Semantic Modeling and Transformation

Semantic modeling represents an important step towards the platform-independent description of geospatial data. In this way, the structure and the semantics of the geospatial data can be defined independently from specific data formats. However, to use heterogeneous geospatial data jointly within the same application, often a semantic transformation is required. During the transformation process the geospatial data are restructured such that they correspond to the structure and the semantics of a different data model.

In the context of various research projects the Chair of Geoinformatics focuses in particular on the subject of model-driven transformation of geospatial data which takes place at the level of the data models.

Description

Geospatial data represent simplified copies of the real world which have been created for a specific area of application. A semantic model of the real world (Universe of Discourse) is obtained by abstracting a certain view of reality which mostly is influenced by the particular area of application.

Semantic modeling of geospatial data can be carried out in two different ways: at the level of the data transfer format or at the conceptual level which is independent from specific data transfer formats. Conceptual modeling languages are employed for creating models at the conceptual level. In the geospatial domain the modeling language UML (Unified Modeling Language) is very common; it was e.g. used for defining the German AAA Reference Model or the INSPIRE Data Specifications. A model which is created using a formal modeling language is also referred to as a conceptual schema.

In particular in cross-border applications the scenario may arise that although the geospatial data of the individual countries describe a part of the same region, the view of this region differs and, thus, also the information which is provided by the models of the individual countries. For this reason, it is often necessary to transform the geospatial data into a common destination schema, i.e., the source data have to be restructured such that they correspond to the meaning (semantics) and the structure of the destination schema. This includes e.g. modifying attribute names or combining the values of several source attributes to form one destination attribute. This kind of restructuring is referred to as semantic transformation; thereby it is important that the semantics of the data is not falsified during restructuring.

Semantic transformation can be carried out in two different ways as well, format-driven and model-driven. Format-driven means that the geospatial data is transformed directly from the source data transfer format into the destination data transfer format. The rules which define how the transformation is to be executed are defined between specific formats such as Shape or GML. In contrast, using the model-driven approach the transformation is defined at the level of the conceptual schemas. First, transformation rules are defined between one or several source schemas and one destination schema; afterwards, the data are automatically mapped from the source structure into the destination structure based on these rules. The advantage of this approach is that the transformation rules only need to be defined once, due to the use of encoding rules the transformation can be carried out into any transfer format. The encoding rules define how a schema is mapped to the transfer format.

Projects

  • Model-driven approach for accessing distributed spatial data using Web Services – demonstrated for cross-border GIS applications (mdWFS) [mehr...]
  • Prototypical transformation of spatial data to INSPIRE in the cross-border Lake Constance region [mehr...]

Contact person

Dipl.-Inf. Tatjana Kutzner

 

Publications

2019

  • Gonzalez Balcarce, Fernando Jose: Integration of the sewer network standard ISYBau with the CityGML Utility Network ADE for improved representation of sewer networks. Master thesis, 2019 more… BibTeX

2018

  • Kutzner, Tatjana; Donaubauer, Andreas; Kolbe, Thomas H.: UML-Profiles and their use in data modelling and model-driven transformation of geospatial data. gis.Science (4), 2018 more… BibTeX
  • Yao, Zhihang; Kolbe, Thomas H.: A new Approach to Model Transformation using Graph Transformation System. PFGK18 - Photogrammetrie - Fernerkundung - Geoinformatik - Kartographie, 37. Jahrestagung in München 2018 (Publikationen der Deutschen Gesellschaft für Photogrammetrie, Fernerkundung und Geoinformation (DGPF) e.V. 27), Deutsche Gesellschaft für Photogrammetrie, Fernerkundung und Geoinformation e.V., 2018, 831-834 more… BibTeX

