Skip to main content

Wissensabbildung und Ontologien als Erweiterung von Bauinformationsmodellen

  • Chapter
  • First Online:
IoC - Internet of Construction

Zusammenfassung

Die Techniken des Semantic Web, Linked Data und Ontologie-basierte Systemarchitekturen gewinnen immer mehr an Bedeutung. Das zugehörige Themengebiet wird schon seit vielen Jahren wissenschaftlich bearbeitet. Die grundlegenden Methodiken und zugehörigen Publikationen sind teilweise über 20 Jahre alt. In jüngster Zeit rückt der Bereich der Wissensmodellierung wieder vermehrt in den Fokus, da insbesondere Entwicklungen im Bereich der Künstlichen Intelligenz und des Machine-Learning strukturierte, maschinenlesbare Abbildungen von vernetzten Informationen und Wissen benötigen. Auch im Bauwesen existieren Forschungsansätze, welche sich damit befassen durch den Einsatz von Ontologien und vernetzten Datenquellen Herausforderungen der Branche zu lösen und effizientere Arbeitsweisen zu ermöglichen. Wie in Kap. 4 beschrieben, führen fehlerhafter Datenaustausch und inkompatible Schnittstellen zu Brüchen im Informationsfluss entlang der Wertschöpfungskette im Bauwesen. Schwächen und Limitationen bestehender Systematiken wie dem Building Information Modeling (BIM) und der damit verbundenen, bereits beschriebenen Schnittstellen wie den Industry Foundation Classes (IFC) erfordern neue Ansätze in diesem Bereich, zu denen auch Ontologie-basierte Ansätze zählen. Um diese zu entwickeln, ist ein grundlegendes Verständnis der Begriffe Daten, Information und Wissen im Bauwesen erforderlich. In diesem Kapitel sollen daher diese grundlegenden Begriffe erläutert werden, und auf die Definition und Bedeutung von Ontologien im Zusammenhang mit dem Semantic Web eingegangen werden. Des Weiteren soll aufgezeigt werden, in welchen Bereichen des Bauwesens bereits erste Konzepte oder Ansätze vorliegen, auf denen aufgebaut werden kann. Zusätzlich wird erläutert, warum im Rahmen des Internet of Construction ein Ontologie-basierter Ansatz gewählt wurde und welche Lücke damit geschlossen werden soll.

This is a preview of subscription content, log in via an institution to check access.

Access this chapter

Chapter
USD 29.95
Price excludes VAT (USA)
  • Available as PDF
  • Read on any device
  • Instant download
  • Own it forever
eBook
USD 59.99
Price excludes VAT (USA)
  • Available as EPUB and PDF
  • Read on any device
  • Instant download
  • Own it forever
Hardcover Book
USD 74.99
Price excludes VAT (USA)
  • Durable hardcover edition
  • Dispatched in 3 to 5 business days
  • Free shipping worldwide - see info

Tax calculation will be finalised at checkout

Purchases are for personal use only

Institutional subscriptions

Literatur

  1. Mertens P, Bodendorf F, König W, Schumann M, Hess T, Buxmann P (2017) Daten, Informationen und Wissen Grundzüge der Wirtschaftsinformatik. Springer Gabler, Berlin, Heidelberg, S 35–62

    Google Scholar 

  2. Precht M, Meier N, Tremel D (2004) EDV-Grundwissen. Eine Einführung in Theorie und Praxis der modernen EDV, 7. Aufl. Addison-Wesley, München, Boston [u.a.]

    Google Scholar 

  3. Lenz M (2013) Semantische Analyse unstrukturierter Daten. Wirtsch Inform Manag 5(6):60–67. https://doi.org/10.1365/s35764-013-0364-6

    Article  Google Scholar 

  4. Kuhlen R (2015) A1 Information - Ein Konstrukt mit Folgen, Gurndlagen der Informationswissenschaft (pp. 1–26), https://doi.org/10.1515/9783110769043-001

