Modellierung und Nutzung von Relationen zwischen Mehrfachrepräsentationen in Geo-Informationssystemen

Abstract

Die wachsende Bedeutung von raumbezogenen Daten in den verschiedensten Anwendungsbereichen hat dazu geführt, dass zahlreiche Firmen und öffentliche Institutionen die Erfassung von Geodaten vorantreiben. Dabei werden ein und dieselben Realweltobjekte häufig mehrfach und aus unterschiedlichen Blickwinkeln erfasst und im Computer gespeichert. Auf diese Weise entstehen widersprüchliche bzw. inkonsistente Repräsentationen eines Objektes der Realwelt, so genannte Mehrfachrepräsentationen. Sollen diese Mehrfachrepräsentationen innerhalb von offenen Geodateninfrastrukturen, wie beispielsweise der an der Universität Stuttgart entwickelten Nexus-Plattform, bereitgestellt werden, so müssen einerseits die Datenschemas der heterogenen Ausgangsdaten zusammengeführt werden. Andererseits ist es notwendig, die Inkonsistenzen zwischen Mehrfachrepräsentationen adäquat behandeln zu können, um eine gemeinsame Datenverarbeitung zu ermöglichen. Die vorliegende Arbeit hat zum Ziel, einen Beitrag zur Forschung auf diesem Gebiet zu leisten. Im Verlauf der Untersuchung wird zunächst der Zusammenhang zwischen Interoperabilitätsbestrebungen internationaler und nationaler Institutionen und der Problematik der Mehrfachrepräsentationen aufgezeigt. Anschließend wird die Nexus-Plattform vorgestellt, da sie den Rahmen für die vorliegende Arbeit bildet. Zum Zwecke der Vermittlung von Grundlagen über die Thematik der Mehrfachrepräsentationen erfolgt eine umfassende Begriffsklärung und eine Aufarbeitung des Standes der Forschung. In der Folge wird eine Vorgehensweise präsentiert, um auf der Basis einer Untersuchung existierender Schemas für Geodaten ein übergeordnetes, globales Schema einer offenen Systemplattform ableiten zu können. Dabei werden auch die Applikationsanforderungen, denen das globale Schema zu genügen hat, berücksichtigt. Darüber hinaus werden Abbildungsregeln aufgestellt, die eine Übertragung von Daten der bestehenden Schemas in das übergeordnete Schema erlauben. Das grundlegende Konzept dieser Arbeit besteht darin, die innerhalb einer Geodateninfrastruktur auftretenden Mehrfachrepräsentationen über explizite Relationen miteinander zu verknüpfen. Zu diesem Zweck wird ein formales Modell für Relationen zwischen Mehrfachrepräsentationen eingeführt. Anhand von Testdaten werden entsprechende Relationen mit Hilfe eines semi-automatischen Verfahrens generiert. Im Mittelpunkt der Untersuchung steht zum einen, über eine Auswertung der erzeugten Relationen zwischen Mehrfachrepräsentationen eine automatische Ableitung von Korrelationsmaßen für korrespondierende Objektklassen unterschiedlicher Schemas zu ermöglichen. Zum anderen wird nachgewiesen, dass Netzwerkanalysen unter Anwendung des erarbeiteten Relationskonzeptes auf mehrfach repräsentierten Straßendaten möglich sind.

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