Natural Language Web Mapping Service unter OGC Standard
Am Beispiel von einer NLMapping Middleware für die Integration des EDEN NLP Tools in der Pilot-Stadt Bremen
- Art: Diplomarbeit
- Autor: Hong Xiang
- Abgabedatum: Februar 2003
- Umfang: 90 Seiten
- Dateigröße: 2,4 MB
- Note: 2,0
- Institution / Hochschule: Universität Bremen Deutschland
- ISBN (eBook): 978-3-8324-9754-5
-
ISBN (Paperback) :
978-3-8324-9754-5 P - ISBN (CD) :978-3-8324-9754-5 CD
- Sprache: Deutsch
- Prämierung:
- Arbeit zitieren: Xiang, Hong Februar 2003: Natural Language Web Mapping Service unter OGC Standard, Hamburg: Diplomica Verlag
- Schlagworte: GIS, NLP, OGC, Kartensuchfunktion, OpenGIS
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Diplomarbeit von Hong Xiang
Zusammenfassung:
Diese Diplomarbeit wurde im Rahmen des EU-Projekts EDEN (Electronic Democracy European Network) erstellt. In diesem Projekt geht es um die Entwicklung von elektronischen Werkzeugen zur Vereinfachung der Beteiligung von Bürgerinnen und Bürgern an Planungs- und Entscheidungsprozessen in Politik und Verwaltung. Das zu entwickelnde EDEN-Toolkit umfasst insgesamt sieben Subsysteme. Eines davon wird Natural Language Map (NLMap) genannt. Damit soll u.a. bei regional- und stadtplanerischen Prozessen eine Kommunikation auf der Basis geographischer Informationssysteme (GIS) mit Hilfe natürlichsprachiger Eingaben ermöglicht werden, die User müssen komplexere Fragen nicht mit booleschen Operatoren (UND, AND, OR...) verknüpfen, sie suchen online nach die Karten und die Dokumentationen durch eine Fragestellung in natürliche Sprache (im Gegensatz zu Formalen Sprache).
Der Beitrag dieser Diplomarbeit besteht darin, eine flexible, effiziente, natürlichsprachliche Schnittstelle zu entwickeln, die mit der OGC-Schnittstelle vom GeoServer beim Amt für Stadtplanung und Bauordnung kommunizieren kann und die die EDEN NLP Tools mit deutscher Grammatik benützt, sowie die Kartensuch-Funktionen des Waller-Heerstrasse Projekts vom Amt für Stadtplanung und Bauordnung Bremen zu integrieren. Damit wird den Bremer BürgerInnen ein benutzerfreundlicher Zugang zu Stadtplanungen und Bauordnungen in Bremen ermöglicht.
Um es genauer zu beschreiben, gibt der Nutzer z.B. eine Anfrage in deutscher Sprache im Web Browser ein: „Bitte zeigen Sie mir alle Bauplanungen der Waller-Heerstrasse.“ Dann solle die Bauplanungskarte der Waller-Heerstrasse, alle entsprechenden Dokumente und die Information des Ansprechpartners usw. zurückgeliefert werden. Der Nutzer kann verschiedene Kartenausschnitte wählen, einen Kartenausschnitt vergrößern/verkleinern, die Dokumente online lesen, oder eine Frage direkt an den jeweiligen Ansprechpartner stellen (z.B. per E-Mail), usw.
Im zweiten Kapitel „Grundlagen“ wird zunächst der Begriff „Natural Language Processing“ unter Verwendung der semiotischen Kategorien Syntax, Semantik und Pragmatik erläutert. Dann wird auf Natural Language Systems (NLS) eingegangen. Anschließend werden geographische Informationssysteme definiert und der Stand der Anwendung im Internet sowie Spezifikationen des OpenGIS-Konsortium geschildert.
Bei der Behandlung der Anforderungen an den Prototypen im dritten Kapitel wird zunächst das Anwendungsprojekt „Sanierungsgebiet Waller Heerstrasse“ dargestellt. Im Rahmen dieses Sanierungsprojekts sollen Bürgerinnen und Bürger per Internet Kartendarstellungen und Sachangaben in eigenen Formulierungen abfragen können. Die an ein entsprechendes System gerichteten Anforderungen werden in den Kategorien Funktionalität, Usability und Interoperabilität gegliedert.