  5. Rainer Völer, Sigrid Sauer, Monika Simon (2007) Wissensmanagement im Innovationsprozess. Physica-Verlag HD, S 59–109

    Google Scholar 

  6. Haun M (2002) Grundlagen Handbuch Wissensmanagement. Springer, Berlin, Heidelberg, S 5–110

    Google Scholar 

  7. Lämmel U, Cleve J (2008). In: Lämmel U, Cleve J (Hrsg) Künstliche Intelligenz. Mit … 50 Tabellen, 43 Beispielen, 208 Aufgaben, 89 Kontrollfragen und Referatsthemen, 3. Aufl. Hanser, München, S 29–112

    Google Scholar 

  8. Polzin B, Ringler P, Weigl H (2022) Wissenskultur als Erfolgsfaktor für das Wissensmanagement im Bauwesen. Springer Vieweg, Wiesbaden, S 15–23

    Google Scholar 

  9. Kienreich W, Strohmaier M (2006) Wissensmodellierung — Basis für die Anwendung semantischer Technologien Semantic Web. Springer, Berlin, Heidelberg, S 359–371

    Google Scholar 

  10. Wilke H (2004) Einführung in das systemische Wissensmanagement, ISBN 978-3-89670-824-3

    Google Scholar 

  11. Remus U (2002) Prozessorientiertes Wissensmanagement. Konzepte und Modellierung. epub https://doi.org/10.5283/epub.9925

  12. Gruber TR (1993) A translation approach to portable ontology specifications. Knowledge Acquisition 5(2):199–220. https://doi.org/10.1006/knac.1993.1008

    Article  Google Scholar 

  13. Natalya F. Noy and Deborah L. McGuinness (2001) Ontology Development 101: A Guide to Creating Your First Ontology

    Google Scholar 

  14. Gruber T (2009) Ontology Encyclopedia of Database Systems. Springer, Boston, MA, S 1963–1965

    Google Scholar 

  15. Stardog Modeling – Building a data model for your Enterprise Knowledge Graph. https://info.stardog.com/hubfs/Stardog%20Academy%20-%20Stage%203%20Fundamentals_Slide%20Decks/Video%204_%20Modeling.pdf. Zugegriffen: 28. September 2022

  16. Lohmann S, Negru S, Haag F, Ertl T (2016) Visualizing ontologies with VOWL. SW 7(4):399–419. https://doi.org/10.3233/SW-150200

  17. W3C Vocabularies. https://www.w3.org/standards/semanticweb/ontology. Zugegriffen: 04. Oktober 2022

  18. Cieślik A, Ganzha M, Paprzycki M (2009) Developing and Utilizing Ontology of Golf Based on the Open Travel Alliance Golf Messages. Springer, Berlin, Heidelberg, S 133–156

    Google Scholar 

  19. Borrmann A, König M, Koch C, Beetz J (2021) Building Information Modeling. Springer Fachmedien Wiesbaden, Wiesbaden

    Book  Google Scholar 

  20. Amirhosseini M, Salim J (2011) OntoAbsolute as a ontology evaluation methodology in analysis of the structural domains in upper, middle and lower level ontologies 2011 International Conference on Semantic Technology and Information Retrieval. IEEE, S 26–33

    Google Scholar 

  21. Bizer C (2008) Linked data: Principles and state of the art, https://doi.org/10.1.1.183.2614

  22. Pellegrini T, Sack H, Auer S (Hrsg) (2014) Linked Enterprise Data. X.media.press. Springer Berlin Heidelberg, Berlin, Heidelberg

    Google Scholar 

  23. Berners-Lee T, Fischetti M (2011) Weaving the web. The original design and ultimative destiny of the World Wide Web by its inventor, 1. Aufl. HarperBusiness, New York, NY

    Google Scholar 

  24. W3C Standards: Semantic Web. https://www.w3.org/standards/semanticweb/. Zugegriffen: 01. Oktober 2022

  25. Sack H (2014) Linked Data Technologien – Ein Überblick. In: Pellegrini T, Sack H, Auer S (Hrsg) Linked Enterprise Data. Springer Berlin Heidelberg, Berlin, Heidelberg, S 21–62

    Google Scholar 

  26. Brůha P (2013) Semantic Web and Classic Data Structures. Report DCSE/TR-2013-03. https://doi.org/10.13140/RG.2.2.18962.35525