2017

  • Hijazi, Ihab; Donaubauer, Andreas: Integration of Building and Urban Information Modeling - Opportunities and integration approaches. In: Kolbe, Thomas H.; Bill, Ralf; Donaubauer, Andreas (Ed.): Geoinformationssysteme 2017 – Beiträge zur 4. Münchner GI-Runde.. Wichmann Verlag, 2017 more… BibTeX
  • Nguyen, Son H.; Yao, Zhihang; Kolbe, Thomas H.: Spatio-Semantic Comparison of Large 3D City Models in CityGML Using a Graph Database. Proceedings of the 12th International 3D GeoInfo Conference 2017 (ISPRS Annals of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences), ISPRS, 2017, 99-106 more… BibTeX
  • Vilgertshofer, Simon; Amann, Julian; Willenborg, Bruno; Borrmann, André; Kolbe, Thomas H.: Linking BIM and GIS Models in Infrastructure by Example of IFC and CityGML. In: Computing in Civil Engineering 2017. American Society of Civil Engineers (ASCE) Library, 2017, 133-140 more… BibTeX
  • Yao, Zhihang; Kolbe, Thomas H.: Dynamically Extending Spatial Databases to support CityGML Application Domain Extensions using Graph Transformations. Kulturelles Erbe erfassen und bewahren - Von der Dokumentation zum virtuellen Rundgang, 37. Wissenschaftlich-Technische Jahrestagung der DGPF (Publikationen der Deutschen Gesellschaft für Photogrammetrie, Fernerkundung und Geoinformation (DGPF) e.V.), Deutsche Gesellschaft für Photogrammetrie, Fernerkundung und Geoinformation e.V., 2017, 316-331 more… BibTeX

2016

  • Aringer, Klement; Donaubauer, Andreas; Roschlaub, Robert; Kolbe, Thomas H.: Modellbasierte Transformation von 3D-Gebäudemodellen nach INSPIRE. Zeitschrift für Geodäsie, Geoinformation und Landmanagement (3), 2016 more… BibTeX
  • Kutzner, Tatjana: Geospatial Data Modelling and Model-driven Transformation of Geospatial Data based on UML Profiles. Dissertation, 2016 more… BibTeX
  • Nguyen, Son H.: Model-driven General Indicator Modelling exemplified by the Building Thermal Energy Assessment Standard DIN 18599-2. IDP-Arbeit, 2016 more… BibTeX

2015

  • Daum, Simon; Borrmann, André; Kolbe, Thomas H.: A Spatio-semantic Query Language for the Integrated Analysis of City Models and Building Information Models. Selected papers from the 3D GeoInfo 2015 Conference (Lecture Notes in Geoinformation and Cartography), Springer, 2015 more… BibTeX
  • Elfouly, Mostafa; Kutzner, Tatjana; Kolbe, Thomas H.: General Indicator Modeling for Decision Support based on 3D City and Landscape Models using Model Driven Engineering. Peer Reviewed Proceedings of Digital Landscape Architecture 2015 at Anhalt University of Applied Sciences, Wichmann, 2015 more… BibTeX
  • Zirak, Maryam: A Model-driven Approach for Linking Building Thermal Energy Assessment Standards and the CityGML Energy Application Domain Extension (ADE) using UML. Master thesis, 2015 more… BibTeX

2014

  • Khan, Aftab, A.; Donaubauer, Andreas; Kolbe, Thomas H.: A multi-step transformation process for automatically generating indoor routing graphs from semantic 3D building models. Proceedings of the 9th 3D GeoInfo Conference 2014, Karlsruhe Institute of Technology (KIT), 2014 more… BibTeX
  • Kutzner, Tatjana; Donaubauer, Andreas; Müller, Michael; Feichtner, Astrid; Goller, Steffen: Erfolgreiche Transformation von Geodaten nach INSPIRE in der grenzüberschreitenden Region Bodensee. zfv - Zeitschrift für Geodäsie, Geoinformation und Landmanagement (2), 2014, 103-109 more… BibTeX
  • Ortiz-Yepes, Daniel: Resource Description for and Querying of Geodata Models. IDP-Arbeit, 2014 more… BibTeX
  • Schilcher, Matthäus: Grenzüberschreitende Geodaten – "Geodatenpool Bodensee". In: Kummer, Klaus; Kötter, Theo; Eichhorn, Andreas (Ed.): Das deutsche Vermessungs- und Geoinformationswesen 2015. Wichmann, 2014, 27-32 more… BibTeX
  • Sindram, Maximilian; Kolbe, Thomas H.: Modeling of Urban Planning Actions by Complex Transactions on Semantic 3D City Models. Proceedings of the International Environmental Modelling and Software Society (iEMSs), International Environmental Modelling and Software Society (iEMSs), 2014 more… BibTeX
  • Sindram, Maximilian; Kolbe, Thomas H.: Semantische Modellierung von Maßnahmen als Transaktionen auf den Entitäten virtueller 3D-Stadtmodelle. Geoinformationen öffnen das Tor zur Welt, 34. Wissenschaftlich-Technische Jahrestagung der DGPF (Publikationen der Deutschen Gesellschaft für Photogrammetrie, Fernerkundung, Geoinformation e.V.), Deutsche Gesellschaft für Photogrammetrie, Fernerkundung, Geoinformation e.V., 2014 more… BibTeX

