On the Consistency of SpatialSemantic Integrity ConstraintsKonsistenzprüfung von räumlichensemantischen IntegritätsregelnS...
Problemstellung Geographische Daten werden immer häufiger dezentral gehalten und mithilfe vernetzter Dienste ausgetauscht ...
Beispiel Alle Auwälder liegen innerhalb (inside) genau einer Flussaue. Alle Flussauen sind disjunkt (disjoint) von allen A...
Beispiel Alle Auwälder liegen innerhalb (inside) genau einer Flussaue. Alle Flussauen sind disjunkt (disjoint) von allen A...
Beispiel Alle Auwälder liegen innerhalb (inside) genau einer Flussaue. Alle Flussauen sind disjunkt (disjoint) von allen A...
Gliederung1. Wissenschaftliche Grundlagen              Definition von semantischen Integritätsregeln              Logische...
Arten von Integritätsregeln   Domain Constraints        z.B. Einschränkungen von Attributwerten   Key and Relationship Con...
Räumliche semantische IntegritätsregelnBeispiele aus der natürlichen Sprache:Topologische Einschränkungen:   Höhenlinien d...
Arten semantischer Integritätsregeln                Konsistenzprüfung von räumlichen semantischenStephan Mäs              ...
Logisches Schließen mit räumlichen Relationen       Komposition von räumlichen RelationenFinites Set von  räumlichen  Rela...
Komposition von räumlichen Relationen               Egenhofer, M. (1994): Deriving the Composition of Binary Topological R...
Constraint Satisfaction Problems   Herleitung von implizitem Wissen und Detektion von   Inkonsistenzen und Redundanzen in ...
Komposition Semantischer Integritätsregeln Alle Auwälder liegen innerhalb (inside) genau einer Flussaue. Alle Flussauen si...
LösungsansatzAufteilung in 2 Ebenen:    getrennte Betrachtung der Kompositionen                 Klassenebene     von Inst...
Komposition von Klassenrelationen                                          a1               f1              k1            ...
Komposition von Klassenrelationen                                          a1               f1              k1            ...
Komposition von Klassenrelationen                                                 a1               f1              k1     ...
Komposition von Klassenrelationen                                                 a1               f1              k1     ...
Berücksichtigte KardinalitätsbedingungenParticipation                 Links-Totalität:                   Jedes a steht in ...
Definition von Klassenrelationen  Alle Auwälder liegen innerhalb (inside) genau einer Flussaue.                           ...
Komposition von Klassenrelationen                Konsistenzprüfung von räumlichen semantischenStephan Mäs                 ...
Prototypische Umsetzung                Konsistenzprüfung von räumlichen semantischenStephan Mäs                           ...
Anwendungsszenario: Datenintegration              Datenquelle 1                                     Datenquelle 2         ...
Anwendungsszenario: Datenintegration                                                 Alle Auwälder müssen an              ...
Anwendungsszenario: Datenintegration              Datenquelle 1                                        Datenquelle 2      ...
Anwendungsszenario: Datenintegration              Datenquelle 1                                        Datenquelle 2      ...
Anwendungsszenario: Datenintegration                 Datenquelle 1                                     Datenquelle 2      ...
Anwendungsszenario: Datenintegration                 Datenquelle 1                                     Datenquelle 2      ...
Auflösung des Beispiels              Datenquelle 1                                     Datenquelle 2                Impliz...
Zusammenfassung     Kategorisierung von semantischen Integritätsregeln     Konsistenzprüfung von räumlichen semantischen I...
Ausblick    Erweiterungsmöglichkeiten:          Vererbung von semantischen Integritätsregeln          Ternäre Relationen (...
Nächste SlideShare
Wird geladen in …5
×

PHD Defense: Konsistenzprüfung von räumlichen semantischen Integritätsregeln

620 Aufrufe

Veröffentlicht am

Stephan Mäs PHD defense
On the consistency of spatial semantic integrity constraints
University of the Bundeswehr Munich

Veröffentlicht in: Bildung
0 Kommentare
0 Gefällt mir
Statistik
Notizen
  • Als Erste(r) kommentieren

  • Gehören Sie zu den Ersten, denen das gefällt!

