Automatic pure anchor-based taxonomy generation from the world wide web.

This thesis proposes a new method of automatic taxonomy generation using the link structure of Webpages. Taxonomy is a hierarchy of concepts where each child concept is said to be encompassed by its parent concept. Techniques have previously been developed to extract taxonomies from a traditional text corpus, but this thesis relies exclusively on the links between documents in the corpus, as opposed to the text of the corpus itself. A series of algorithms were designed and implemented to realize the objectives of this thesis. These programs perform comparably to other techniques using the text in the documents and have shown that there is information available in the link structure of Webpages when creating concept taxonomies

The Role of E-Vocabularies in the Description and Retrieval of Digital Educational Resources

Vocabularies are linguistic resources that make it possible to access knowledge through words. They can constitute a mechanism to identify, describe, explore, and access all the digital resources with informational content pertaining to a specific knowledge domain. In this regard, they play a key role as systems for the representation and organization of knowledge in environments in which content is created and used in a collaborative and free manner, as is the case of social wikis and blogs on the Internet or educational content in e-learning environments. In e-learning environments, electronic vocabularies (e-vocabularies) constitute a mechanism for conceptual representation of digital educational resources. They enable human and software agents either to locate and interpret resource content in large digital repositories, including the web, or to use them (vocabularies) as an educational resource by itself to learn a discipline terminology. This review article describes what e-vocabularies are, what they are like, how they are used, how they work, and what they contribute to the retrieval of digital educational resources. The goal is to contribute to a clearer view of the concepts which we regard as crucial to understand e-vocabularies and their use in the field of e-learning to describe and retrieve digital educational resources

Database Integration: the Key to Data Interoperability

Most of new databases are no more built from scratch, but re-use existing data from several autonomous data stores. To facilitate application development, the data to be re-used should preferably be redefined as a virtual database, providing for the logical unification of the underlying data sets. This unification process is called database integration. This chapter provides a global picture of the issues raised and the approaches that have been proposed to tackle the problem

Fachlich erweiterbare 3D-Stadtmodelle – Management, Visualisierung und Interaktion

