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Metadatenbasierte Kontextualisierung architektonischer 3D-Modelle

  • Digitale 3D-Modelle der Architektur – z.B. Modelle von Gebäuden, Inneneinrichtungsgegenständen und Bauteilen – haben innerhalb der letzten fünf Jahrzehnte sowohl die analogen, auf Papier basierenden Zeichnungen als auch die physischen Modelle aus ihrer planungs-, ausführungs- und dokumentationsunterstützenden Rolle verdrängt. Als Herausforderungen bei der Integration von 3D-Modellen in digitale Bibliotheken und Archive sind zunächst die meist nur rudimentäre Annotation mit Metadaten seitens der Autoren und die nur implizit in den Modellen vorhandenen Informationen zu nennen. Aus diesen Defiziten resultiert ein aktuell starkes Interesse an inhaltsbasierter Erschließung durch vernetzte Nutzergruppen oder durch automatisierte Verfahren, die z.B. aufgrund von Form- oder Strukturmerkmalen eine automatische Kategorisierung von 3D-Modellen anhand gegebener Schemata ermöglichen. Die teilweise automatische Erkennung von objektinhärenter Semantik vergrößert die Menge an diskreten und semantisch unterscheidbaren Einheiten. Darüber hinaus sind digitale 3D-Modelle zumeist hierarchisch aufgebaut; sie enthalten weitere komplexe Modelle, die wiederum in sich geschachtelt sein können und in einzelnen Fällen einen eigenständigen Nachweis als 3D-Modell wünschenswert machen. 3D-Modelle als Content im World Wide Web können sowohl untereinander als auch mit anderen textuellen wie nichttextuellen Objekten verknüpft werden, also Teil von aggregierten Dokumenten sein. Eine weitere Notwendigkeit ist die Vernetzung mit inhaltlich relevanten Ereignissen, Orten, Begriffen, Personen oder realen Objekten sowie die explizite Beschreibung der Relationen zwischen dem Modell selbst und diesen Entitäten seines spezifischen Kontextes. Die Aggregationen bzw. der Modellkontext sowie die inhärenten Entitäten erfordern Instrumente der Organisation, um dem Benutzer bei der Suche nach Informationen einen Mehrwert zu bieten, insbesondere dann, wenn textbasiert nach Informationen zum Modell und zu dessen Kontext gesucht wird. In der vorliegenden Arbeit wird ein Metadatenmodell zur gezielten Strukturierung von Information entwickelt, welche aus 3D-Architekturmodellen gewonnen wird. Mittels dieser Strukturierung kann das Modell mit weiterer Information vernetzt werden. Die Anwendung etablierter Ontologien sowie der Einsatz von URIs machen die Informationen nicht nur explizit, sondern beinhalten auch eine semantische Information über die Relation selbst, sodass eine Interoperabilität zu anderen verfügbaren Daten im Sinne der Grundprinzipien des Linked-Data-Ansatzes gewährleistet wird. Diese Herangehensweise hat im Gegensatz zu einem Ansatz, der Metadaten als Records auffasst, das Potenzial, Relationen zu jeglichen modellrelevanten Entitäten im Suchraum herzustellen und zugleich diese Relationen für weitere wissensbildende Prozesse verfügbar zu machen.
  • Digital 3D models from the domain of architecture – e.g. models describing buildings, furniture or building blocks – have replaced analogue paper-based drawings as well as haptic scale models bit by bit during the last five decades. The main challenges for integrating 3D models in digital libraries and archives are posed by mostly only sparse annotation with metadata provided by the author and the fact that information is only implicitly available. This has recently led to an increased interest in context-based indexing using automatic approaches as well as social tagging. Computer based approaches usually rely on methods from artificial intelligence including machine learning for automated categorization based on geometric and structural properties according to a given classification scheme. The partially automated recognition of model-inherent semantics increases the number of discrete and semantically distinguishable entities. Furthermore, 3D models usually provide an intrinsic hierarchy, i.e. they consist of complex submodels which might again consist of sub-models on their own. This type of hierarchical structure calls for explicit documentation of the sub-contents contained in individual cases. 3D models as parts of the World Wide Web can be interlinked which each other. Additionally, they can be linked to other textual or non-textual objects and are therefore considered to be parts of aggregated documents. Another need is to establish links to content relevant entities like e.g. events, places, concepts, people, or real objects and the explicit description of the relationships between the model itself and these entities of its specific context. Aggregations as well as the model context along with inherent entities require efficient tools for organization in order to provide real additional benefits for the user during its quest for information. Especially for text-based search on information about a 3D model and its context, a metadata model is an indispensable tool regarding the above described challenges. In this work we develop a metadata model for specific structuring of information, which is obtained from 3D architectural models. Using this structure, the model can be linked to further information. The application of established ontologies and the use of URIs make the information not only explicitly, but also provide semantic information about the relation itself. By that, interoperability according to the principles of the LOD approach is guaranteed. In contrast to representing metadata as a set of records, our approach can potentially establish relationships to any entities in the search space that are relevant to the 3D model. Additionally, these relationships are made available for subsequent knowledge-creating processes.

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Metadaten
Author:Ina BlümelORCiDGND
URN:urn:nbn:de:kobv:11-100214930
DOI:https://doi.org/10.18452/16868
Advisor:Stefan Gradmann, Dieter W. Fellner
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Year of Completion:2013
Date of final exam:2013/02/11
Release Date:2017/07/26
Tag:3D-Modelle; Kontextualisierung; Linked Data; Metadaten
3D models; Contextualization; Metadata
Institutes:Fakultät III - Medien, Information und Design
DDC classes:020 Bibliotheks- und Informationswissenschaft
Licence (German):License LogoCreative Commons - Namensnennung-Weitergabe unter gleichen Bedingungen 3.0