The work describes the processing and analysis of remote sensing time series data for a comparative assessment of changes in different tropical rainforest areas in East Africa. In order to assess the effects of the derived changes in land cover and forest fragmentation, the study made use of spatially explicit modelling approaches within a geographical information system (GIS) to extrapolate sets of biological field findings in space and time. The analysis and modelling results were visualised aiming to consider the requirements of three different user groups. In order to evaluate measures of forest conservation and to derive recommendations for an effective forest management, quantitative landscape-scale assessments of land cover changes and their influence on forest biodiversity patterns are needed. However, few remote sensing studies have accounted for all of the following aspects at the same time: (i) a dense temporal sequence of land cover change/forest fragmentation information, (ii) the coverage of several decades, (iii) the distinction between multiple forest formations and (iv) direct comparisons of different case studies. In regards to linkages of remote sensing with biological field data, no attempts are known that use time series data for quantitative statements of long-term landscape-scale biodiversity changes. The work studies three officially protected forest areas in Eastern Africa: the Kakamega-Nandi forests in western Kenya (focus area) and Mabira Forest in south-eastern Uganda as well as Budongo Forest in western Uganda (for comparison purposes). Landsat imagery of in total eight or seven dates in regular intervals from 1972/73 to 2003 was used. Making use of supervised multispectral image classification procedures, in total, 12 land cover classes (six forest formations) were distinguished for the Kakamega-Nandi forests and for Budongo Forest while for Mabira Forest ten classes could be realised. An accuracy assessment via error matrices revealed overall classification accuracies between 81% and 85%. The Kakamega-Nandi forests show a continuous decrease between 1972/73 and 2001 of 31%, Mabira Forest experienced an abrupt loss of 24% in the late 1970s/early 1980s, while Budongo Forest shows a relatively stable forest cover extent. An assessment of the spatial patterns of forest losses revealed congruence with areas of high population density while a spatially explicit forest fragmentation index indicates a strong correlation of forest fragmentation with forest management regime and forest accessibility by roads. For the Kenyan focus area, three sets of biological field abundance data on keystone species/groups were used for a quantitative assessment of the influence of long-term changes in tropical forests on landscape-scale biodiversity patterns. For this purpose, the time series was extended with another three land cover data sets derived from aerial photography (1965/67, 1948/(52)) and old topographic maps (1912/13). To predict the spatio-temporal distribution of the army ant Dorylus wilverthi and of ant-following birds, GIS operators (i.e. focal and local functions) and statistical tests (i.e. OLS or SAR regression models) were combined into a spatial modelling procedure. Abundance data on three guilds of birds differing in forest dependency were directly extrapolated to five forest cover classes as distinguished in the time series. The results predict declines in species abundances of 56% for D. wilverthi, of 58% for ant-following birds and an overall loss of 47% for the bird habitat guilds, which in all three cases greatly exceed the rate of forest loss (31%). Additional extrapolations on scenarios of deforestation and reforestation confirmed the negative ecological consequences of splitting-up contiguous forest areas but also showed the potential of mixed indigenous forest plantings. The visualisation of the analysis and modelling results produced a mixture of different outcomes. Map series and a matrix of maps both showing species distributions aim to address scientists and decision makers. The results of the land cover change analysis were synthesised in a map of land cover development types for each study area, respectively. These maps are designed mainly for scientists. Additional