Agenten- und ontologiebasierte Software-Architektur zur interaktiven Bildauswertung

In dieser Arbeit wird eine netzwerkgestützte, agenten- und ontologiebasierte SW-Architektur für Systeme zur interaktiven Bildauswertung entworfen und prototypisch realisiert. Dazu wird ein allgemeines Modell für einen Systemverbund zur verteilten kooperativen interaktiven Bildauswertung erstellt. Ein Wirkungsverbund von Dienstleistungen für die interaktive Bildauswertung wird strukturiert und, ebenso wie die Assistenzfunktionen, als agentenbasiertes System konzipiert. Basierend auf einer Analyse kommerzieller Bildauswertesysteme und der Betrachtung von Anforderungen und Problemen der Benutzer wird ein Experimentalsystem für die bildgestützte Fernerkundung entworfen und prototypisch implementiert. Damit lassen sich Möglichkeiten und Eigenschaften agentenbasierter Bildauswertesysteme darstellen und untersuchen. Dabei steht die Interoperabilität in heterogenen Netzwerken im Vordergrund. Zentrales Element des Modells ist eine agentenbasierte SW-Architektur, die neben Interface-, Ressource- und Vermittlungs-Agenten eine Ontologie beinhaltet, die die Voraussetzung für eine semantische Interoperabilität in dem Verbund bildet. Die Systemarchitektur ist Grundlage für den vereinfachten Zugriff auf heterogene verteilte Informationsbestände, ermöglicht ein beschleunigtes Auffinden nutzer-relevanter Informationen, entlastet den Bildauswerter durch die Möglichkeit Aufgaben zu delegieren und erlaubt die automatische Vermittlung von geeigneten Spezialisten - menschliche Experten oder SW-Agenten. Sie ermöglicht eine automatische Anpassung der Benutzungsoberfläche an verschiedene Benutzer und Endgeräte und vermeidet damit eine Überfrachtung der Benutzungsoberfläche mit Funktionen sowie die dadurch bedingte Ablenkung der Bildauswerter. Die Verbesserung des jeweiligen Verhältnisses von Nutz- zu Störinformation und die Reduktion der parallel angebotenen Funktionen ermöglicht eine Verbesserung der Qualität der interaktiven Bildauswertung. Einen zentralen Aspekt dieser Arbeit bildet der Entwurf der Ontologie. In einem Verbund zur verteilten kooperativen interaktiven Bildauswertung sind Ontologien als explizite Modelle des deklarativen und des prozeduralen Wissens unabdingbar, da sie das gemeinsame Vokabular zur Beschreibung von Fakten und Arbeitsabläufen zwischen den Kommunikationspartnern festlegen. Die Modellierung erfolgt anwendungsorientiert, um die Komplexität beherrschbar zu halten. In dieser Arbeit wird die Fernerkundung als Diskursbereich festgelegt, eine dementsprechende Ontologie entworfen und exemplarisch implementiert. Anhand einer verfeinerten Methodik zur Ontologie-Gestaltung werden verschiedene Schichten und Sichten als entscheidende Strukturierungselemente für die Ontologien definiert. Schichten berücksichtigen den Grad der Wiederverwendbarkeit und der Anpassbarkeit und verbessern die Übersichtlichkeit über komplexe Ontologien. Sichten ermöglichen, insbesondere in der Domänen-Ontologie zur Fernerkundung, eine Modellierung von Konzepten des Diskursbereiches unter Berücksichtigung nutzer- oder aufgabenspezifischer Sichtweisen auf Objekt-Hierarchien. Erst durch diese Sichten ist es möglich, konsistente Modelle zur Unterstützung von verschiedenen Benutzern mit unterschiedlichen Aufgabenstellungen in einem Auswerteverbund zu berücksichtigen. Während die syntaktische Interoperabilität von Dienstbeschreibungen durch den Einsatz von Web-Services zur externen Kommunikation gewährleistet werden kann, entscheiden SW-Agenten über die Nutzung geeigneter Dienste auf einer semantischen Ebene. Dabei stellen Vermittlungs-Agenten aufgrund der Dienstbeschreibungen die notwendigen Verbindungen her und erlauben auch eine geeignete Zusammenschaltung von Diensten. Die Nutzung der Ontologie erlaubt die Anreicherung der Dienstbeschreibung um semantische Aspekte und ermöglicht es, die Einsatzmöglichkeiten und -voraussetzungen von Diensten zu beschreiben. Die in dieser Arbeit entwickelte Struktur zur Dienstbeschreibung berücksichtigt neben der ontologiebasierten semantischen Beschreibung zusätzlich ein neu entwickeltes Kosten-Nutzen-Modell, das die nutzer- und aufgabenspezifische Auswahl alternativer Dienste erlaubt und insbesondere unterschiedliche Verkettungsmöglichkeiten von Diensten unterstützt. Die explizite Modellierung und Berücksichtigung eines Kosten-Nutzen-Modells berücksichtigt mögliche zukünftige Vermarktungsstrategien, die die Nutzung von Bildauswertekomponenten, -funktionen oder -dienstleistungen über Netzwerke erlauben werden. Mit dem Experimentalsystem kann der Wirkungsverbund von Ontologie und SW-Agenten in verschiedenen Szenarien erprobt und untersucht werden. Zur Überprüfung dienen ausgearbeitete Szenarien und Kompetenzfragen, die ebenfalls in dieser Arbeit strukturiert entwickelt und in Form von ausführbaren Testspezifikationen umgesetzt wurden. Plausibilitätsbetrachtungen und Erprobungen des Systems zeigen, dass damit Verbesserungen bei der verteilten kooperativen interaktiven Bildauswertung erreicht wurden.