In der heutigen Baupraxis gewinnt die bauteilorientierte Modellierung immer mehr an Bedeutung. Sämtliche Bauteile, aus denen das zu planende Bauwerk besteht, werden während des Bauentwurfs und der Bauplanung als Objekte erstellt und behandelt. Die bauteilorientierte Betrachtung geht über die Planungsphase des Bauvorhabens hinweg und dient als Grundlage für die Materialzulieferung sowie die Absprache zwischen den Projektbeteiligten während der Ausführungsphase. Für den Austausch der Informationen von derart erstellten Objekten zwischen den Projektbeteiligten existieren verschiedene Schnittstellen.
Um den Lebenszyklus der Bauteilinformation zu erweitern, könnten die Objektdaten für neue Projekte wiederverwendet werden. Hierfür muss eine Ähnlichkeit zwischen den Bauteilen vorhanden sein, die das Wiederverwenden der Bauteilinformation rechtfertigt.
Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, eine Übersicht über anwendbare Ähnlichkeitsmaße für den Vergleich von Bauteilen zu erstellen.
Einstieg in das Thema der Ähnlichkeitsmaße gibt eine Recherche in der Fachliteratur. Als Ergebnis sollen mögliche Ähnlichkeitsmaße gefunden werden, anhand derer Bauteile aufgrund ihrer Eigenschaften Bauteiltyp, Material und Geometrie verglichen werden können. Dazu werden die recherchierten Maße anhand eines selbst gewählten Beispiels angewandt.
Die Ergebnisse der Ähnlichkeitsermittlung werden verglichen und bilden die Grundlage für die anschließende Bewertung ihrer Anwendbarkeit für verschiedene Bauteileigenschaften. Anhand der im Laufe der Arbeit gewonnenen Erkenntnisse soll zum Schluss eine Klassifizierung der Ähnlichkeitsmaße erfolgen.
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
1.1 Aufgabenstellung
1.2 Gliederung der Arbeit
2 Ähnlichkeitsmaße
2.1 Einführung
2.2 Der Begriff der Ähnlichkeit sowie grundsätzliche Annahmen
2.3 Verschiedene Ansätze zur Berechnung von Ähnlichkeiten
2.4 Aufbereitung der Eingangsdaten zur Ähnlichkeitsermittlung
2.5 Ausgewählte Ähnlichkeitsmaße
2.5.1 Simple Matching Coefficient
2.5.2 Feature-Kontrast-Modell
2.5.3 Jaccard’s Coefficient
2.5.4 Overlap
2.5.5 Precision und Recall
2.5.6 Dice’s Coefficient
2.5.7 Kosinus-Maß
2.5.8 Euklidischer Abstand
2.5.9 Edit-Distanz
2.5.10 Tree Edit Distance
2.5.11 Nächste-Nachbar-Suche
2.5.12 Inkrementelles Ranking
3 Ähnlichkeitsmaße zum Vergleich von Bauteileigenschaften
3.1 Bauteileigenschaften
3.2 Auswahl anwendbarer Ähnlichkeitsmaße
3.2.1 Betrachtung der vorliegenden Daten
3.2.2 Gewichtung der Bauteile und Bauteiltypen
3.2.3 Gewichtung der Baumaterialien
3.2.4 Gewichtung der Geometrie
3.2.5 Übersicht über anwendbare Ähnlichkeitsmaße
4 Prüfung der Plausibilität anhand eines ausgewählten Beispiels
4.1 Beispiel: Gebäudeausschnitte
4.2 Aufbereitung der Eingangsdaten
4.2.1 Eingangsdaten zum Vergleich der Objekte A und B
4.2.2 Eingangsdaten zum Vergleich der Objekte A und C
4.2.3 Eingangsdaten zum Vergleich der Objekte B und C
4.3 Anwendung ausgewählter Ähnlichkeitsmaße
4.3.1 Anwendung mengenbasierter Ähnlichkeitsmaße
4.3.2 Anwendung der Edit-Distanz
4.3.3 Anwendung der Tree Edit Distance
4.3.4 Anwendung der Nächste-Nachbar-Suche
4.3.5 Anwendung des Inkrementellen Rankings
4.4 Ergebnisse der Ähnlichkeitsermittlung
4.4.1 Auswertung der Nächste-Nachbar-Suche
4.4.2 Auswertung der Ähnlichkeits-/Distanzmaße
5 Bewertung der Anwendbarkeit
5.1 Ausgewählte Bauteileigenschaften
5.2 Bauteileigenschaften - Gemeinsamkeiten vs. fehlende Merkmale
5.3 Ähnlichkeitsermittlung bei komplexen Objekten
6 Fazit
6.1 Ergebnisse der Arbeit
6.2 Ausblick
Zielsetzung & Themen
Ziel dieser Arbeit ist es, eine Übersicht über anwendbare Ähnlichkeitsmaße für den Vergleich von Bauteilen im Bauwesen zu erstellen, um deren Wiederverwendbarkeit in neuen Projekten zu prüfen.