Domain-extendable semantic 3D city models are complex mappings and inventories of the urban environment which can be utilized as an integrative information backbone to facilitate a range of application fields like urban planning, environmental simulations, disaster management, and energy assessment. Today, more and more countries and cities worldwide are creating their own 3D city models based on the CityGML specification which is an international standard issued by the Open Geospatial Consortium (OGC) to provide an open data model and XML-based format for describing the relevant urban objects with regards to their 3D geometry, topology, semantics, and appearance. It especially provides a flexible and systematic extension mechanism called “Application Domain Extension (ADE)” which allows third parties to dynamically extend the existing CityGML definitions with additional information models from different application domains for representing the extended or newly introduced geographic object types within a common framework. However, due to the consequent large size and high model complexity, the practical utilization of country-wide CityGML datasets has posed a tremendous challenge regarding the setup of an extensive application system to support the efficient data storage, analysis, management, interaction, and visualization. These requirements have been partly solved by the existing free 3D geo-database solution called ‘3D City Database (3DCityDB)’ which offers a rich set of functionalities for dealing with standard CityGML data models, but lacked the support for CityGML ADEs. The key motivation of this thesis is to develop a reliable approach for extending the existing database solution to support the efficient management, visualization, and interaction of large geospatial data elements of arbitrary CityGML ADEs. Emphasis is first placed on answering the question of how to dynamically extend the relational database schema by parsing and interpreting the XML schema files of the ADE and dynamically create new database tables accordingly. Based on a comprehensive survey of the related work, a new graph-based framework has been proposed which uses typed and attributed graphs for semantically representing the object-oriented data models of CityGML ADEs and utilizes graph transformation systems to automatically generate compact table structures extending the 3DCityDB. The transformation process is performed by applying a series of fine-grained graph transformation rules which allow users to declaratively describe the complex mapping rules including the optimization concepts that are employed in the development of the 3DCityDB database schema. The second major contribution of this thesis is the development of a new multi-level system which can serve as a complete and integrative platform for facilitating the various analysis, simulation, and modification operations on the complex-structured 3D city models based on CityGML and 3DCityDB. It introduces an additional application level based on a so-called ‘app-concept’ that allows for constructing a light-weight web application to reach a good balance between the high data model complexity and the specific application requirements of the end users. Each application can be easily built on top of a developed 3D web client whose functionalities go beyond the efficient 3D geo-visualization and interactive exploration, and also allows for performing collaborative modifications and analysis of 3D city models by taking advantage of the Cloud Computing technology. This multi-level system along with the extended 3DCityDB have been successfully utilized and evaluated by many practical projects.Fachlich erweiterbare semantische 3D-Stadtmodelle sind komplexe Abbildungen und Datenbestände der städtischen Umgebung, die als ein integratives Informationsrückgrat genutzt werden können, um eine Reihe von Anwendungsfeldern wie z. B. Stadtplanung, Umweltsimulationen, Katastrophenmanagement und Energiebewertung zu ermöglichen. Heute schaffen immer mehr Länder und Städte weltweit ihre eigenen 3D-Stadtmodelle auf Basis des internationalen Standards CityGML des Open Geospatial Consortium (OGC), um ein offenes Datenmodell und ein XML-basiertes Format zur Beschreibung der relevanten Stadtobjekte in Bezug auf ihre 3D-Geometrien, Topologien, Semantik und Erscheinungen zur Verfügung zu stellen. Es bietet insbesondere einen flexiblen und systematischen Erweiterungsmechanismus namens „Application Domain Extension“ (ADE), der es Dritten ermöglicht, die bestehenden CityGML-Definitionen mit zusätzlichen Informationsmodellen aus verschiedenen Anwendungsdomänen dynamisch zu erweitern, um die erweiterten oder neu eingeführten Stadtobjekt-Typen innerhalb eines gemeinsamen Framework zu repräsentieren. Aufgrund der konsequent großen Datenmenge und hohen Modellkomplexität bei der praktischen Nutzung der landesweiten CityGML-Datensätze wurden jedoch enorme Anforderungen an den Aufbau eines umfangreichen Anwendungssystems zur Unterstützung der effizienten Speicherung, Analyse, Verwaltung, Interaktion und Visualisierung der Daten gestellt. Die bestehende kostenlose 3D-Geodatenbank-Lösung „3D City Database“ (3DCityDB) entsprach bereits teilweise diesen Anforderungen, indem sie zwar eine umfangreiche Funktionalität für den Umgang mit den Standard-CityGML-Datenmodellen, jedoch keine Unterstützung für CityGML-ADEs bietet. Die Schlüsselmotivation für diese Arbeit ist es, einen zuverlässigen Ansatz zur Erweiterung der bestehenden Datenbanklösung zu entwickeln, um das effiziente Management, die Visualisierung und Interaktion großer Datensätze beliebiger CityGML-ADEs zu unterstützen. Der Schwerpunkt liegt zunächst auf der Beantwortung der Schlüsselfrage, wie man das relationale Datenbankschema dynamisch erweitern kann, indem die XML-Schemadateien der ADE analysiert und interpretiert und anschließend dem entsprechende neue Datenbanktabellen erzeugt werden. Auf Grundlage einer umfassenden Studie verwandter Arbeiten wurde ein neues graphbasiertes Framework entwickelt, das die typisierten und attributierten Graphen zur semantischen Darstellung der objektorientierten Datenmodelle von CityGML-ADEs verwendet und anschließend Graphersetzungssysteme nutzt, um eine kompakte Tabellenstruktur zur Erweiterung der 3DCityDB zu generieren. Der Transformationsprozess wird durch die Anwendung einer Reihe feingranularer Graphersetzungsregeln durchgeführt, die es Benutzern ermöglicht, die komplexen Mapping-Regeln einschließlich der Optimierungskonzepte aus der Entwicklung des 3DCityDB-Datenbankschemas deklarativ zu formalisieren. Der zweite wesentliche Beitrag dieser Arbeit ist die Entwicklung eines neuen mehrstufigen Systemkonzepts, das auf CityGML und 3DCityDB basiert und gleichzeitig als eine komplette und integrative Plattform zur Erleichterung der Analyse, Simulationen und Modifikationen der komplex strukturierten 3D-Stadtmodelle dienen kann. Das Systemkonzept enthält eine zusätzliche Anwendungsebene, die auf einem sogenannten „App-Konzept“ basiert, das es ermöglicht, eine leichtgewichtige Applikation bereitzustellen, die eine gute Balance zwischen der hohen Modellkomplexität und den spezifischen Anwendungsanforderungen der Endbenutzer erreicht. Jede Applikation lässt sich ganz einfach mittels eines bereits entwickelten 3D-Webclients aufbauen, dessen Funktionalitäten über die effiziente 3D-Geo-Visualisierung und interaktive Exploration hinausgehen und auch die Durchführung kollaborativer Modifikationen und Analysen von 3D-Stadtmodellen mit Hilfe von der Cloud-Computing-Technologie ermöglichen. Dieses mehrstufige System zusammen mit dem erweiterten 3DCityDB wurde erfolgreich in vielen praktischen Projekten genutzt und bewertet