maps of change, limited to a single class of forest cover and to three dates were generated to ensure an easy-to-grasp communication of the major forest changes to decision makers. Additionally, an easy-to-handle visualisation tool to be used by scientists, decision makers and local people was developed. For the future, an extension of this study towards a more complete assessment including more species/groups and also ecosystem functions and services would be desirable. Combining a framework for land cover simulation with a framework for running empirical extrapolation models in an automated manner could ideally result in a GIS-based, integrated forest ecosystem assessment tool to be used as regional spatial decision support system. / Die Arbeit beschreibt die Prozessierung und Analyse von Fernerkundungs-Zeitreihendaten für eine vergleichende Abschätzung von Veränderungen verschiedener tropischer Waldökosysteme Ostafrikas. Um Effekte der Veränderungen bzgl. Landbedeckung und Waldfragmentierung auf Biodiversitätsmuster abzuschätzen, wurden verschiedene räumlich explizite Modellierungssätze innerhalb eines geographischen Informationssystems (GIS) zur räumlichen und zeitlichen Extrapolation biologischer Felderhebungsdaten benutzt. Die Visualisierung der Analyse- und Modellierungsergebnisse erfolgte unter Berücksichtigung der Bedürfnisse von drei verschiedenen Nutzergruppen. Um Waldschutzmaßnahmen zu evaluieren und Empfehlungen für ein effektives Waldmanagement abzuleiten, sind quantitative Abschätzungen von Landbedeckungsveränderungen sowie von deren Einfluss auf tropische Waldbiodiversitätsmuster nötig. Wenige fernerkundungsbasierte Studien haben jedoch bislang alle der folgenden Faktoren berücksichtigt: (i) Informationen zu Veränderungen von Landbedeckung und Waldfragmentierung in dichter zeitlicher Sequenz, (ii) die Abdeckung mehrerer Jahrzehnte, (iii) die Unterscheidung zwischen mehreren Waldformationen, und (iv) direkte Vergleiche von unterschiedlichen Fallstudien. Hinsichtlich Verknüpfungen von Fernerkundung mit biologischen Felddaten sind bisher keine Studien bekannt, die Zeitreihendaten für quantitative Aussagen zu Langzeitveränderungen von Biodiversität auf Landschaftsebene verwenden. Die Arbeit untersucht drei offiziell geschützte Gebiete: die Kakamega-Nandi forests in Westkenia (Hauptuntersuchungsgebiet) sowie Mabira Forest in Südost-Uganda und Budongo Forest in West-Uganda (zu Vergleichszwecken). Es wurden Landsat-Daten für insgesamt acht bzw. sieben Zeitpunkte zwischen 1972/73 und 2003 in ungefähr gleichen Abständen erworben. Mit Hilfe von überwachten, multispektralen Klassifizierungsverfahren wurden für die Kakamega-Nandi forests und Budongo Forest jeweils 12 Landbedeckungsklassen (sechs Waldformationen) und für Mabira Forest zehn Klassen unterschieden. Eine Genauigkeitsprüfung mit Hilfe von Fehlermatrizen ergab Gesamtklassifizierungsgenauigkeiten zwischen 81% und 85%. Die Kakamega-Nandi forests sind durch eine kontinuierliche Waldabnahme von 31% zwischen 1972/73 und 2001 gekennzeichnet, Mabira Forest zeigt einen abrupten Waldverlust von 24% in den späten 1970ern/frühen 1980ern, während die Ergebnisse für Budongo Forest eine relativ stabile Waldbedeckung ausweisen. Während eine Abschätzung der räumlichen Muster von Waldverlusten eine hohe Deckungsgleichheit mit Gebieten hoher Bevölkerungsdichte ergab, deutet die Anwendung eines räumlich expliziten Waldfragmentierungsindexes auf eine starke Korrelation von Waldfragmentierung mit der Art von Waldmanagement sowie mit der Erreichbarkeit von Wald über Straßen hin. Um den Einfluss von Langzeit-Landbedeckungsveränderungen auf Biodiversitätsmuster auf Landschaftsebene für das kenianische Hauptuntersuchungsgebiet quantitativ abzuschätzen wurden drei Datensätze mit biologischen Felderhebungen zur Abundanz von Schlüsselarten/-gruppen verwendet. Zu diesem Zweck wurde die Zeitreihe zunächst um drei weitere Landbedeckungs-Datensätze ergänzt, die aus Luftbildern (1965/67, 1948/(52)) bzw. alten topographischen Karten (1912/13) gewonnen wurden. Zur Vorhersage der raum-zeitlichen Verteilung der Treiberameise Dorylus wilverthi wurden GIS-Operatoren und statistische Tests (OLS bzw. SAR Regressionsmodelle) in einem räumlichen Modellierungsablauf kombiniert. Abundanzdaten