  27. Bratt S (2006) Web 3.0 Emerging. World Wide Web Consortium. http://www.w3.org/2007/Talks/0123-sb-W3CEmergingTech/

  28. Zheng Y, Törmä S, Seppänen O (2021) A shared ontology suite for digital construction workflow. Automation in Construction 132:103930. https://doi.org/10.1016/j.autcon.2021.103930

    Article  Google Scholar 

  29. (2010) SWRL: A Semantic Web Rule Language Combining OWL and RuleML. https://www.w3.org/Submission/SWRL/. Zugegriffen: 01. April 2023

  30. (2018) Shapes Constraint Language (SHACL). https://www.w3.org/TR/shacl/. Zugegriffen: 01. April 2023

  31. (2023) GraphQL | A query language for your API. https://graphql.org/. Zugegriffen: 25. Februar 2023

  32. Angele K, Meitinger M, Bußjäger M, Föhl S, Fensel A (2022) GraphSPARQL. In: Hong J, Bures M, Park JW, Cerny T (Hrsg) The 37th Annual ACM Symposium on Applied Computing. Virtual, April 25 - April 29, 2022. Association for Computing Machinery, New York, NY, United States, S 778–785

    Google Scholar 

  33. Hitzler P, Krötzsch M, Rudolph S, Sure Y (2007) Semantic Web: Grundlagen. Springer-Verlag

    Google Scholar 

  34. W3C (2014) RDF 1.1 Concepts and Abstract Syntax. https://www.w3.org/TR/rdf11-concepts/

  35. W3C (2008) Cool URIs for the Semantic Web. https://www.w3.org/TR/cooluris/. Zugegriffen: 01. Oktober 2022

  36. The Unicode Consortium (2022) The Unicode Standard (Version 15.0.0). The Unicode Consortium, Mountain View, CA

    Google Scholar 

  37. Lopez MF, Gomez-Perez A, Sierra JP, Sierra AP (1999) Building a chemical ontology using Methontology and the Ontology Design Environment. IEEE Intell. Syst. 14(1):37–46. https://doi.org/10.1109/5254.747904

    Article  Google Scholar 

  38. Sure Y, Staab S, Studer R (Hrsg) (2004) On-To-Knowledge Methodology (OTKM), Handbook of Ontologies

    Google Scholar 

  39. Staab S, Studer R (Hrsg) (2009) Handbook on Ontologies. Springer Berlin Heidelberg, Berlin, Heidelberg

    Google Scholar 

  40. Corcho O, Fernández-López M, Gómez-Pérez A (2003) Methodologies, tools and languages for building ontologies. Where is their meeting point? Data & Knowledge Engineering 46(1):41–64. https://doi.org/10.1016/S0169-023X(02)00195-7

  41. Mark A. Musen, the Protégé Team (2015) The Protégé Project: A Look Back and a Look Forward AI Matters. 2015 June; 1(4): 4–12.

    Google Scholar 

  42. GitHub (2023) – protegeproject/protege-plugin-examples: Example code for developing Protege Desktop plug-ins. https://github.com/protegeproject/protege-plugin-examples. Zugegriffen: 05. Januar 2023

  43. S. Lohmann, S. Negru, F. Haag, T. Ertl (2016) Visualizing ontologies with VOWL. Semantic Web

    Google Scholar 

  44. Samir Tartir, I. Budak Arpinar, Amit P. Sheth (2010) Ontological Evaluation and Validation Theory and Applications of Ontology: Computer Applications. Scholars Portal, S 115–130

    Google Scholar 

  45. Steiner CM, Albert D (2017) Validating domain ontologies: A methodology exemplified for concept maps. Cogent Education 4(1):1263006. https://doi.org/10.1080/2331186X.2016.1263006

    Article  Google Scholar 

  46. Gaag A (2010) Entwicklung einer Ontologie zur funktionsorientierten Lösungssuche in der Produktentwicklung. Dissertation

