Modellierung und kartographische Visualisierung von Geodaten mit XML-basierten Sprachen

Zusammenfassung Mit den XML-basierten Sprachen GML, XSLT und SVG lassen sich Geodaten nicht nur anwendungsorientiert modellieren, sondern auch karten?hnlich visualisieren. In dieser Fallstudie zeigen wir das, indem wir realistische Geodatenbest?nde der Landesvermessungs?mter zun?chst mit der Geography Markup Language (GML) nachmodellieren. So mit GML strukturierte Daten werden dann mit der Extensible Stylesheet Language for Transformation (XSLT) auf Elemente der Sprache Scalable Vector Graphics (SVG) abgebildet. Dabei wird der Prozess der kartografischen Visualisierung durch XSLT-Konstrukte modelliert und auch gleichzeitig implementiert. Als Ergebnis erhalten wir Grafiken, die den entsprechenden Karten der Landes?mter zumindest nicht un?hnlich sind.

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Using the XML-based languages GML, XSLT and SVG, we modeled German geo data and also visualized it in map-like graphics. This case study shows the feasibility of that approach, by modelling the data with the Geography Markup Language (GML). Then, the GML-structured data is mapped with the Extensible Stylesheet Language for Transformation (XSLT) to elements of the language Scalable Vector Graphics (SVG). The process of cartographical visualization is thus modelled through XSLT-constructs and at same time also implemented. The results are graphics, which share close ressemblance to the corresponding maps of the official offices.

CR Subject Classification I.3.3,I.3.5,I.6.5,I.7.2,J.2     

Konfiguration komplexer Produkte mit Constraint-basierter Modellierung

Zusammenfassung.   Industrielle Konfigurationsprozesse sind, bedingt durch die vorherrschende Variantenvielfalt, sehr komplex. Aufgrund der inh?renten Potentiale ist die Realisierung von effizienten, flexiblen Konfigurationsprozessen ein zentrales Ziel vieler Unternehmen. Wir haben einen Ansatz für die Konfiguration und Rekonfiguration von Produkten entwickelt, der auf Constraint-basierter Modellierung über endlichen Dom?nen basiert. Das auf diesem Ansatz beruhende System ConBaCon deckt eine breite Palette von Konfigurationsproblemen ab und erm?glicht eine effiziente L?sung, die sowohl automatisch als auch gesteuert durch hoch flexible Nutzerinteraktion erfolgen kann. Wendet man das System jedoch auf gro?e Konfigurationsprozesse an, so treten Performanzprobleme auf. Als zwei wesentliche Modellerweiterungen, die diesem Mangel entgegenwirken, stellen wir in dieser Arbeit einerseits eine Modell-Clusterung und andererseits die Behandlung gro?er Netze arithmetischer Constraints vor. Eingegangen am 11. Februar 2002 / Angenommen am 18. Juli 2002     

Methodik, Sprachen und Grundlagen des Software Engineering

Ohne Zusammenfassung     

Interaktive Visualisierung und Simulation zur Planung chirurgischer Eingriffe

Der vorliegende Artikel beschreibt aktuelle Ans?tze zur Visualisierung und weiteren Bearbeitung medizinischer Volumendaten. Die Methodik verfolgt das Ziel, die pr?operative Planung chirurgischer Eingriffe zu unterstützen, in dem Volumendaten interaktiv visualisiert und Gewebe wie auch funktionelle Einheiten simuliert werden. Eingebettet in ein Radiologiesystem kann der Benutzer mit den Visualisierungen im dreidimensionalen Raum interagieren. Ein hybrider Ansatz erlaubt die Integration von oberfl?chen- und volumenorientierten Objektmodellen. Die Client/Server Architektur erlaubt die Nutzung zentraler, leistungsf?higer Ressourcen zur Berechnung der Volumenvisualisierung und Methoden der Bildverarbeitung.     

Interaktive Visualisierung und Simulation zur Planung chirurgischer Eingriffe

Zusammenfassung. Der vorliegende Artikel beschreibt aktuelle Ans?tze zur Visualisierung und weiteren Bearbeitung medizinischer Volumendaten. Die Methodik verfolgt das Ziel, die pr?operative Planung chirurgischer Eingriffe zu unterstützen, in dem Volumendaten interaktiv visualisiert und Gewebe wie auch funktionelle Einheiten simuliert werden. Eingebettet in ein Radiologiesystem kann der Benutzer mit den Visualisierungen im dreidimensionalen Raum interagieren. Ein hybrider Ansatz erlaubt die Integration von oberfl?chen- und volumenorientierten Objektmodellen. Die Client/Server Architektur erlaubt die Nutzung zentraler, leistungsf?higer Ressourcen zur Berechnung der Volumenvisualisierung und Methoden der Bildverarbeitung. Eingegangen am 11. Juli 1998 / Angenommen am 7. Januar 1999     

