Arcabouço conceitual de tecnologias semânticas para automação da certificação LEED

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Cristiano Geraldo Teixeira Silva
Data de Publicação: 2023
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/59093
https://orcid.org/0000-0001-5010-3081
Resumo: The evaluation of sustainable building projects aims to measure the sustainability performance of built environments and is important to improve the environment in increasing deterioration. However, most assessment tasks are still performed manually, consuming time and increasing the risk of errors. In civil construction, BIM (Building Information Modeling) technology is used to simulate a project in its life cycle. Faced with the increasing use of this technology, the opportunity arises to use your data and relate it to other data sets, to analyze different aspects of the project. The use of semantic technologies is an alternative to integrate data and make inferences in the decision-making process. In an integrated workflow, mediated by ontologies, mapping between building elements and other data can aid in expert analysis. This work presents the development of a conceptual framework, supported by semantic technologies, to establish the relationship between BIM data and other data for automating assessment for LEED certification (Leadership in Energy and Environmental Design). The process for implementing the artifact applies the Design Science Reseach and begins with obtaining the file in IFC format (Industry Foundation Classes) of a project developed in BIM for the development of a simplified ontology. The ontology of this work contemplates the general requirements of the conceptual modeling language OntoUML, based on the UFO ontology (Unified Foundational Ontology). The SEBIM ontology seeks to model more complex relationships, contemplating classes to organize the materials and zones of a built environment, as well as the criteria to be scored. For the integration with data external to the built environment, open data about the surroundings and means of transport are obtained. These tabular data sets contain geometric coordinates of areas and points in the city, following the OGC (Open Geospatial Consortium) standard. Once the relevant datasets for this research have been selected, the data are mapped into ontologies and semantically annotated, following the Semantic Data Dictionary (SDD) approach for conversion into RDF (Resource Description Framework). The RDF graph is generated containing the formalization of the data and favoring the integration for querying about city locations by spatial data. The datasets are inserted into a triplestore to perform inferences in SPARQL, generated by converting the criteria for evaluating the certification into queries and inserting the new inferred triples in the dataset. A final consultation is carried out to present the result of the inferences to promote new knowledge to the specialists. The artifact developed is verified with experiments and validated according to the competence questions referring to the certification criteria. The results showed that the application of these technologies promotes the semantic extension of the constructive elements in BIM, facilitates the integration with other knowledge bases and conceptually organizes the data to better retrieve information. The developed inferences can be considered in other studies that seek to relate and integrate data to discover new correlations and create new knowledge in data-based applications.
id UFMG_232305f7dc55457cef22e23d9b7d8fa3
oai_identifier_str oai:repositorio.ufmg.br:1843/59093
network_acronym_str UFMG
network_name_str Repositório Institucional da UFMG
repository_id_str
spelling Arcabouço conceitual de tecnologias semânticas para automação da certificação LEEDConceptual framework of semantic technologies for LEED certification automationSustentabilidadeDesempenho do Ambiente ConstruídoBIMLEEDUFOOntologiaInferênciaCiência da informaçãoConstrução civil – aspectos ambientaisSustentabilidadeArquitetura da informaçãoOntologias (Recuperação da informação)The evaluation of sustainable building projects aims to measure the sustainability performance of built environments and is important to improve the environment in increasing deterioration. However, most assessment tasks are still performed manually, consuming time and increasing the risk of errors. In civil construction, BIM (Building Information Modeling) technology is used to simulate a project in its life cycle. Faced with the increasing use of this technology, the opportunity arises to use your data and relate it to other data sets, to analyze different aspects of the project. The use of semantic technologies is an alternative to integrate data and make inferences in the decision-making process. In an integrated workflow, mediated by ontologies, mapping between building elements and other data can aid in expert analysis. This work presents the development of a conceptual framework, supported by semantic technologies, to establish the relationship between BIM data and other data for automating assessment for LEED certification (Leadership in Energy and Environmental Design). The process for implementing the artifact applies the Design