Hybrid fuzzy multi-objective particle swarm optimization for taxonomy extraction

Ontology learning refers to an automatic extraction of ontology to produce the ontology learning layer cake which consists of five kinds of output: terms, concepts, taxonomy relations, non-taxonomy relations and axioms. Term extraction is a prerequisite for all aspects of ontology learning. It is the automatic mining of complete terms from the input document. Another important part of ontology is taxonomy, or the hierarchy of concepts. It presents a tree view of the ontology and shows the inheritance between subconcepts and superconcepts. In this research, two methods were proposed for improving the performance of the extraction result. The first method uses particle swarm optimization in order to optimize the weights of features. The advantage of particle swarm optimization is that it can calculate and adjust the weight of each feature according to the appropriate value, and here it is used to improve the performance of term and taxonomy extraction. The second method uses a hybrid technique that uses multi-objective particle swarm optimization and fuzzy systems that ensures that the membership functions and fuzzy system rule sets are optimized. The advantage of using a fuzzy system is that the imprecise and uncertain values of feature weights can be tolerated during the extraction process. This method is used to improve the performance of taxonomy extraction. In the term extraction experiment, five extracted features were used for each term from the document. These features were represented by feature vectors consisting of domain relevance, domain consensus, term cohesion, first occurrence and length of noun phrase. For taxonomy extraction, matching Hearst lexico-syntactic patterns in documents and the web, and hypernym information form WordNet were used as the features that represent each pair of terms from the texts. These two proposed methods are evaluated using a dataset that contains documents about tourism. For term extraction, the proposed method is compared with benchmark algorithms such as Term Frequency Inverse Document Frequency, Weirdness, Glossary Extraction and Term Extractor, using the precision performance evaluation measurement. For taxonomy extraction, the proposed methods are compared with benchmark methods of Feature-based and weighting by Support Vector Machine using the f-measure, precision and recall performance evaluation measurements. For the first method, the experiment results concluded that implementing particle swarm optimization in order to optimize the feature weights in terms and taxonomy extraction leads to improved accuracy of extraction result compared to the benchmark algorithms. For the second method, the results concluded that the hybrid technique that uses multi-objective particle swarm optimization and fuzzy systems leads to improved performance of taxonomy extraction results when compared to the benchmark methods, while adjusting the fuzzy membership function and keeping the number of fuzzy rules to a minimum number with a high degree of accuracy

Fachlich erweiterbare 3D-Stadtmodelle – Management, Visualisierung und Interaktion

