0 Informatik, Informationswissenschaft, allgemeine Werke / 00 Informatik, Wissen, Systeme / 000 Informatik, Informationswissenschaft, allgemeine Werke
open_access (DINI-Set):open_access
Licence (German):License LogoStandardbedingung laut Einverständniserklärung