Modellierung und Simulation hybrider Systeme mit Smile

Zusammenfassung. Es wird eine werkzeugunterstützte Entwicklungsmethodik vorgestellt, die der Erstellung von Berechnungsmodellen für die Simulation hybrider physikalisch-technischer Systeme dient. Dafür werden verschiedene Modellbeschreibungstechniken dargestellt und klassifiziert, die anschlie?end in einen falltypischen Entwicklungsproze? eingebettet werden, der auf hybriden Erweiterungen von UML und Z basiert. Die Simulationsumgebung Smile (http://buran.fb10.tu-berlin.de/Energietechnik/EVT\_KT/smile/) erm?glicht schlie?lich die generische Erzeugung eines ausführbaren Simulators. Architektur und Kernkomponenten dieses Systems, wie beispielsweise L?sungsverfahren und Experimentshell, werden eingehender diskutiert. Ein Anwendungsbeispiel illustriert den beschriebenen Entwicklungsproze?. Eingegangen am 15. Juli 1999 / Angenommen am 12. November 1999     

Datenstrukturen visualisieren und animieren mit DDD

Zusammenfassung. Der graphische Debugger DDD ist mit mehr als 250.000 Anwendern ein weitverbreitetes Werkzeug zur Softwarevisualisierung. Neben der für Debuggerüblichen Funktionalit?t erm?glicht DDD die Visualisierung von Datenstrukturen im laufenden Programm. DDD kann verzeigerte Strukturen (wie Listen oder B?ume) als Graphen darstellen, aber auch numerische Felder zwei- oder dreidimensional darstellen und im Programmlauf animieren. Dieser Beitrag beschreibt die technischen Grundlagen der Visualisierung, die verwendeten Plazierungsverfahren und die Animation von Algorithmen. Eingegangen am 13. Oktober 2000 / Angenommen am 19. Dezember 2000     

Kooperation von Projekt- und Workflow-Management-Systemen

Zusammenfassung. Während Projekt-Management-Systeme zur Planung fast jedes Projekts eingesetzt werden, gewinnen Workflow-Management-Systeme für die Realisierung von prozessorientierten Anwendungen zunehmend an Bedeutung. Da sich beide Systemarten um das Management von Abläufen kümmern, ist eine Kooperation entsprechender Systeme für die Praxis sehr relevant. In diesem Beitrag stellen wir die einschlägigen wissenschaftlichen und kommerziellen Ansätze vor und untersuchen sie ausführlich. Da diese nur über eine unzureichende Funktionalität verfügen, entwickeln wir anschließend Architekturen, die ein besseres Zusammenspiel der beiden Systemarten erlauben. Dabei gehen wir auch auf den in der Literatur bisher nicht betrachteten Fall ein, dass die Projektplanung auf einem höheren Abstraktionsniveau erfolgt als die Modellierung und Ausführung der Workflows. Wir zeigen für diesen in der Praxis häufig anzutreffenden Fall auf, wie eine Kooperation der beiden Systemarten mit einer auf Event-Condition-Action-Rules basierenden generischen Kopplungsarchitektur realisiert werden kann.CR Subject Classification: K.6.1, H.4.1Eingegangen am 9. Dezember 2003 / Agenommen am 24. März 2004, Online publiziert: 1. Juli 2004     

Kooperation von Projekt- und Workflow-Management-Systemen

Während Projekt-Management-Systeme zur Planung fast jedes Projekts eingesetzt werden, gewinnen Workflow-Management-Systeme für die Realisierung von prozessorientierten Anwendungen zunehmend an Bedeutung. Da sich beide Systemarten um das Management von Abläufen kümmern, ist eine Kooperation entsprechender Systeme für die Praxis sehr relevant. In diesem Beitrag stellen wir die einschlägigen wissenschaftlichen und kommerziellen Ansätze vor und untersuchen sie ausführlich. Da diese nur über eine unzureichende Funktionalität verfügen, entwickeln wir anschließend Architekturen, die ein besseres Zusammenspiel der beiden Systemarten erlauben. Dabei gehen wir auch auf den in der Literatur bisher nicht betrachteten Fall ein, dass die Projektplanung auf einem höheren Abstraktionsniveau erfolgt als die Modellierung und Ausführung der Workflows. Wir zeigen für diesen in der Praxis häufig anzutreffenden Fall auf, wie eine Kooperation der beiden Systemarten mit einer auf Event-Condition-Action-Rules basierenden generischen Kopplungsarchitektur realisiert werden kann.     