Keine Downloads
Aufrufe
Aufrufe insgesamt
620
Auf SlideShare
0
Aus Einbettungen
0
Anzahl an Einbettungen
3
Aktionen
Geteilt
0
Downloads
2
Kommentare
0
Gefällt mir
0
Einbettungen 0
Keine Einbettungen

Keine Notizen für die Folie

PHD Defense: Konsistenzprüfung von räumlichen semantischen Integritätsregeln

  1. 1. On the Consistency of SpatialSemantic Integrity ConstraintsKonsistenzprüfung von räumlichensemantischen IntegritätsregelnStephan Mäs
  2. 2. Problemstellung Geographische Daten werden immer häufiger dezentral gehalten und mithilfe vernetzter Dienste ausgetauscht Detailliertes Wissen über die jeweiligen Daten ist notwendig für deren Beurteilung und Nutzung Modellbasierter Datenaustausch objektstrukturierter Geodaten das Datenmodell wird zusammen mit den Daten bereitgestellt semantische Integritätsregeln sind Teil dieser Datenmodelle und Teil der Qualitätsbeschreibung der Daten Häufig mehrere tausend Integritätsregeln in einem Datenmodell Prüfung der Integritätsregeln über hardcodierte Prüfroutinen Management und Transfer der Integritätsregeln kaum möglich Vergleich und Prüfung der internen Konsistenz der Regelsätze ist bisher nicht möglich  Methodik zum Vergleich und zur Konsistenzprüfung von räumlichen semantischen Integritätsregeln Konsistenzprüfung von räumlichen semantischenStephan Mäs 2 / 31 Integritätsregeln
  3. 3. Beispiel Alle Auwälder liegen innerhalb (inside) genau einer Flussaue. Alle Flussauen sind disjunkt (disjoint) von allen Atomkraftwerken. Alle Auwälder sind disjunkt (disjoint) von allen Atomkraftwerken. Konsistenzprüfung von räumlichen semantischenStephan Mäs 3 / 31 Integritätsregeln
  4. 4. Beispiel Alle Auwälder liegen innerhalb (inside) genau einer Flussaue. Alle Flussauen sind disjunkt (disjoint) von allen Atomkraftwerken. Alle Auwälder sind disjunkt (disjoint) von allen Atomkraftwerken. Konsistenzprüfung von räumlichen semantischenStephan Mäs 4 / 31 Integritätsregeln
  5. 5. Beispiel Alle Auwälder liegen innerhalb (inside) genau einer Flussaue. Alle Flussauen sind disjunkt (disjoint) von allen Atomkraftwerken. Alle Auwälder sind disjunkt (disjoint) von allen Atomkraftwerken. Alle Auwälder beinhalten (contains) ein Atomkraftwerk. Konsistenzprüfung von räumlichen semantischenStephan Mäs 5 / 31 Integritätsregeln
  6. 6. Gliederung1. Wissenschaftliche Grundlagen Definition von semantischen Integritätsregeln Logisches Schließen auf Basis von räumlichen Relationen2. Ansatz für das Logische Schließen mit semantischen Integritätsregeln Trennung von Instanz- und Klassenrelationen Komposition von Klassenrelationen3. Anwendungsszenario Daten Integration4. Zusammenfassung & Ausblick Konsistenzprüfung von räumlichen semantischenStephan Mäs 6 / 31 Integritätsregeln
  7. 7. Arten von Integritätsregeln Domain Constraints z.B. Einschränkungen von Attributwerten Key and Relationship Constraints z.B. Eindeutigkeit von Schlüsselattributen, Kardinalitätseinschränkungen Semantic Integrity Constraints schränken Relationen zwischen den Elementen des Datenmodells ein spezifizieren wie die Semantik des Datenmodells im Datensatz umgesetzt / erzwungen wird i.d.R. werden die eingeschränkten Relationen nicht explizit abgespeichert Fokus der Arbeit liegt auf: Semantischen Integritätsregeln welche auf binären räumlichen Relationen zwischen Objektklassen basieren Konsistenzprüfung von räumlichen semantischenStephan Mäs 7 / 31 Integritätsregeln
  8. 8. Räumliche semantische IntegritätsregelnBeispiele aus der natürlichen Sprache:Topologische Einschränkungen: Höhenlinien dürfen sich nicht mit Seen überschneiden. Auwälder müssen innerhalb einer Flussaue liegen.Orientierung / Richtungseinschränkungen: Ein Hinterhof muss sich immer hinter einem Gebäude befinden.Metrische Einschränkungen: Eine Tankstelle muss mindestens 300m Abstand zu Schulen haben.Untersuchungsziel: Konsistenzprüfung von solchen Regelsätzen durch logisches Schließen. Konsistenzprüfung von räumlichen semantischenStephan Mäs 8 / 31 Integritätsregeln