von drei sich hinsichtlich ihrer Abhängigkeit von Wald unterscheidenden Vogelgilden wurden direkt auf fünf Waldbedeckungsklassen hochgerechnet, die in der Zeitreihe unterschieden werden konnten. Die Ergebnisse prognostizieren Abundanzabnahmen von 56% für D. wilverthi, von 58% für Ameisen-folgende Vögel und einen Gesamtverlust von 47% für die Vogelgilden, was in allen drei Fällen eine deutliche Überschreitung der Waldverlustrate von 31% darstellt. Zusätzliche Extrapolationen basierend auf Szenarien bestätigten die negativen ökologischen Konsequenzen der Zerteilung zusammenhängender Waldflächen bzw. zeigten andererseits das Potential von Aufforstungen mit einheimischen Arten auf. Die Visualisierung der Analyse- bzw. Modellierungsergebnisse führte zu unterschiedlichen Darstellungen: mit einer Reihe von nebeneinander positionierten Einzelkarten sowie einer Matrix von Einzelkarten, die jeweils Artenverteilungen zeigen, sollen Wissenschaftler und Entscheidungsträger angesprochen werden. Aus den Ergebnissen der Landbedeckungsanalyse für die drei Untersuchungsgebiete wurden Landbedeckungsveränderungstypen generiert und jeweils in einer synthetischen Karte dargestellt, die hauptsächlich für Wissenschaftler gedacht sind. Um die wesentlichen Waldveränderungen auch auf einfache Weise zu den Entscheidungsträgern zu kommunizieren, wurden zusätzliche Karten erstellt, die nur eine aggregierte Klasse „Waldbedeckung“ zeigen und jeweils auf drei Zeitschritte der Zeitreihen begrenzt sind. Zusätzlich wurde ein leicht zu bedienendes Visualisierungstool entwickelt, das für Wissenschaftler, Entscheidungsträger und die lokale Bevölkerung gedacht ist. Für die Zukunft wäre eine umfassendere Abschätzung unter Berücksichtigung zusätzlicher Arten/-gruppen sowie auch Ökosystemfunktionen und –dienstleistungen wünschenswert. Die Verknüpfung einer Applikation zur Landbedeckungsmodellierung mit einer Applikation zur Ausführung von empirischen Extrapolationsmodellen (in stärkerem Maße automatisiert als in dieser Arbeit) könnte im Idealfall in ein GIS-basiertes Tool zur integrativen Bewertung von Waldökosystemen münden, das dann als räumliches Entscheidungsunterstützungssystem verwendet werden könnte.

In Wissenschaft und Praxis herrscht Einigkeit über die Notwendigkeit der Unterstützung von Dienstleistungen durch mobile Informationssysteme (IS). Der primäre Untersuchungsgegenstand der vorliegenden Dissertation ist die Gestaltung eines mobilen IS zur Unterstützung produktbegleitender Dienstleistungen. Innovativ an der im Rahmen dieses Promotionsverfahrens entwickelten Lösung ist die Verwendung der neu auf dem Markt erschienenen Smart Glasses, die u. a. dadurch, dass sie freihändig bedient werden können, einen Mehrwert zur Unterstützung während der Dienstleistungserbringung bieten. Ziel der Arbeit ist die Entwicklung von Gestaltungswissen zum Design, zur Implementierung und zur Evaluation mobiler Informationssysteme. Die Bearbeitung der Zielsetzung beinhaltet (1) die multi-methodische Analyse zentraler Anforderungen an das IS in Form der zu deckenden Informationsbedarfe der Leistungserbringer und der zu implementierenden Anwendungsfälle. (2) Die fachlichen Anforderungen adressierend, wird das Design, die Implementierung und die Evaluation des mobilen Informationssystems selbst durchgeführt. Hierzu werden zusätzlich technische Funktionalitäten der Smart Glasses erfasst. (3) Aus der Analyse, dem Design und der Evaluation des mobilen Informationssystems wird anschließend methodisches Gestaltungswissen abgeleitet. (4) Abschließend erfolgt die Anwendung des Gestaltungswissens innerhalb weiterer Dienstleistungssektoren (Logistikdienstleistungen, Gesundheitsdienstleistungen). Hierbei werden ein Smart Glasses-basiertes IS für die Unterstützung von Logistikdienstleistungen und eine Smartphone-Applikation zur Unterstützung von Gesundheitsdienstleistungen für das Entwicklungsland Papua-Neuguinea konzipiert. Die vorliegende Dissertation leistet einen Beitrag zum Service Systems Engineering als Teildisziplin der Wirtschaftsinformatik. Sie füllt die Forschungslücke zu evidenzbasiertem Gestaltungswissen in der Disziplin, indem durch einen gestaltungsorientierten Ansatz sowohl mobile Informationssysteme selbst, als auch methodische Erkenntnisse generiert werden.