2013

  • Borrmann, André; Kolbe, Thomas H.; Donaubauer, Andreas; Steuer, Horst; Jubierre, Javier R.: Transferring multi-scale approaches from 3D city modeling to IFC-based tunnel modeling. Proceedings of the 8th 3D GeoInfo Conference, 2013 more… BibTeX
  • Gröger, Gerhard; Kutzner, Tatjana; Kolbe, Thomas H.: A CityGML-based encoding for the INSPIRE Data Specification on Buildings. INSPIRE Conference 2013, 2013 more… BibTeX
  • Höfer, Maximilian: Automatisierter Prozess für die Lärmdatenverarbeitung mit Hilfe von novaFACTORY und FME. Master thesis, 2013 more… BibTeX
  • Steuer, Horst; Donaubauer, Andreas: Kopplung von Systemen der Geo- und der Bauinformatik zur kollaborativen 3D Trassenplanung. Dreiländertagung D - A - CH 33. Wissenschaftlich-Technische Jahrestagung der DGPF, 2013 more… BibTeX

2012

  • Kutzner, Tatjana: Vergleichende Untersuchungen zur Modellierung und semantischen Modelltransformation in der Region Bodensee. Geoinformationssysteme, Beiträge zum 17. Münchner Fortbildungsseminar 2012, Wichmann, 2012, 61-72 more… BibTeX
  • Kutzner, Tatjana; Donaubauer, Andreas: Critical Remarks on the Use of Conceptual Schemas in Geospatial Data Modelling - A Schema Translation Perspective. Bridging the Geographic Information Sciences (Lecture Notes in Geoinformation and Cartography), Springer, 2012International AGILE'2012 Conference, Avignon (France), April, 24-27, 2012, 43-60 more… BibTeX
  • Kutzner, Tatjana; Schilcher, Matthäus; Aderhold, Bianca: INSPIRE auf dem Prüfstand der grenzüberschreitenden Praxistauglichkeit in der Testregion Bodensee. Angewandte Geoinformatik 2012, Wichmann, 2012Beiträge zum 24. AGIT-Symposium Salzburg, 181-190 more… BibTeX
  • Scheidgen, Markus; Zubow, Anatolij; Fischer, Joachim; Kolbe, Thomas H.: Automated and Transparent Model Fragmentation for Persisting Large Models. Model Driven Engineering Languages and Systems - Proceedings of the 15th International Conference MODELS 2012 in Innsbruck, Austria (Lecture Notes in Computer Science), Springer, 2012 more… BibTeX