  9. 9. Arten semantischer Integritätsregeln Konsistenzprüfung von räumlichen semantischenStephan Mäs 9 / 31 Integritätsregeln
  10. 10. Logisches Schließen mit räumlichen Relationen Komposition von räumlichen RelationenFinites Set von räumlichen RelationenKomposition Beispiel: Explizites Wissen: A berührt (meet) B B C B beinhaltet (contains) C A Implizites Wissen: A ist disjunkt (disjoint) von C Konsistenzprüfung von räumlichen semantischenStephan Mäs 10 / 31 Integritätsregeln
  11. 11. Komposition von räumlichen Relationen Egenhofer, M. (1994): Deriving the Composition of Binary Topological Relations. Konsistenzprüfung von räumlichen semantischenStephan Mäs 11 / 31 Integritätsregeln
  12. 12. Constraint Satisfaction Problems Herleitung von implizitem Wissen und Detektion von Inkonsistenzen und Redundanzen in Relationennetzen Knoten repräsentieren Objekte Kanten repräsentieren die (räumlichen) Relationen  Konsistenzprüfung der Relationen aller Objekttriple Konsistenzprüfung von räumlichen semantischenStephan Mäs 12 / 31 Integritätsregeln
  13. 13. Komposition Semantischer Integritätsregeln Alle Auwälder liegen innerhalb (inside) genau einer Flussaue. Alle Flussauen sind disjunkt (disjoint) von allen Atomkraftwerken. ??? Konsistenzprüfung von räumlichen semantischenStephan Mäs 13 / 31 Integritätsregeln
  14. 14. LösungsansatzAufteilung in 2 Ebenen:  getrennte Betrachtung der Kompositionen Klassenebene von Instanzrelationen und Kardinalitätseinschränkungen Kompositionen der Instanzebene Kardinalitätseinschränkungen Kompositionen der Kombinierte Instanzrelationen Kompositionen der Klassenrelationen Konsistenzprüfung von räumlichen semantischenStephan Mäs 14 / 31 Integritätsregeln
  15. 15. Komposition von Klassenrelationen a1 f1 k1 a2 f2 k2 a3 f3 k3 disjoint a4 inside Konsistenzprüfung von räumlichen semantischenStephan Mäs 15 / 31 Integritätsregeln
  16. 16. Komposition von Klassenrelationen a1 f1 k1 a2 f2 k2 a3 f3 k3 disjoint a4 insideInstanzebene: inside(a,f ) ; disjoint(f , k)  disjoint(a , k). Konsistenzprüfung von räumlichen semantischenStephan Mäs 16 / 31 Integritätsregeln
  17. 17. Komposition von Klassenrelationen a1 f1 k1 a2 f2 k2 a3 f3 k3 disjoint a4 insideInstanzebene: inside(a,f ) ; disjoint(f , k)  disjoint(a , k).Klassenebene: Alle Auwälder stehen in Relation r1 zu genau einer Flussaue ; Alle Flussauen stehen in Relation r2 zu allen Atomkraftwerken  Alle Auwälder stehen in Relation r3 zu allen Atomkraftwerken. Konsistenzprüfung von räumlichen semantischenStephan Mäs 17 / 31 Integritätsregeln
  18. 18. Komposition von Klassenrelationen a1 f1 k1 a2 f2 k2 a3 f3 k3 disjoint a4 insideInstanzebene: inside(a,f ) ; disjoint(f , k)  disjoint(a , k).Klassenebene: Alle Auwälder stehen in Relation r1 zu genau einer Flussaue ; Alle Flussauen stehen in Relation r2 zu allen Atomkraftwerken  Alle Auwälder stehen in Relation r3 zu allen Atomkraftwerken.Kombinierte Komposition der Klassenrelationen: Konsistenzprüfung von räumlichen semantischenStephan Mäs 18 / 31 Integritätsregeln
  19. 19. Berücksichtigte KardinalitätsbedingungenParticipation Links-Totalität: Jedes a steht in einer Relation r zu mindestens einem b. Total Rechts-Totalität: Jedes b steht in einer Relation r zu mindestens einem a. Links-Eindeutigkeit:Cardinality Kein b steht in einer Relation r zu mehr als einem a. Ratio Rechts-Eindeutigkeit: Kein a steht in einer Relation r zu mehr als einem b. Konsistenzprüfung von räumlichen semantischen Stephan Mäs 19 / 31 Integritätsregeln