Domain-extendable semantic 3D city models are complex mappings and inventories of the urban environment which can be utilized as an integrative information backbone to facilitate a range of application fields like urban planning, environmental simulations, disaster management, and energy assessment. Today, more and more countries and cities worldwide are creating their own 3D city models based on the CityGML specification which is an international standard issued by the Open Geospatial Consortium (OGC) to provide an open data model and XML-based format for describing the relevant urban objects with regards to their 3D geometry, topology, semantics, and appearance. It especially provides a flexible and systematic extension mechanism called “Application Domain Extension (ADE)” which allows third parties to dynamically extend the existing CityGML definitions with additional information models from different application domains for representing the extended or newly introduced geographic object types within a common framework. However, due to the consequent large size and high model complexity, the practical utilization of country-wide CityGML datasets has posed a tremendous challenge regarding the setup of an extensive application system to support the efficient data storage, analysis, management, interaction, and visualization. These requirements have been partly solved by the existing free 3D geo-database solution called ‘3D City Database (3DCityDB)’ which offers a rich set of functionalities for dealing with standard CityGML data models, but lacked the support for CityGML ADEs. The key motivation of this thesis is to develop a reliable approach for extending the existing database solution to support the efficient management, visualization, and interaction of large geospatial data elements of arbitrary CityGML ADEs. Emphasis is first placed on answering the question of how to dynamically extend the relational database schema by parsing and interpreting the XML schema files of the ADE and dynamically create new database tables accordingly. Based on a comprehensive survey of the related work, a new graph-based framework has been proposed which uses typed and attributed graphs for semantically representing the object-oriented data models of CityGML ADEs and utilizes graph transformation systems to automatically generate compact table structures extending the 3DCityDB. The transformation process is performed by applying a series of fine-grained graph transformation rules which allow users to declaratively describe the complex mapping rules including the optimization concepts that are employed in the development of the 3DCityDB database schema. The second major contribution of this thesis is the development of a new multi-level system which can serve as a complete and integrative platform for facilitating the various analysis, simulation, and modification operations on the complex-structured 3D city models based on CityGML and 3DCityDB. It introduces an additional application level based on a so-called ‘app-concept’ that allows for constructing a light-weight web application to reach a good balance between the high data model complexity and the specific application requirements of the end users. Each application can be easily built on top of a developed 3D web client whose functionalities go beyond the efficient 3D geo-visualization and interactive exploration, and also allows for performing collaborative modifications and analysis of 3D city models by taking advantage of the Cloud Computing technology. This multi-level system along with the extended 3DCityDB have been successfully utilized and evaluated by many practical projects.Fachlich erweiterbare semantische 3D-Stadtmodelle sind komplexe Abbildungen und Datenbestände der städtischen Umgebung, die als ein integratives Informationsrückgrat genutzt werden können, um eine Reihe von Anwendungsfeldern wie z. B. Stadtplanung, Umweltsimulationen, Katastrophenmanagement und Energiebewertung zu ermöglichen. Heute schaffen immer mehr Länder und Städte weltweit ihre eigenen 3D-Stadtmodelle auf Basis des internationalen Standards CityGML des Open Geospatial Consortium (OGC), um ein offenes Datenmodell und ein XML-basiertes Format zur Beschreibung der relevanten Stadtobjekte in Bezug auf ihre 3D-Geometrien, Topologien, Semantik und Erscheinungen zur Verfügung zu stellen. Es bietet insbesondere einen flexiblen und systematischen Erweiterungsmechanismus namens „Application Domain Extension“ (ADE), der es Dritten ermöglicht, die bestehenden CityGML-Definitionen mit zusätzlichen Informationsmodellen aus verschiedenen Anwendungsdomänen dynamisch zu erweitern, um die erweiterten oder neu eingeführten Stadtobjekt-Typen innerhalb eines gemeinsamen Framework zu repräsentieren. Aufgrund der konsequent großen Datenmenge und hohen Modellkomplexität bei der praktischen Nutzung der landesweiten CityGML-Datensätze wurden jedoch enorme Anforderungen an den Aufbau eines umfangreichen Anwendungssystems zur Unterstützung der effizienten Speicherung, Analyse, Verwaltung, Interaktion und Visualisierung der Daten gestellt. Die bestehende kostenlose 3D-Geodatenbank-Lösung „3D City Database“ (3DCityDB) entsprach bereits teilweise diesen Anforderungen, indem sie zwar eine umfangreiche Funktionalität für den Umgang mit den Standard-CityGML-Datenmodellen, jedoch keine Unterstützung für CityGML-ADEs bietet. Die Schlüsselmotivation für diese Arbeit ist es, einen zuverlässigen Ansatz zur Erweiterung der bestehenden Datenbanklösung zu entwickeln, um das effiziente Management, die Visualisierung und Interaktion großer Datensätze beliebiger CityGML-ADEs zu unterstützen. Der Schwerpunkt liegt zunächst auf der Beantwortung der Schlüsselfrage, wie man das relationale Datenbankschema dynamisch erweitern kann, indem die XML-Schemadateien der ADE analysiert und interpretiert und anschließend dem entsprechende neue Datenbanktabellen erzeugt werden. Auf Grundlage einer umfassenden Studie verwandter Arbeiten wurde ein neues graphbasiertes Framework entwickelt, das die typisierten und attributierten Graphen zur semantischen Darstellung der objektorientierten Datenmodelle von CityGML-ADEs verwendet und anschließend Graphersetzungssysteme nutzt, um eine kompakte Tabellenstruktur zur Erweiterung der 3DCityDB zu generieren. Der Transformationsprozess wird durch die Anwendung einer Reihe feingranularer Graphersetzungsregeln durchgeführt, die es Benutzern ermöglicht, die komplexen Mapping-Regeln einschließlich der Optimierungskonzepte aus der Entwicklung des 3DCityDB-Datenbankschemas deklarativ zu formalisieren. Der zweite wesentliche Beitrag dieser Arbeit ist die Entwicklung eines neuen mehrstufigen Systemkonzepts, das auf CityGML und 3DCityDB basiert und gleichzeitig als eine komplette und integrative Plattform zur Erleichterung der Analyse, Simulationen und Modifikationen der komplex strukturierten 3D-Stadtmodelle dienen kann. Das Systemkonzept enthält eine zusätzliche Anwendungsebene, die auf einem sogenannten „App-Konzept“ basiert, das es ermöglicht, eine leichtgewichtige Applikation bereitzustellen, die eine gute Balance zwischen der hohen Modellkomplexität und den spezifischen Anwendungsanforderungen der Endbenutzer erreicht. Jede Applikation lässt sich ganz einfach mittels eines bereits entwickelten 3D-Webclients aufbauen, dessen Funktionalitäten über die effiziente 3D-Geo-Visualisierung und interaktive Exploration hinausgehen und auch die Durchführung kollaborativer Modifikationen und Analysen von 3D-Stadtmodellen mit Hilfe von der Cloud-Computing-Technologie ermöglichen. Dieses mehrstufige System zusammen mit dem erweiterten 3DCityDB wurde erfolgreich in vielen praktischen Projekten genutzt und bewertet