2011

  • Donaubauer, Andreas; Kutzner, Tatjana; Straub, Florian: Modellbasierte semantische Transformation - ein Werkstattbericht. In: Schilcher, Matthäus (Ed.): INSPIRE-GMES-Informationsbroschüre. Technische Universität München, Geodätisches Institut (7. vollständig überarbeitete und aktualisierte Auflage. edn.), 2011, 60-62 more… BibTeX
  • Donaubauer, Andreas; Kutzner, Tatjana; Straub, Florian: Model-driven Semantic Transformation – a Report on Work in Progress. In: Schilcher, Matthäus (Ed.): INSPIRE-GMES Information Brochure. Technische Universität München, Geodätisches Institut (7th completely revised, extended and updated edition. edn.), 2011, 52-53 more… BibTeX
  • Kutzner, Tatjana: Zweiter Workshop "Semantische Modelltransformation im Kontext von INSPIRE. In: Schilcher, Matthäus (Ed.): INSPIRE-GMES-Informationsbroschüre. Technische Universität München, Geodätisches Institut (7. vollständig überarbeitete und aktualisierte Auflage. edn.), 2011, 65-66 more… BibTeX
  • Kutzner, Tatjana: Second Workshop „Semantic Schema Translation in the context of INSPIRE“. In: Schilcher, Matthäus (Ed.): INSPIRE-GMES Information Brochure. Technische Universität München, Geodätisches Institut (7th completely revised, extended and updated edition. edn.), 2011, 56-57 more… BibTeX
  • Lill, Michael; Kutzner, Tatjana; Fünfer, Hubert: Erfahrungen mit semantischer Transformation auf Basis heute verfügbarer Software. In: Schilcher, Matthäus (Ed.): INSPIRE-GMES-Informationsbroschüre. Technische Universität München, Geodätisches Institut (7. vollständig überarbeitete und aktualisierte Auflage. edn.), 2011, 56-59 more… BibTeX
  • Lill, Michael; Kutzner, Tatjana; Fünfer, Hubert: Experience with Semantic Transformation Based on Currently Available Software. In: Schilcher, Matthäus (Ed.): INSPIRE-GMES Information Brochure. Technische Universität München, Geodätisches Institut (7th completely revised, extended and updated edition. edn.), 2011, 49-51 more… BibTeX
  • Schönherr, Hansjörg; Schilcher, Matthäus; Illert, Andreas; Kutzner, Tatjana; Heß, Dieter: Grenzüberschreitende Transformation von Geodaten nach INSPIRE in der Region Bodensee - Herausforderung für Verwaltung, Wirtschaft und Wissenschaft. In: Schilcher, Matthäus (Ed.): INSPIRE-GMES-Informationsbroschüre. Technische Universität München, Geodätisches Institut (7. vollständig überarbeitete und aktualisierte Auflage. edn.), 2011, 51-55 more… BibTeX
  • Schönherr, Hansjörg; Schilcher, Matthäus; Illert, Andreas; Kutzner, Tatjana; Heß, Dieter: Cross-border Transformation of Spatial Data to INSPIRE in the Lake Constance Region – Challenge for Administration, Industry and Science. In: Schilcher, Matthäus (Ed.): INSPIRE-GMES Information Brochure. Technische Universität München, Geodätisches Institut (7th completely revised, extended and updated edition. edn.), 2011, 44-48 more… BibTeX

2010

  • Banfi, Daniel; Fünfer, Hubert; Kutzner, Tatjana: Von ALKIS und ATKIS zu INSPIRE. In: Schilcher, Matthäus (Ed.): INSPIRE-GMES-Informationsbroschüre. Technische Universität München, Geodätisches Institut (6. vollständig überarbeitete und aktualisierte Auflage. edn.), 2010, 40-42 more… BibTeX
  • Donaubauer, Andreas; Kutzner, Tatjana; Gnägi, Hans Ruedi; Henrich, Stefan; Fichtinger, Astrid: Webbasierte Modelltransformation in der Geoinformatik. Modellierung 2010, Gesellschaft für Informatik, 2010, 269-284 more… BibTeX
  • Eisenhut, Claude; Kutzner, Tatjana: Vergleichende Untersuchungen zur Modellierung und Modelltransformation in der Region Bodensee im Kontext von INSPIRE. In: Schilcher, Matthäus (Ed.): INSPIRE-GMES-Informationsbroschüre. Technische Universität München, Geodätisches Institut (6. vollständig überarbeitete und aktualisierte Auflage. edn.), 2010, 34 more… BibTeX
  • Fichtinger, Astrid; Kutzner, Tatjana: Datenharmonisierung im Kontext von INSPIRE. Geoinformationssysteme - Beiträge zum 15. Münchner Fortbildungsseminar, abcverlag, 2010, 30-46 more… BibTeX
  • Krüger, Andreas; Kolbe, Thomas H.: A Framework for the Data-Driven Analysis, Interpretation, and Transformation of Geospatial Information Models. Proceedings of the Joint Scientific Conference of the German Society for Photogrammetry, Remote Sensing & Geoinformation (DGPF), the Austrian Society for Surveying (OVG), and the Swiss Society for Photogrammetry and Remote Sensing (SGPF), Vienna 2010, Deutsche Gesellschaft für Photogrammetrie, Fernerkundung und Geoinformation e.V., 2010 more… BibTeX
  • Kutzner, Tatjana: Expertenworkshop „Semantische Datenmodelltransformation“. In: Schilcher, Matthäus (Ed.): INSPIRE-GMES-Informationsbroschüre. Technische Universität München, Geodätisches Institut (6. vollständig überarbeitete und aktualisierte Auflage. edn.), 2010, 37 more… BibTeX
  • Kutzner, Tatjana: Semantische Transformation am Beispiel der Testregion Bodensee. In: Schilcher, Matthäus (Ed.): INSPIRE-GMES-Informationsbroschüre. Technische Universität München, Geodätisches Institut (6. vollständig überarbeitete und aktualisierte Auflage. edn.), 2010, 35-36 more… BibTeX
  • Kutzner, Tatjana: The Unified Modeling Language for the Translation of Spatial Data on Conceptual Level - Challenges and Limitations. Proceedings of the GIScience 2010 Doctoral Colloquium, Akademische Verlagsgesellschaft AKA, 2010, 55-58 more… BibTeX
  • Kutzner, Tatjana; Eisenhut, Claude: Vergleichende Untersuchungen zur Modellierung und Modelltransformation in der Region Bodensee im Kontext von INSPIRE. Technische Universität München, Geodätisches Institut, 2010 more… BibTeX