Nowadays, Renewable Energy Sources (RES) are attracting more and more interest. Thus, many countries aim to increase the share of green energy and have to face with several challenges (e.g., balancing, storage, pricing). In this paper, we address the balancing challenge and present the MIRABEL project which aims to prototype an Energy Data Management System (EDMS) which takes benefit of flexibilities to efficiently balance energy demand and supply. The EDMS consists of millions of heterogeneous nodes that each incorporates advanced components (e.g., aggregation, forecasting, scheduling, negotiation). We describe each of these components and their interaction. Preliminary experimental results confirm the feasibility of our EDMS.

The SAP HANA database is positioned as the core of the SAP HANA Appliance to support complex business analytical processes in combination with transactionally consistent operational workloads. Within this paper, we outline the basic characteristics of the SAP HANA database, emphasizing the distinctive features that differentiate the SAP HANA database from other classical relational database management systems. On the technical side, the SAP HANA database consists of multiple data processing engines with a distributed query processing environment to provide the full spectrum of data processing -- from classical relational data supporting both row- and column-oriented physical representations in a hybrid engine, to graph and text processing for semi- and unstructured data management within the same system. From a more application-oriented perspective, we outline the specific support provided by the SAP HANA database of multiple domain-specific languages with a built-in set of natively implemented business functions. SQL -- as the lingua franca for relational database systems -- can no longer be considered to meet all requirements of modern applications, which demand the tight interaction with the data management layer. Therefore, the SAP HANA database permits the exchange of application semantics with the underlying data management platform that can be exploited to increase query expressiveness and to reduce the number of individual application-to-database round trips.

Die Digitalisierung von kulturellen Gütern und der darausfolgende Online-Zugang zu ihnen hat dazu geführt, dass Gedächtnisinstitutionen wie Museen, Bibliotheken und Archive, neue Instrumente für Nutzer bereitstellen können mit denen das kulturelle Erbe erlebbar gemacht werden kann. Diese Dissertation beschreibt Interaktionen in kulturellen Informationssystemen und verbindet diese mit Zugangsmöglichkeiten zu digitalen Materialien. Basierend auf Fallstudien und dem Ansatz, Theorien aus empirischen Daten zu gewinnen (Grounded Theory), wurde ein theoretischer Rahmen entwickelt, mit dem man Interaktionen beschreiben und analysieren kann. Dieser Bewertungsrahmen für Interaktionen bietet einen ganzheitlichen Ansatz um Interaktionen und deren Zusammenspiel mit dem Informationszugang zu bestimmen. Dieser Zusammenhang hilft Gedächtnisinstitutionen zu verstehen, wie Entscheidungen im Design ihrer Informationsarchitektur den Umgang von Nutzern mit den präsentierten digitalen Artefakten beeinflussen. Der theoretische Rahmen wurde anschließend herangezogen um 72 kulturelle Informationssysteme in einer Inhaltsanalyse eingehender zu studieren. Die Systeme wurden nach ihren Charakteristika in verschiedenen Gruppen - Museen, Bibliotheken, Archive, Aggregatoren, Kollektionen und Gemeinschaften - eingeordnet, zwischen welchen Unterschiede und Gemeinsamkeiten