توسعه یک هستی‌ شناسی مکانی مبتنی بر bim به‌منظور پرس‌وجوی معنایی اطلاعات مالکیت سه‌بعدی

در دنیای امروزی که سازه‌های پیچیده و چند سطحی محیط اطراف را فراگرفته است، سیستم‌های کاداستر فعلی که اغلب بر اساس نقشه های دوبعدی توسعه‌یافته‌اند، قادر به ارائه اطلاعات معنایی کافی در راستای مدیریت املاک نیستند. دهه های گذشته شاهد افزایش مناطق مسکونی و همچنین پیچیدگی سازه‌های ساختمانی و زیرساخت‌ها بوده است. به‌منظور حمایت از این توسعه و تضمین مالکیت و حقوق مرتبط با آن‌ها مفهوم کاداستر سه‌بعدی مطرح می‌شود. مدل‌سازی اطلاعات ساختمان یا به‌اختصار bim، مدلی جهت تبادل داده سه‌بعدی یکپارچه در صنعت ساخت‌وساز ارائه می‌کند. بیان کاداستر سه‌بعدی در محیط bim موجب ثبت و تعیین مالکیت و وضعیت حقوقی املاک توسعه‌یافته در شهرهای مدرن و ایجاد اطلاعات در دسترس و کارآمد می‌شود. بااین‌وجود استفاده از مدل داده باز bim دارای محدودیت‌هایی است که تا حدودی ریشه در بیان معنایی مدل‌ها دارد. ازاین‌رو چالش مربوط به توصیف و پرس و جوی معنایی اطلاعات کاداستر هنوز باقی‌مانده است. باوجود مطالعاتی که روی به‌کارگیری وب معنایی جهت توسعه بهتر مفاهیم در bim انجام‌شده است، اما با توجه به گستردگی این حوزه، هنوز نتایج این تلاش‌ها تمامی ابعاد مدل و اطلاعات ساختمانی را پوشش نمی‌دهد. به‌خصوص در حوزه کاداستر تلاشی جهت توسعه مدل معنایی به‌منظور بازیابی اطلاعات معنایی مالکیت‌ها انجام‌نشده است. هدف این مطالعه استفاده از امکانات داده های پیوندی جهت توسعه یک هستی شناسی مکانی برای اطلاعات کاداستر و هم‌چنین استفاده از زبان پرس و جوی sparql به‌منظور بازیابی اطلاعات از هستی شناسی توسعه داده‌شده است. در این مطالعه ابتدا به بررسی لزوم به‌کارگیری کاداستر سه‌بعدی و هم‌چنین اضافه کردن اطلاعات معنایی پرداخته‌شده است. ادبیات مربوطه بررسی‌شده و سپس جهت نیل به هدف مقاله، هستنده های نمایش‌دهنده اطلاعات مالکیت در مدل داده باز bim استخراج‌شده و هستی شناسی مکانی مطابق با ساختار مدل داده باز bim توسعه داده‌شده است. جهت بررسی و ارزیابی هستی‌شناسی ارائه‌شده، چند مدل نمونه مدل داده باز bim با پیچیدگی و سطح جزئیات مختلف در نظر گرفته و بررسی‌شده‌اند. نمونه‌های موردی به ساختار rdf تبدیل شدند و در ادامه پرس‌وجوهای مکانی مربوط به اطلاعات کاداستری بر روی مدل های معنایی انجام‌گرفته است. این پرس‌وجوها مرزها و مالکیت‌ها را مشخص می‌کنند. پس از پیاده‌سازی مدل معنایی و اجرای پرس‌وجوهای مکانی نتایج نمایش داده‌شده و نیز زمان بازیابی و اطلاعات بازیابی شده ثبت شدند. به کمک پرس‌وجوی معنایی مدل‌ها این امکان فراهم‌شده است که ارتباطات مکانی المان‌های ساختمانی مورد پرس‌وجو قرار بگیرند. نتایج به‌دست‌آمده نشان می‌دهد که پرس و جوی معنایی در مقایسه با روش‌های فعلی پرس و جو از داده‌های bim نتایج بهتری ارائه می‌کنند. این نتایج عبارتند از انواع مرز ها و قسمت های مختلف مالکیت که توسط پرس و جوی معنایی در مدت زمان کمی بازیابی شده اند. مفاهیم پیاده‌سازی شده در این مطالعه را می‌توان به‌منظور بهبود بازیابی اطلاعات کاداستر سه‌بعدی در محیط سه‌بعدی bim به کار گرفت. از اطلاعات مالکیت و نیز اطلاعات معنایی به‌دست‌آمده در پرس‌وجوی مرزها می‌توان به‌منظور مدیریت بهتر ساختمان‌های پیچیده بهره برد.

Developing a BIM-based Spatial Ontology for Semantic Querying of 3D Property Information

With the growing dominance of complex and multilevel urban structures, current cadastral systems, which are often developed based on 2D representations, are not capable of providing unambiguous spatial information about urban properties. Therefore, the concept of 3D cadastre is proposed to support 3D digital representation of land and properties and facilitate the communication of legal ownership rights associated with them. On the other hand, Building Information Modeling (BIM) provides a common data environment for integrated management of 3D building lifecycle data in the construction industry. Harnessing BIM for 3D cadastre will provide the ability to capture and manage the ownership and legal status of properties in modern cities, providing an efficient approach to access legal information about urban properties. However, querying the meaning of property information inside BIM models has not been addressed. There are studies which investigated the adoption of the semantic web techniques for a better understanding of concepts of the building lifecycle in BIM; however, these investigations do not provide a semantic approach to query and retrieve property information encoded in the BIM environment.Therefore, this study aims to adopt a linked data methodology to develop a BIMbased spatial ontology for managing 3D property information. In addition, SPARQL query language will be used to retrieve 3D property information. The appropriate entities for modelling properties the in the open BIM data model were deciphered and the spatial ontology was developed in accordance with the BIM open data model structure. To assess the feasibility of the developed spatial ontology, BIM models of multistory buildings with different levels of complexity and detail were implemented. These models were transformed into the RDF (Resource Description Framework) structure, and 3D semantic queries related to 3D property information have been done in semantic BIM models. These queries retrieve boundaries and spatial arrangements of properties. The query results were displayed using a WebGL viewer, and retrieval time of each query was measured. The findings of this study indicate semantic querying of 3D property information is faster than spatial queries relying on the geometry of 3D property objects.