2009

  • Bleifuß, Rosina; Donaubauer, Andreas; Liebscher, Jan; Seitle, Markus: Entwicklung einer CityGML-Erweiterung für das Facility Management am Beispiel Landeshauptstadt München. In: Angewandte Geoinformatik 2009: Beiträge zum 21. AGIT-Symposium. Wichmann, 2009 more… BibTeX
  • Donaubauer, Andreas; Fichtinger, Astrid; Kutzner, Tatjana: Semantische Transformation als Geo Web Service. Mitteilungen des Bundesamtes für Kartographie und Geodäsie, Verlag des Bundesamtes für Kartographie und Geodäsie, 2009Arbeitsgruppe Automation in Kartographie, Photogrammetrie und GIS, Tagung 2008, 67-82 more… BibTeX
  • Donaubauer, Andreas; Fichtinger, Astrid; Kutzner, Tatjana; Schilcher, Matthäus: Semantische Modelltransformation im Kontext von INSPIRE. Newsletter e-geo.ch (22), 2009, 10-13 more… BibTeX

2008

  • Donaubauer, Andreas; Fichtinger, Astrid; Kutzner, Tatjana: Semantische Transformation als Geo Web Service. Bundesamt für Kartographie und Geodäsie, (Mitteilungen des BKG Band 43: Arbeitsgruppe Automation in Kartographie, Photogrammetrie und GIS Tagung 2008 ), 2008, more… BibTeX
  • Donaubauer, Andreas; Straub, Florian; Fichtinger, Astrid; Staub, Peter: Web-basierte Modelltransformation - eine Lösung für INSPIRE? GIS Zeitschrift für Geoinformatik, 2008 more… BibTeX
  • Schilcher, Matthäus; Donaubauer, Andreas; Carosio, Alessandro; Fichtinger, Astrid; Henrich, Stefan; Staub, Peter; Kutzner, Tatjana: Projekt mdWFS, Phase III – Abschlussbericht. Bundesamt für Kartographie und Geodäsie, 2008, more… BibTeX

2007

  • Carosio, Alessandro; Schilcher, Matthäus; Donaubauer, Andreas; Morf, Andreas; Staub, Peter; Straub, Florian: Projekt mdWFS, Phase II – Abschlussbericht. Bundesamt für Kartographie und Geodäsie und swisstopo, 2007, more… BibTeX
  • Donaubauer, Andreas; Straub, Florian; Schilcher, Matthäus: mdWFS: A Concept of Web-enabling Semantic Transformation. 10th AGILE International Conference on Geographic Information Science, 2007 more… BibTeX

2006

  • Carosio, Alessandro; Schilcher, Matthäus; Donaubauer, Andreas; Morf, Andreas; Staub, Peter; Straub, Florian: Projekt mdWFS, Phase I – Abschlussbericht. Bundesamt für Kartographie und Geodäsie und swisstopo, 2006, more… BibTeX
  • Donaubauer, Andreas; Fichtinger, Astrid; Schilcher, Matthäus; Straub, Florian; Carosio, Alessandro; Gnägi Hans-Rudolf; Morf, Andreas; Staub, Peter: Grenzübergreifende Web-GIS-Lösungen. GIS Zeitschrift für Geoinformatik, 2006 more… BibTeX