aufgedeckt wurden, die es erlauben Zugang und Interaktionen in jedem einzelnen System besser zu verstehen. Weiterhin wurde der theoretische Rahmen für eine tiefergehende Bewertung eines Systems aus jeder Gruppe genutzt um Empfehlungen für ein effektives Systemdesign zu erarbeiten. Dabei wurde besonderes Augenmerk auf den Einfluss von Interaktionen auf die verschiedenen Zugangsformen gelegt, mit dem Ziel, zweckgerichtete Interaktionen in Systemen anzubieten. Die Dissertation leistet einen wichtigen Beitrag um nachhaltige Interaktionen in Informationssystemen des kulturellen Bereiches zu verstehen, zu bewerten und zu implementieren. / Through digitization of cultural heritage and online access to it, memory institutions such as museums, libraries and archives can provide new instruments for engaging users with cultural heritage. The thesis describes interactions in cultural heritage information systems and links them to access points of the digital material. Based on use cases and a grounded theory approach for data analysis, a framework for interactions was developed. This framework offers a holistic approach to understand interactions and their interplay with information access. The interrelatedness allows stakeholders in cultural heritage institutions to understand that each decision in the information design influences how users access and interact with digital material. The framework was then used in a content analysis of 72 cultural heritage systems that were clustered according to their characteristics. The outcomes reveal shortcomings and pinned down peculiarities between the groups Museums, Libraries, Archives, Aggregators, Collections and Communities. In a next step, the framework was applied as a tool for evaluation to help shape effective system design that guides the implementation of purposeful interactions. For that, one system per cultural heritage group was chosen as a use case for the evaluation. The results are recommendations for a more effective system design that acknowledges the impact of interactions on the access modes. This dissertation promotes a new perspective on interactions and derives strategies for effective system design.

Platforms for publication and collaborative management of data, such as Data.gov or Google Fusion Tables, are a new trend on the web. They manage very large corpora of datasets, but often lack an integrated schema, ontology, or even just common publication standards. This results in inconsistent names for attributes of the same meaning, which constrains the discovery of relationships between datasets as well as their reusability. Existing data integration techniques focus on reuse-time, i.e., they are applied when a user wants to combine a specific set of datasets or integrate them with an existing database. In contrast, this paper investigates a novel method of data integration at publish-time, where the publisher is provided with suggestions on how to integrate the new dataset with the corpus as a whole, without resorting to a manually created mediated schema or ontology for the platform. We propose data-driven algorithms that propose alternative attribute names for a newly published dataset based on attribute- and instance statistics maintained on the corpus. We evaluate the proposed algorithms using real-world corpora based on the Open Data Platform opendata.socrata.com and relational data extracted from Wikipedia. We report on the system's response time, and on the results of an extensive crowdsourcing-based evaluation of the quality of the generated attribute names alternatives.