Kieferchirurgische Operationsplanung mit Hilfe von Techniken der virtuellen Realit?t

Für ein vollst?ndig computergestütztes Planungssystem zum Zwecke der kieferchirurgischen Operationsplanung ist die Bereitstellung von virtuellen Werkzeugen für den Chirurgen eine grundlegende Voraussetzung. Ausgehend von den Volumendaten mit Sch?del- und Kieferknochen des Patienten erm?glicht ein einfaches Interface unter Verwendung einer geeigneten Visualisierung und haptischer Eingabeger?te die interaktive Definition und Manipulation einzelner virtueller Knochensegmente. Wir haben moderne kraftrückgekoppelte Ger?te aus dem Niedrigpreisbereich eingebunden und auf ihre F?higkeit untersucht, das dreidimensionale Verst?ndnis im Planungsproze?durch Anlehnung an die Vorg?nge bei der chirurgischen Prozedur zu erh?hen. Durch diese Eingabeger?te ist es m?glich, die Knochensegmentierung für eine Osteotomie des Unterkiefers intuitiver und schneller durchzuführen. Die definierten Teilvolumina ergeben zusammen mit ihrer r?umlichen Neuanordnung auf Grundlage einer kephalometrischen Analyse einen Operationsplan. Nach erfolgter Planung werden die Planungsergebnisse in den Operationssaal übertragen. Die intraoperativen Techniken beinhalten die Visualisierung der Planungsergebnisse, die Steuerung der Anwendung über Sprache und die Bestimmung der Patientenposition mittels eines elektromagnetischen 3D-Trackingsystems.     

Kieferchirurgische Operationsplanung mit Hilfe von Techniken der virtuellen Realit?t

Zusammenfassung.   Für ein vollst?ndig computergestütztes Planungssystem zum Zwecke der kieferchirurgischen Operationsplanung ist die Bereitstellung von virtuellen Werkzeugen für den Chirurgen eine grundlegende Voraussetzung. Ausgehend von den Volumendaten mit Sch?del- und Kieferknochen des Patienten erm?glicht ein einfaches Interface unter Verwendung einer geeigneten Visualisierung und haptischer Eingabeger?te die interaktive Definition und Manipulation einzelner virtueller Knochensegmente. Wir haben moderne kraftrückgekoppelte Ger?te aus dem Niedrigpreisbereich eingebunden und auf ihre F?higkeit untersucht, das dreidimensionale Verst?ndnis im Planungsproze?durch Anlehnung an die Vorg?nge bei der chirurgischen Prozedur zu erh?hen. Durch diese Eingabeger?te ist es m?glich, die Knochensegmentierung für eine Osteotomie des Unterkiefers intuitiver und schneller durchzuführen. Die definierten Teilvolumina ergeben zusammen mit ihrer r?umlichen Neuanordnung auf Grundlage einer kephalometrischen Analyse einen Operationsplan. Nach erfolgter Planung werden die Planungsergebnisse in den Operationssaal übertragen. Die intraoperativen Techniken beinhalten die Visualisierung der Planungsergebnisse, die Steuerung der Anwendung über Sprache und die Bestimmung der Patientenposition mittels eines elektromagnetischen 3D-Trackingsystems. Eingegangen am 27. April 2000 / Angenommen am 21. Februar 2001     

Modell, Architektur und Plattform für Informationssysteme mit Kontextbezug

Zusammenfassung. In mobilen Systemen findet Kontext zunehmend Berücksichtigung, um Komponenten mit Informationen zur umgebenden Situation auszustatten. Dieser Beitrag führt ein neues semantisches Modell und eine Architektur für die Nutzung von Kontext in verteilten Systemen ein. Ausgangspunkt ist die Analyse grundlegender Eigenschaften von Kontext, zu denen vor allem orts- und zeitbezogene Relevanz z?hlt. Kontext wird entsprechend als allgemeine Datenstruktur modelliert, in der beliebige Kontextinformation mit Ursprungsort und –zeit sowie r?umlich-zeitlicher Ausbreitungscharakteristik beschrieben wird. Zur Modellierung der Ausbreitung und Verteilung von Kontext im Zeit-Raum-Kontinuum wird das Prinzip der unscharfen Mengen (Fuzzy Logic) herangezogen. Darauf aufbauend wird ein FuzzySpace als Kommunikationsplattform eingeführt, der auf einem Tupelraum aufbaut, für Elemente aber zus?tzlich eine r?umlich-zeitlich definierte Relevanz einführt. über diese Plattform k?nnen Kontextlieferanten, -konsumenten undabstraktoren Kontextinformationen austauschen. Die Verteilung von Kontext im FuzzySpace bleibt für diese Komponenten transparent, was zur Vereinfachung der Anwendungsentwicklung beitr?gt. Eingegangen am 14. Februar 2001 / Angenommen am 22. August 2001     