Nach den Anforderungen für den Prototypen und die Analyse der bestehenden Infrastruktur wird verschiedene Software für die Entwicklung des Prototypen ausgewählt. In viertem Kapitel werden die Eigenschaften der Software von der bestehenden Infrastruktur und der neu ausgewählten Software vorgestellt. Die Gründe werden erläutert, wieso die jeweilige Software für die Entwicklung des Prototyps benutzt werden.
Nach der Analyse der entstehenden Infrastruktur und den Anforderungen an den Prototyp wird ein Prototyp als Middleware entworfen und entwickelt, welche NLMap Middleware genannt wird. Die Architektur und Klassendiagramme werden ausführlich wiedergegeben im Kapitel fünf.
Die geforderte Eigenschaften des Prototypen NLMap Middleware werden durch verschiedene Test-Methoden getestet. Alle Tests werden protokolliert und die Ergebnisse werden analysiert. Das wird in Kapitel sechs beschrieben.
Zum Ende kommt die Zusammenfassung im Kapitel sieben. Das „Highlight“ dieser Arbeit ist Integration des Natural Language Processing (NLP) im Geographischen Informationssystemen (GIS) und die plattformunabhängige, flexible NLMap Middleware System Architektur.
Inhaltsverzeichnis:
| 1. | Einleitung | 1 |
| 1.1 | Hintergrund | 1 |
| 1.2 | Motivation | 3 |
| 1.3 | Zielsetzung | 5 |
| 1.4 | Kapitelüberblick | 7 |
| 2. | Grundlage | 8 |
| 2.1 | Natural Language Processing (NLP) | 8 |
| 2.1.1 | Begriffe | 8 |
| 2.1.2 | Probleme und Lösungen | 9 |
| 2.1.3 | Natural Language System (NLS) | 13 |
| 2.2 | Geographische Informationssystem (GIS) | 14 |
| 2.2.1 | Hintergrund | 14 |
| 2.2.2 | Begriffe | 15 |
| 2.2.3 | GIS Daten | 17 |
| 2.2.4 | GIS im Internet | 19 |
| 2.2.5 | OpenGIS Konsortium (OGC) Spezifikationen | 22 |
| 2.2.6 | XML im GIS | 24 |
| 3. | Anforderungen an den Prototypen | 26 |
| 3.1 | Sanierungsgebiet Waller Heerstraße Projekt | 26 |
| 3.2 | Anforderungsanalyse | 27 |
| 3.2.1 | Funktionalität | 27 |
| 3.2.2 | Usability | 28 |
| 3.2.3 | Interoperabilität | 29 |
| 4. | Software für den Prototypen | 30 |
| 4.1 | Software aus der bestehenden Infrastruktur | 30 |
| 4.1.1 | NLP im EDEN Projekt | 30 |
| 4.1.2 | AED GeoServer | 32 |
| 4.2 | Neu ausgewählte Software | 37 |
| 4.2.1 | Apache XML-RPC Protokoll | 37 |
| 4.2.2 | Java Servlet & Jakarta Tomcat 4.0.4 | 40 |
| 4.2.3 | Datenbank Server – MySQL | 41 |
| 5. | Der Prototyp NLMap Middleware | 43 |
| 5.1 | Entwurf | 43 |
| 5.1.1 | NLMap Middleware Architektur | 44 |
| 5.1.2 | NLMap Middleware Klassendiagramme | 47 |
| 5.1.3 | Das NLMap Middleware Komponentendiagramm | 52 |
| 5.1.4 | Planung der Datenbank | 54 |
| 5.2 | Implementierung & Integration | 56 |
| 5.2.1 | Die deutsche Grammatik für den EDEN NLP | 57 |
| 5.2.2 | Parser für die Integration | 59 |
| 5.2.3 | Probleme und Lösungen | 59 |
| 6. | Testen des Prototypen NLMap Middleware | 65 |
| 6.1 | Funktionalitätstest | 66 |
| 6.1.1 | Black-Box-Test | 66 |
| 6.1.2 | White-Box-Test | 69 |
| 6.2 | Usability Test | 71 |
| 6.2.1 | Explorativ Test | 72 |
| 6.2.2 | Vergleichstest | 75 |
| 6.3 | Interoperabilitätstest | 76 |
| 6.4 | Performance Test | 77 |
| 7. | Zusammenfassung und Ausblick | 79 |
| 7.1 | NLP Integration im GIS | 79 |
| 7.2 | NLMap Middleware System Architektur | 80 |
| 7.3 | Ausblick | 81 |
| Literaturverzeichnis | 83 |