    Google Scholar 

  47. Gómez-Pérez A (2004) Ontology Evaluation Handbook on Ontologies. Springer, Berlin, Heidelberg, S 251–273

    Google Scholar 

  48. Degbelo A (2017) A Snapshot of Ontology Evaluation Criteria and Strategies Proceedings of the 13th International Conference on Semantic Systems. ACM, New York, NY, USA

    Google Scholar 

  49. Wagner A, Bonduel M, Pauwels P, Rüppel U (2020) Representing construction-related geometry in a semantic web context: A review of approaches. Automation in Construction 115:103130. https://doi.org/10.1016/j.autcon.2020.103130

    Article  Google Scholar 

  50. W3C (2017) Semantic Sensor Network Ontology. https://www.w3.org/TR/vocab-ssn/. Zugegriffen: 28. September 2022

  51. Poveda-Villalón M, SC-F Material Properties Ontology. https://bimerr.iot.linkeddata.es/def/material-properties/. Zugegriffen: 28. September 2022

  52. Rasmussen MH, Lefrançois M, Schneider GF, Pauwels P (2020) BOT: The building topology ontology of the W3C linked building data group. SW 12(1):143–161. https://doi.org/10.3233/SW-200385

  53. Beetz J, van Leeuwen J, Vries B de (2009) IfcOWL: A case of transforming EXPRESS schemas into ontologies. AIEDAM 23(1):89–101. https://doi.org/10.1017/S0890060409000122

    Article  Google Scholar 

  54. buildingSMART Technical (2023) ifcOWL – buildingSMART Technical. https://technical.buildingsmart.org/standards/ifc/ifc-formats/ifcowl/. Zugegriffen: 05. Januar 2023

  55. Pauwels P, Terkaj W (2016) EXPRESS to OWL for construction industry: Towards a recommendable and usable ifcOWL ontology. Automation in Construction 63:100–133. https://doi.org/10.1016/j.autcon.2015.12.003

    Article  Google Scholar 

  56. Pauwels P. IFCtoRDF. https://github.com/pipauwel/IFCtoRDF. Zugegriffen: 29. September 2022

  57. Terkaj W, Pauwels P (2017) A Method to generate a Modular ifcOWL Ontology. Joint Ontology Workshops

    Google Scholar 

  58. Bonduel M, Oraskari J, Pauwels P, Vergauwen M, Klein R (2018) The IFC to Linked Building Data Converter-Current Status

    Google Scholar 

  59. Rasmussen MH, Lefrançois M, Schneider GF, Pauwels P (2020) BOT: The building topology ontology of the W3C linked building data group. SW 12(1):143–161. https://doi.org/10.3233/SW-200385

  60. Hammar K, Wallin EO, Karlberg P, Hälleberg D (2019) The RealEstateCore Ontology. In: Ghidini C, Hartig O, Maleshkova M, Svátek V, Cruz I, Hogan A, Song J, Lefrançois M, Gandon F (Hrsg) The Semantic Web – ISWC 2019, Bd 11779. Springer International Publishing, Cham, S 130–145

    Google Scholar 

  61. Wagner A, Rüppel U (2019) BPO: The building product ontology for assembled products Proceedings of the 7th Linked Data in Architecture and Construction workshop (LDAC 2019)’, Lisbon, Portugal, S 12

    Google Scholar 

  62. Holten Rasmussen M, Lefrançois M, Bonduel M, Anker Hviid C, Karlshøj J (2018) OPM: An ontology for describing properties that evolve over time CEUR Workshop Proceedings, Bd 2159, S 24–33

    Google Scholar 

  63. Bonsma P, Bonsma I, Ziri AE, Iadanza E, Maietti F, Medici M, Ferrari F, Sebastian R, Bruinenberg S, Lerones PM (2018) Handling huge and complex 3D geometries with Semantic Web technology. IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 364:12041. https://doi.org/10.1088/1757-899X/364/1/012041

  64. Kirner L, Lublasser E, Brell-Cokcan S (2021) Internet of Construction: Research Methods for Practical Relevance in Construction. Technology|Architecture + Design 5(2):146–152. https://doi.org/10.1080/24751448.2021.1967053

  65. Brell-Cokcan S, Stumm S, Kirner L, Lublasser E (2021) Transparenz und Wert der Daten im Bauwesen Monetarisierung von technischen Daten. Springer Vieweg, Berlin, Heidelberg, S 593–614

    Google Scholar 

  66. Cadwork S (2022) design2machine – the data transfer interface for wood constructions – btl v10. https://design2machine.com/btl/. Zugegriffen: 08. Januar 2023

  67. bauforumstahl e.V.: Standardbeschreibung von Stahlbauteilen für die NC-Steuerung (ASCII), 2003.

