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