Der Bereich Stadtplanung hat die Aufgabe, die städtebauliche Entwicklung, die Gestaltung der Stadt zu lenken. Dieses findet seinen rechtlichen Niederschlag im Flä chennutzungsplan und in Bebauungsplänen. In den Bebauungsplänen wird festgelegt, wie ein Grundstück genutzt werden kann, wie es bebaut werden kann. Der Bereich Bauord nung erfüllt baurechtliche Aufgaben u. a. im Zusammenhang mit Genehmigungen, Voranfragen, Teilungen sowie baurechtliche Aufgaben zur öffentlichen Sicherheit und Ord nung.1 Der Bereich um die Waller Heerstraße in Bremen ist von der Stadtbürgerschaft im Dezem ber 2002 als Sanierungsgebiet 2 festgelegt worden. Das Ziel des Sanierungsgebiet Waller Heerstraße Projekts ist die Lebensqualität im Stadtteil Walle in Bremen zu verbessern. [...]
Spezifikation für OpenGIS Web Map Server Interfaces vorlegte. Im Febru ar 2000 wurde diese Spezifikation als Standard vom OGC verabschiedet (Open GIS Consortium, 2000). Die OGC Spezifikationen definieren einen transparent Zugriff auf hetero gene GeoDaten und Prozesse in einer vernetzten Umgebung. Der Vorteil von OpenGIS ist, dass der Anwender einen direkten Zugriff auf verteilte Systeme erhält und die Konversion vom Sender durchgeführt wird. Zurzeit sind mehr als 240 Softwarelösungen beim OGC registriert und 11 OGC Spezifikationen verfügbar. Die OGC Web Map Service Interface Imple mentation Specification1 ist interessant für diese Diplomarbeit, die aktuelle Version ist 1.1.1 . Die OGC Web Map Service Interface Implementation Specification (WMS Spec.) beschreibt drei Schnittstellen: GetCapabilites, GetMap und GetFea tureInfo [LR00]: [...]
Im Laufe der letzten zwei bis drei Ihre sind eine ganze Reihe von WebGIS entwickelt worden. Obwohl die meisten WebGIS in ihrer grundsätzlichen Architektur sehr viel gemeinsam haben, ist doch keinerlei Interoperabilität2 gegeben, d.h. dass ein Web-Client in aller Regel nur mit einem speziellen Typ von WebGIS kommunizieren kann. Das Problem der Kommunikation zwischen zwei Geographische Informationssystemen verschiedener Her steller bleibt ungelöst. Die fach- bzw. ämterübergreifende Einführung und Nutzung eines Geoinformationssystems (GIS) wird oft durch die unter schiedlichen Anforderungen an das WebGIS erschwert. Es ist z.B. auch nicht möglich, auf verschiedene, verteilte Internet Map Server zuzugreifen und die resultierenden Karten zu überlagern. Vor diesem Hintergrund hat das OpenGIS Konsortium3 1999 ein Testbed veranstaltet, um ausgehen von verschiedenen, meist kommerziellen Prototy pen erste Standards für interoperable Map Server zu entwickeln. Dabei wurden nicht nur technisch, sondern auch organisatorisch und methodisch neue Wege beschritten. Mehr als zwanzig Firmen und Organisationen arbeiteten an einheitlichen Protokollen für den Zugriff auf Web Map Server (WMS) 4 und erprobten diese sofort gegenseitig mit ihren jeweiligen Pro dukten. Nach Abschluss des Testbeds fand sich dann eine kleinere Gruppe von OGC Mitgliedern, die in einem Request For Comment-Verfahren eine [...]
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Link zur Arbeit:
http://www.diplom.de/ean/9783832497545
Arbeit zitieren:
Xiang, Hong Februar 2003: Natural Language Web Mapping Service unter OGC Standard, Hamburg: Diplomica Verlag
Schlagworte:
GIS, NLP, OGC, Kartensuchfunktion, OpenGIS
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