    Google Scholar 

  68. Horrocks I (2013) What Are Ontologies Good For? In: Küppers B-O, Hahn U, Artmann S (Hrsg) Evolution of semantic systems. Springer, Berlin, S 175–188

    Google Scholar 

  69. Roos K (2019) Wissensbasierte Prozesskonfiguration im Bauwesen. Dissertation

    Google Scholar 

  70. Guo D, Onstein E, La Rosa AD (2020) An Approach of Automatic SPARQL Generation for BIM Data Extraction. Applied Sciences 10(24):8794. https://doi.org/10.3390/app10248794

    Article  Google Scholar 

  71. McGuinness D (2003) Ontologies Come of Age, S 171–194

    Google Scholar 

  72. Staab S (Hrsg) (2004) Handbook on ontologies. With 22 tables. International handbooks on information systems. Springer, Berlin, Heidelberg, New York, Hong Kong, London, Milan, Paris, Tokyo

    Google Scholar 

  73. Bauer M, Baqa H, Bilbao S, Corchero A, Daniele L, Esnaola I, Fernandez I, Franberg O, Garcia-Castro R, Girod-Genet M, Guillemin P, Gyrard A, El Kaed C, Kung A, Lee J, Lefrancois M, Li W, Raggett D, Wetterwald M (2019) Towards Semantic Interoperability Standards based on Ontologies. https://doi.org/10.13140/RG.2.2.26825.29282

  74. Blagec K, Barbosa-Silva A, Ott S, Samwald M (2022) A curated, ontology-based, large-scale knowledge graph of artificial intelligence tasks and benchmarks. Sci Data 9(1):322. https://doi.org/10.1038/s41597-022-01435-x

    Article  Google Scholar 

  75. Jin L, Liu H, Zheng X, Chen S (2020) Exploring the Impact of Wind Loads on Tower Crane Operation. Mathematical Problems in Engineering 2020:1–11. https://doi.org/10.1155/2020/2807438

    Article  MathSciNet  Google Scholar 

  76. Ahmadi p, Arashpour M (2020) An Analysis of 4D-BIM Construction Planning: Advantages, Risks and Challenges. https://doi.org/10.22260/ISARC2020/0025

  77. Lima C, Zarli A, Rezgui Y, Wetherill M (2002) Toward the construction knowledge economy: the e-Cognos project. Proceedings of the 10th European Conference on Information Systems

    Google Scholar 

  78. Lima C, Diraby TE, Fies B, Zarli A, Ferneley E (2003) The E-Cognos Project: Current Status and Future Directions of an Ontology-Enabled IT Solution Infrastructure Supporting Knowledge Management in Construction. In: Molenaar KR, Chinowsky P (Hrsg) Winds of change. Integration and innovation in construction : proceedings of the congress. American Society of Civil Engineers; Construction Institute, Reston, Va., S 1–8

    Google Scholar 

Download references

Author information

Authors and Affiliations

Authors

Corresponding author

Correspondence to Lukas Kirner .

Editor information

Editors and Affiliations

Rights and permissions

Reprints and permissions

Copyright information

© 2024 Der/die Autor(en), exklusiv lizenziert an Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH, ein Teil von Springer Nature

About this chapter

Check for updates. Verify currency and authenticity via CrossMark

Cite this chapter

Kirner, L., Brell-Cokcan, S. (2024). Wissensabbildung und Ontologien als Erweiterung von Bauinformationsmodellen. In: Brell-Cokcan, S., Schmitt, R.H. (eds) IoC - Internet of Construction . Springer Vieweg, Wiesbaden. https://doi.org/10.1007/978-3-658-42544-9_8

Download citation

Publish with us

Policies and ethics