  20. 20. Definition von Klassenrelationen Alle Auwälder liegen innerhalb (inside) genau einer Flussaue. links-total rechts-eindeutig INSIDE RD LT (Auwälder, Flussauen)RLD (A,B) RLD RD (A,B) RLD RD LT (A,B) RLD RD LT RT (A,B) Rsome (A,B)RRD (A,B) RLD LT (A,B) RLD RD RT (A,B)RLT (A,B) RLD RT (A,B) RLD LT RT (A,B)RRT (A,B) RRD LT (A,B) RRD LT RT (A,B) Sonderfall: RLT RT-all (A,B) RRD RT (A,B) RLT RT (A,B) 17 Abstrakte Klassenrelationen Konsistenzprüfung von räumlichen semantischen Stephan Mäs 20 / 31 Integritätsregeln
  21. 21. Komposition von Klassenrelationen Konsistenzprüfung von räumlichen semantischenStephan Mäs 21 / 31 Integritätsregeln
  22. 22. Prototypische Umsetzung Konsistenzprüfung von räumlichen semantischenStephan Mäs 22 / 31 Integritätsregeln
  23. 23. Anwendungsszenario: Datenintegration Datenquelle 1 Datenquelle 2 Implizite Implizite Restriktionen? Restriktionen? Integration möglich? Brauchbarkeit? Hochwasser- analyse Konsistenzprüfung von räumlichen semantischenStephan Mäs 23 / 31 Integritätsregeln
  24. 24. Anwendungsszenario: Datenintegration Alle Auwälder müssen an mindestens einem Fluss liegen (meet). Alle Auwälder müssen innerhalb (inside) einer Flussaue liegen. Instanzebene: contains(fa,a); meet(a,f)  contains  covers  overlap(fa,f) Klassenebene:        Konsistenzprüfung von räumlichen semantischenStephan Mäs 24 / 31 Integritätsregeln
  25. 25. Anwendungsszenario: Datenintegration Datenquelle 1 Datenquelle 2             disjoint  meet  inside  coveredBy  overlap contains  covers  overlap Konsistenzprüfung von räumlichen semantischenStephan Mäs 25 / 31 Integritätsregeln
  26. 26. Anwendungsszenario: Datenintegration Datenquelle 1 Datenquelle 2             disjoint  meet  inside  coveredBy  overlap contains  covers  overlap Konsistenzprüfung von räumlichen semantischenStephan Mäs 26 / 31 Integritätsregeln
  27. 27. Anwendungsszenario: Datenintegration Datenquelle 1 Datenquelle 2             disjoint  meet  inside  coveredBy  overlap contains  covers  overlap Widersprüche ? Konsistenzprüfung von räumlichen semantischenStephan Mäs 27 / 31 Integritätsregeln
  28. 28. Anwendungsszenario: Datenintegration Datenquelle 1 Datenquelle 2             disjoint  meet  inside  coveredBy  overlap contains  covers  overlap Widersprüche ? Konsistenzprüfung von räumlichen semantischenStephan Mäs 28 / 31 Integritätsregeln
  29. 29. Auflösung des Beispiels Datenquelle 1 Datenquelle 2 Implizite Implizite Restriktionen Restriktionen vorhanden vorhanden Integration ist möglich Konsistenzprüfung notwendig Hochwasser- analyse Konsistenzprüfung von räumlichen semantischenStephan Mäs 29 / 31 Integritätsregeln
  30. 30. Zusammenfassung Kategorisierung von semantischen Integritätsregeln Konsistenzprüfung von räumlichen semantischen Integritätsregeln / Klassenrelationen Formale Beschreibung der semantischen Integritätsregeln Generische Methodik zur Erkennung von Konflikten und Redundanzen Die entwickelte Methodik ermöglicht die Erkennung von: impliziten Restriktionen widersprüchlichen Integritätsregeln  semantische Heterogenitäten und Konflikte in verschiedenen Datenmodellen redundanten Restriktionen Anwendungsgebiete: Qualitätssicherung Management von semantischen Integritätsregeln Datenintegration • Heterogenitäten der Qualitätsanforderungen • Qualitätsunzulänglichkeiten in Bezug auf eine bestimme Nutzung Konsistenzprüfung von räumlichen semantischenStephan Mäs 30 / 31 Integritätsregeln
  31. 31. Ausblick Erweiterungsmöglichkeiten: Vererbung von semantischen Integritätsregeln Ternäre Relationen (a befindet sich zwischen b und c) Erweiterung der Formalisierung (z.B. 0..2 als Kardinalität) Berechnung von minimalen Regelsätzen Minimierung des Rechenaufwandes bei der Qualitätssicherung Räumliche Relationen und ihre Kompositionen Relationen über mehrere räumliche Aspekte Kognitive Plausibilität Weitere Anwendungsgebiete: Ontologien und konzeptionelle Datenmodellierung Messung semantischer Ähnlichkeit (Semantic Similarity Measurement) Konsistenzprüfung von räumlichen semantischenStephan Mäs 31 / 31 Integritätsregeln

×