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Die Windenergie an Land (Onshore-Windenergie) ist neben der Photovoltaik eine der tragenden Säulen der Energiewende in Deutschland. Wie schon in der Vergangenheit wird auch zukünftig der Ausbau der Onshore-Windenergie, mit dem Ziel eine umweltgerechte und sichere Energieversorgung für zukünftige Generationen aufzubauen, durch die Politik massiv vorangetrieben. Für eine planvolle Umsetzung der Energiewende, insbesondere im Bereich der Windenergie, müssen Kenntnisse über den zur Verfügung stehenden Raum und der Wirkungsweise standortspezifischer Faktoren auf planungsrechtlicher Ebene vorhanden sein. In der vorliegenden Arbeit wurde die Region Deutschland auf das für dieWindenergie an Land nutzbare Flächenpotenzial analysiert, von diesem allgemein gültige Energiepotenziale abgeleitet und in einer Sensitivitätsanalyse die Einflüsse verschiedener Abstände zwischen den Windenergieanlagen und Siedlungsstrukturen auf das ermittelte Energiepotenzial untersucht. Des Weiteren wurden für die beobachteten Zusammenhänge zwischen den Distanz- und Energiepotenzialänderungen mathematische Formeln erstellt, mit deren Hilfe eine Energiepotenzialänderung in Abhängigkeit von spezifischen Siedlungsdistanzänderungen vorhersagbar sind. Die Analyse des Untersuchungsgebiets (USG) hinsichtlich des zur Verfügung stehenden Flächenpotenzials wurde anhand eines theoretischen Modells, welches die reale Landschaft mit ihren unterschiedlichen Landschaftstypen und Infrastrukturen widerspiegelt, umgesetzt. Auf Basis dieses Modells wurden so genannte „Basisflächen“ sowie für die Onshore-Windenergie nicht nutzbare Flächen (Tabu- oder Ausschlussflächen) identifiziert und mittels einer GIS-Software (Geographisches Informationssystem) verschnitten. Die Identifizierung der Ausschlussflächen erfolgte über regionalisierte beziehungsweise im gesamten USG geltende multifaktorielle Bestimmungen für die Platzierung von Windenergieanlagen (WEA). Zur Gewährleistung einer einheitlichen Konsistenz wurden die verschiedenen Regelungen, welche aus den unterschiedlichsten Quellen stammen, vereinheitlicht, vereinfacht und in einem so genannten „Regelkatalog“ festgeschrieben. Die Berechnung des im USG maximal möglichen Energiepotenzials erfolgte durch eine Referenzanlage, welche im USG räumlich verteilt platziert wurde. Die Energiepotenziale (Leistungs- und Ertragspotenzial) leiten sich dabei aus der Kombination der räumlichen Lage der WEA, den technischen Leistungsspezifikationen der Referenzanlage und dem regionalem Windangebot ab. Eine wesentliche Grundvoraussetzung für die Berechnung der Energiepotenziale lag in der im Vorfeld durchzuführenden Windenergieanlagenallokation auf den Potenzialflächen begründet. Zu diesem Zweck wurde die integrierte Systemlösung „MAXPLACE“ entwickelt. Mit dieser ist es möglich, WEA unter Berücksichtigung von anlagenspezifischen, wirtschaftlichen und sicherheitstechnischen Aspekten in einzelnen oder zusammenhängenden Untersuchungsregionen zu platzieren. Im Gegensatz zu bereits bestehenden Systemlösungen (Allokationsalgorithmen) aus anderen Windenergie-Potenzialanalysen zeichnet sich die integrierte Systemlösung „MAXPLACE“ durch eine sehr gute Effizienz, ein breites Anwendungsspektrum sowie eine einfache Handhabung aus. Der Mindestabstand zwischen den WEA und den Siedlungsstrukturen stellt den größten Restriktionsfaktor für das ermittelte Energiepotenzial dar. Zur Bestimmung der Einflussnahme von Siedlungsdistanzänderungen auf das Energiepotenzial wurde mit Hilfe des erstellten Landschaftsmodells eine Sensitivitätsanalyse durchgeführt. In dieser wurden die vorherrschenden Landschafts- und Infrastrukturen analysiert und daraus standortbeschreibende Parameter abgeleitet. Neben der konkreten Benennung der Energiepotenzialänderungen, wurden für das gesamte USG mathematische Abstraktionen der beobachteten Zusammenhänge in Form von Regressionsformeln ermittelt. Diese Formeln ermöglichen es, ohne die in dieser Arbeit beschriebene aufwendige Methodik nachzuvollziehen, mit nur wenigen Parametern die Auswirkungen einer Siedlungsdistanzänderung auf das Energiepotenzial innerhalb des Untersuchungsgebiets zu berechnen.