GAMoN: Discovering M-of-N{¬,∨} hypotheses for text classification by a lattice-based Genetic Algorithm

AbstractWhile there has been a long history of rule-based text classifiers, to the best of our knowledge no M-of-N-based approach for text categorization has so far been proposed. In this paper we argue that M-of-N hypotheses are particularly suitable to model the text classification task because of the so-called “family resemblance” metaphor: “the members (i.e., documents) of a family (i.e., category) share some small number of features, yet there is no common feature among all of them. Nevertheless, they resemble each other”. Starting from this conjecture, we provide a sound extension of the M-of-N approach with negation and disjunction, called M-of-N{¬,∨}, which enables to best fit the true structure of the data. Based on a thorough theoretical study, we show that the M-of-N{¬,∨} hypothesis space has two partial orders that form complete lattices.GAMoN is the task-specific Genetic Algorithm (GA) which, by exploiting the lattice-based structure of the hypothesis space, efficiently induces accurate M-of-N{¬,∨} hypotheses.Benchmarking was performed over 13 real-world text data sets, by using four rule induction algorithms: two GAs, namely, BioHEL and OlexGA, and two non-evolutionary algorithms, namely, C4.5 and Ripper. Further, we included in our study linear SVM, as it is reported to be among the best methods for text categorization. Experimental results demonstrate that GAMoN delivers state-of-the-art classification performance, providing a good balance between accuracy and model complexity. Further, they show that GAMoN can scale up to large and realistic real-world domains better than both C4.5 and Ripper

Extraction of Semantic Relations from Text

Práce se zabývá extrakcí sémantických vztahů z anglických textů. Zaměřuje se především na použití syntaktické analýzy pro extrakci příznaků, které využívá jak pro různé statistické metody, tak i pro metodu založenou na syntaktických vzorech. Je vyhodnocena metoda extrakce vztahu hypernymie srovnáním s anglickým thesaurem WordNet. Na základě zkoumaných metod je pak navržen systém pro extrakci sémantických vztahů z textu spolu s uživatelským rozhraním, které je rovněž implementováno.Extraction of semantic relations from English text is the topic of this thesis. It focuses on exploitation of a dependency parser. A method based on syntactic patterns is proposed and evaluated in addition to evaluation of several statistical methods over syntactic features. It applies the methods for extraction of a hypernymy relation and evaluates it on the WordNet thesaurus. A system for extraction of semantic relations from text is designed and implemented based on these methods.