Effiziente Vertr?glichkeitsprüfung und automatische Migration von Workflow-Instanzen bei der Evolution von Workflow-Schemata

Sollen Workflow-Management-Systeme (WfMS) in umfassender Weise für die rechnerbasierte Verwaltung und Steuerung von Gesch?ftsprozessen einsetzbar sein, müssen die von ihnen verwalteten Workflow-Schemata und -Instanzen bei Bedarf rasch anpassbar sein. Dabei müssen die auf Basis eines (alten) Workflow-Schemas erzeugten Instanzen auch nach dessen ?nderung ungest?rt weiterlaufen k?nnen, etwa durch Bereitstellung geeigneter Versionskonzepte. Sehr viel schwieriger wird es, wenn die angewandten Schema?nderungen – wo gewünscht und m?glich – auch auf die bereits (vielleicht in gro?er Zahl) laufenden Workflow-Instanzen übertragen werden sollen. Dies bei Bedarf zu k?nnen – und zwar ohne Inkonsistenzen oder Fehler zu verursachen – ist aber ungemein wichtig, wenn ein WfMS breit und flexibel einsetzbar sein soll. In diesem Beitrag wird ein Ansatz zur effizienten Prüfung der Vertr?glichkeit von Workflow-Instanzen mit einem ge?nderten Workflow-Schema vorgestellt. Durch Einbeziehung aller Beschreibungskonstrukte (z.B. auch Schleifen und Datenflüsse) und damit zusammenh?ngender Fragestellungen wird darüber hinaus zum ersten Mal die Grundlage für ein umfassendes ?nderungsmanagement geschaffen. Au?erdem wird aufgezeigt, wie der Benutzer bei der Migration vertr?glicher Instanzen auf das neue Schema konkret unterstützt werden kann.     

Integrierte Entwicklung von Automotive-Software mit AutoFocus

Zur Beherrschung der komplexen vernetzten und verteilten Funktionen von Automotive-Software ist eine Beschreibung des zu erstellenden Systems auf verschiedenen Abstraktionsebenen und schrittweise überg?nge zwischen diesen Ebenen notwendig. Neben der Definition geeigneter Ebenen werden zur Unterstützung echtzeitkritischer Systemanteile ein einheitliches Berechnungsmodell, ebenenspezifische Beschreibungstechniken, sowie methodische Regeln für diese Abstraktionsebenen eingeführt und in den Werkzeugprototypen AutoFocus integriert.     

Rekonstruktion von Software-Architekturen Ein Literatur- und Methoden-überblick zum Stand der Wissenschaft

Software-Architekturen werden aus verschiedenen Sichten beschrieben, die abh?ngig von den Anliegen sind, die mit der Beschreibung verfolgt werden. In vielen F?llen ist die Software-Architektur eines Systems nicht ausreichend beschrieben. Sichten müssen dann rekonstruiert werden, um für Planung von ?nderungen zur Verfügung zu stehen. Dieser Artikel fasst die in der wissenschaftlichen Literatur vorgeschlagenen Techniken zur Rekonstruktion von Software-Architektursichten zusammen und stellt sie den Sichten des Architekturentwurfs gegenüber. Anhand der Gegenüberstellung identifiziert er Forschungsbedarf.     

Lesetechniken für die Inspektion von Software-Anforderungsdokumenten Ein kontrolliertes Experiment zur Untersuchung der Effektivit?t und Verwendung von Zeit bei der Anwendung verschiedener Lesetechniken

Inspektion hilft bereits in frühen Phasen der Softwareentwicklung, die Qualit?t von Softwareprodukten zu bestimmen und Nachbearbeitungsaufwand einzusparen. Lesetechniken sind ein Ansatz, der die Aufmerksamkeit von Inspektoren beim individuellen Lesen auf bestimmte Fehlermengen lenken und dadurch die Arbeit mehrerer Inspektoren untereinander koordinieren soll. Diese Arbeit berichtet über ein Experiment, das einerseits die Effektivit?t und Effizienz mehrerer Lesetechniken auf individueller und auf Teamebene miteinander vergleicht und andererseits Zusammenh?nge der Verwendung von Lesezeit mit der Effektivit?t von bestimmten Inspektorengruppen untersucht.