Nowadays, geoprocessing has moved in large parts from isolated desktop usage into the Web. Thereby, the overall availability of geoprocessing functionality has theoretically improved. Nevertheless, web-based geoprocessing functionality is still not readily available and usable as means to find and subsequently compare functionality are yet missing. Discoverability and exchangeability of geoprocessing functionality are limited, and the fundamental benefits of online usage are not fully exploited. To close this gap, this thesis defines a conceptualization with geooperators representing well-defined geoprocessing functionality, and categories representing distinct geooperator attributes as a starting point. Geooperators and categories are connected by associative and hierarchical links forming an interlinked network. The conceptualization serves as basis for two purposes:
On the one hand, discovery of geooperators has to be improved. There is a multitude of different GIS users from varying backgrounds, all having a slightly different view on geoprocessing functionality. To embrace these varying views, several actually existing and established categorizations for geooperators are integrated into the conceptualization and structured hierarchically. Thus, multiple different perspectives on geooperators are enabled. The perspectives and the underlying categorizations are integrated into a geooperator browser serving as client that users can employ for discovery. The geooperator browser offers a faceted browsing interface based on the derived perspectives and categories. Several different search modes are offered and can be used simultaneously, thereby facilitating an improved discovery.
On the other hand, to establish comparability and subsequently semantically interoperable exchangeability of geooperators, respective geooperator attributes are defined. Thereby, backend and provider independence of geoprocessing services is achieved. The conceptualization is formalized to allow for machine readability and processing which is required for usage in Spatial Data Infrastructures and the Semantic Web. The formalized conceptualization is labeled geooperator thesaurus. It is encoded by Semantic Web standards and offered in a Semantic Web compliant manner. The integration into geoprocessing service metadata is enabled by injecting semantic annotations that link to the respective concepts in the geooperator thesaurus. The thesaurus serves as the underlying data model for the geooperator browser.
The thesis concludes with an outlook and discussions of future work. Foremost, the content of the geooperator thesaurus needs to be extended as it currently only comprises a representative subset of geooperators. An approach is suggested to involve the geoprocessing community as an important source of geoprocessing expertise in the maintenance and further development of the thesaurus. On a conceptual level, the thesaurus needs to be extended to a fully-fledged ontology including a formal geoprocessing algebra to support the creation of geooperator workflows. From a discovery point of view, the concept of geoprocessing patterns is outlined. Geoprocessing patterns list geooperators that are commonly used for certain geoprocessing tasks, and provide best practices about applying them in a meaningful manner and sequence. / An Stelle von isolierter Desktop-basierter Nutzung von Geoprozessierung werden heutzutage mehr und mehr webbasierte Angebote zur Verfügung gestellt. Dadurch hat sich die generelle Verfügbarkeit von Geoprozessierungsfunktionalität theoretisch verbessert. Da jedoch das Auffinden und anschließend oft notwendige Vergleichen von Funktionalität nur eingeschränkt möglich ist, können die Vorteile einer webbasierten Verfügbarkeit nicht vollständig genutzt werden. Um dieser Problematik zu begegnen, wird im Rahmen der vorliegenden Arbeit eine Konzeptualisierung entwickelt, die wohldefinierte Geoprozessierungsfunktionalität als Geooperatoren und Kategorien als Unterscheidungsmerkmale für Geooperatoren zur Verfügung stellt. Geooperatoren und Kategorien sind über assoziative und hierarchische Links zu einem Netzwerk verknüpft. Diese Konzeptualisierung erfüllt zwei grundlegende Aufgaben:
Einerseits muss das Auffinden von Geooperatoren für Nutzer mit unterschiedlichsten Anwendungshintergründen möglich sein. Diese Nutzer haben unterschiedlichste Sichten auf Geooperatoren, die berücksichtigt und unterstützt werden sollen. Dazu werden etablierte Kategorisierungen aus Literatur und Praxis in die Konzeptualisierung integriert, entsprechend hierarchisch strukturiert und als Perspektiven auf Geooperatoren für den Zugriff nach Außen zur Verfügung gestellt. Diese Perspektiven und die darunterliegenden Kategorien werden als Facetten in einen Geooperatorbrowser integriert, der als webbasierter Client von den Nutzern für das Auffinden von Geooperatoren verwendet werden kann. Die explorative Suche über Facetten nach Geoprozessierungsfunktionalität wird durch eine Schlüsselwortsuche und einen geführten Suchmodus ergänzt und damit insgesamt die Auffindbarkeit von Geooperatoren verbessert.
Andererseits sollen die Vergleichbarkeit und der anschließend semantisch interoperable Austausch von Geooperatoren ermöglicht werden. Dazu werden durch einen Vergleich von Geooperatorattributen Ähnlichkeiten von Geooperatoren definiert und zusammen mit der Konzeptualisierung als Geooperatorthesaurus formalisiert. Durch die Formalisierung wird eine Maschinenlesbarkeit und -prozessierbarkeit erreicht. Nur so kann ein anbieter- und backendunabhängiger Austausch von Geoprozessierungsdiensten in Geodateninfrastrukturen ermöglicht werden. Der Thesaurus nutzt Semantic-Web-Standards und wird in einer Semantic-Web-kompatiblen Art und Weise im Web publiziert. Die Integration in Metadaten von Geoprozessierungsdiensten wird durch semantische Annotationen erreicht, die auf die entsprechenden Konzepte im Thesaurus verlinken. Der Thesaurus dient als Datenbasis für den Geooperatorenbrowser.
Die Arbeit schließt mit einem Ausblick auf und einer Diskussion von zukünftigen Forschungsarbeiten ab. Da der Thesaurus zurzeit nur eine repräsentative Menge an Beispieldaten enthält, muss als erster wichtiger Schritt der Inhalt des Thesaurus erweitert werden. Für die mittel- und langfristige Instandhaltung und Weiterentwicklung des Thesaurus wird ein Konzept zur Einbindung der GIS-Community vorgeschlagen, da hier gebündelte Geoprozessierungsexpertise vorhanden ist. Auf einer konzeptuellen Ebene muss der Thesaurus für eine semantisch und technisch verbesserte Verkettung von Geooperatoren zu einer vollständigen Ontologie mit einer formalen Geoprozessierungsalgebra weiterentwickelt werden. Für eine weitere Verbesserung der Auffindbarkeit von Geooperatoren wird das Konzept von Geoprozessierungspatterns skizziert, die Geooperatoren zusammenfassen, die oft im Kontext einer bestimmten Aufgabe zusammen genutzt werden. Zusätzlich werden über die Patterns Best Practices zur sinnvollen Anwendung und Verkettung der enthaltenen Geooperatoren zur Verfügung gestellt.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:DRESDEN/oai:qucosa:de:qucosa:28979 |
| Date | 22 May 2015 |
| Creators | Brauner, Johannes |
| Contributors | Bernard, Lars, Reinhardt, Wolfgang, Wytzisk, Andreas, Technische Universität Dresden |
| Source Sets | Hochschulschriftenserver (HSSS) der SLUB Dresden |
| Language | English |
| Detected Language | German |
| Type | doc-type:doctoralThesis, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis, doc-type:Text |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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