- Methodische Grundlagen der Ähnlichkeitsbestimmung und Distanzmaße
- Klassifizierung von Bauteileigenschaften wie Material, Geometrie und Bauteiltyp
- Analyse und Gewichtung von Bauteilmerkmalen für einen zielgerichteten Vergleich
- Plausibilitätsprüfung anhand eines Beispiels mit Gebäudeausschnitten
- Bewertung der Anwendbarkeit verschiedener Maße (z.B. Simple Matching, Feature-Kontrast)
Auszug aus dem Buch
2.1 Einführung
Ähnlichkeiten müssen definiert werden, um etwas eng miteinander Verwandtes zu beschreiben. Beispielhaft sind die vier Objekte in Abb. 1 gegeben. Welche Objekte sind hier zueinander ähnlich, welche verschieden?
Objekt A ist offensichtlich am ähnlichsten zu Objekt C, die beiden scheinen identisch. Die Objekte A, B, C haben dieselbe Größe gemeinsam, während die Objekte A, C, D dieselbe Farbe haben. Die Größe und Farbe sind hier Beispiele für Merkmale, die verglichen werden können, um die ähnlichsten Objekte aus einem Datenbestand zu finden. Der Grad der Ähnlichkeit zwischen zwei Objekten wird zweckmäßig durch eine Zahl ausgedrückt. Ausschlaggebend hierfür sind gemeinsame und unterschiedliche Merkmale der betrachteten Objekte. Der Ähnlichkeitswert steigt mit zunehmenden Gemeinsamkeiten und sinkt entsprechend mit zunehmenden Unterschieden.
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Definiert die Aufgabenstellung der Arbeit und gibt einen Überblick über die gewählte Gliederung sowie das Vorgehen.
2 Ähnlichkeitsmaße: Bietet eine theoretische Einführung in den Ähnlichkeitsbegriff und stellt verschiedene mathematische Berechnungsansätze vor.
3 Ähnlichkeitsmaße zum Vergleich von Bauteileigenschaften: Klassifiziert die zu vergleichenden Bauteile und definiert die notwendige Gewichtung der Eigenschaften.
4 Prüfung der Plausibilität anhand eines ausgewählten Beispiels: Wendet die theoretisch erarbeiteten Maße auf ein praktisches Beispiel von Gebäudeausschnitten an.
5 Bewertung der Anwendbarkeit: Diskutiert die Ergebnisse und bewertet die Eignung der Maße für den Baubereich.
6 Fazit: Fasst die Ergebnisse der Arbeit zusammen und gibt einen Ausblick auf die zukünftige Entwicklung in diesem Fachbereich.
Schlüsselwörter
Ähnlichkeitsmaße, Bauteileigenschaften, Baupraxis, Bauteilorientierte Modellierung, Paarvergleich, Gewichtung, Binärattribute, Geometrie, Material, Simple Matching Coefficient, Feature-Kontrast-Modell, Jaccard’s Coefficient, Nächste-Nachbar-Suche, Informatik, Bauinformatik.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in der Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit befasst sich mit der Identifikation und Anwendung mathematischer Ähnlichkeitsmaße, um Bauteile im Bauwesen auf Basis ihrer Eigenschaften zu vergleichen und so deren Wiederverwendbarkeit zu prüfen.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Die zentralen Felder sind die bauteilorientierte Modellierung, die mathematische Ähnlichkeitsanalyse sowie deren praktische Anwendung auf bauwerksrelevante Daten.
Was ist das primäre Ziel der Arbeit?
Das Ziel ist die Erstellung einer Übersicht anwendbarer Ähnlichkeitsmaße und deren Bewertung hinsichtlich ihrer Einsatzfähigkeit für den Vergleich von Bauteilen.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Es werden theoretische Grundlagen (Literaturanalyse) mit einer empirischen Prüfung kombiniert, bei der verschiedene Maße an einem Beispiel aus der Gebäudeplanung angewandt und verglichen werden.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Im Hauptteil werden neben den mathematischen Verfahren vor allem die bauteilspezifischen Merkmale, deren Gewichtung und die Plausibilitätsprüfung der verschiedenen Algorithmen behandelt.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Wichtige Begriffe sind Ähnlichkeitsmaße, Bauteileigenschaften, Bauteilorientierte Modellierung, Feature-Kontrast-Modell und Geometriegewichtung.
Warum ist die Gewichtung bei der Ähnlichkeitsanalyse so wichtig?
Da Bauteile wie Wände oder Fundamente unterschiedliche Bedeutungen haben, ermöglicht die Gewichtung eine präzisere, realitätsnahe Ähnlichkeitsbewertung statt einer rein mechanischen Betrachtung.
Warum ist das Feature-Kontrast-Modell für diese Anwendung besonders geeignet?
Es ist besonders geeignet, da es dem Anwender über Parameter erlaubt, übereinstimmende und nicht-übereinstimmende Merkmale individuell zu gewichten.
Wird die geometrische Ähnlichkeit bei diesem Vorgehen ausreichend berücksichtigt?
Die Arbeit stellt fest, dass eine einfache binäre Darstellung von Geometrie unzureichend ist und schlägt vor, diese zukünftig stärker über Intervallattribute oder spezialisierte geometrische Ähnlichkeitssuchverfahren zu behandeln.
- Arbeit zitieren
- B.Sc. Gabriele Schubert (Autor:in), 2009, Einsatz von Ähnlichkeitsmaßen zum Vergleich von Bauteileigenschaften, München, GRIN Verlag, https://www.hausarbeiten.de/document/157478