Science Reseach and begins with obtaining the file in IFC format (Industry Foundation Classes) of a project developed in BIM for the development of a simplified ontology. The ontology of this work contemplates the general requirements of the conceptual modeling language OntoUML, based on the UFO ontology (Unified Foundational Ontology). The SEBIM ontology seeks to model more complex relationships, contemplating classes to organize the materials and zones of a built environment, as well as the criteria to be scored. For the integration with data external to the built environment, open data about the surroundings and means of transport are obtained. These tabular data sets contain geometric coordinates of areas and points in the city, following the OGC (Open Geospatial Consortium) standard. Once the relevant datasets for this research have been selected, the data are mapped into ontologies and semantically annotated, following the Semantic Data Dictionary (SDD) approach for conversion into RDF (Resource Description Framework). The RDF graph is generated containing the formalization of the data and favoring the integration for querying about city locations by spatial data. The datasets are inserted into a triplestore to perform inferences in SPARQL, generated by converting the criteria for evaluating the certification into queries and inserting the new inferred triples in the dataset. A final consultation is carried out to present the result of the inferences to promote new knowledge to the specialists. The artifact developed is verified with experiments and validated according to the competence questions referring to the certification criteria. The results showed that the application of these technologies promotes the semantic extension of the constructive elements in BIM, facilitates the integration with other knowledge bases and conceptually organizes the data to better retrieve information. The developed inferences can be considered in other studies that seek to relate and integrate data to discover new correlations and create new knowledge in data-based applications.A avaliação de projetos construtivos sustentáveis objetiva mensurar o desempenho em sustentabilidade dos ambientes construídos e é importante para melhorar o meio ambiente em crescente deterioração. No entanto, a maioria das tarefas de avaliação ainda é realizada manualmente, consumindo tempo e aumentando o risco de erros. Na construção civil, tem-se a tecnologia BIM (Building Information Modeling), usada para simular um empreendimento em seu ciclo de vida. Diante do crescente uso desta tecnologia, surge a oportunidade de utilizar seus dados e relacionar a outros conjuntos de dados, para analisar diferentes aspectos do projeto. O emprego de tecnologias semânticas é uma alternativa para integrar dados e realizar inferências no processo de tomada de decisões. Em um fluxo de trabalho integrado, mediado por ontologias, o mapeamento entre os elementos da construção e outros dados pode auxiliar na análise de especialistas. Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um arcabouço conceitual, com o apoio em tecnologias semânticas, para estabelecer a relação entre os dados BIM e outros dados para automação da avaliação para certificação LEED (Leadership in Energy and Environmental Design). O processo para a implementação do artefato aplica a Design Science Reseach e se inicia com a obtenção do arquivo no formato IFC (Industry Foundation Classes) de um projeto desenvolvido em BIM para o desenvolvimento de uma ontologia simplificada. A ontologia deste trabalho contempla os requisitos gerais da linguagem de modelagem conceitual OntoUML, fundamentada na ontologia UFO (Unified Foundational Ontology). A ontologia SEBIM busca modelar relações mais complexas contemplando classes para organizar os materiais e as zonas de um ambiente construído, bem como os critérios a serem pontuados. Para a integração com dados externos ao ambiente construído, dados abertos sobre o entorno e os meios de transporte são obtidos. Estes conjuntos de dados tabulares contêm coordenadas geométricas de áreas e pontos da cidade, seguindo padronização da OGC (Open Geospatial Consortium). Uma vez selecionados os conjuntos de dados relevantes para esta pesquisa, os dados são mapeados em ontologias e anotados semanticamente, seguindo a abordagem de Dicionário Semântico de Dados (SDD - Semantic Data Dictionary) para conversão em RDF (Resource Description Framework). O grafo RDF é gerado contendo a formalização dos dados e favorecendo a integração para consulta sobre locais da cidade por dados espaciais. Os conjuntos de dados são inseridos em um triplestore para realização inferências em SPARQL, geradas por meio da conversão dos critérios para avaliação da certificação em consultas e inserção das novas triplas inferidas no conjunto de dados. Uma consulta final é realizada para apresentar o resultado das inferências para promover novo conhecimento aos especialistas. O artefato desenvolvido é verificado com experimentações e validado conforme as questões de competências referentes aos critérios de certificação. Os resultados mostraram que a aplicação destas tecnologias promove a extensão semântica dos elementos construtivos em BIM, facilita a integração com outras bases de conhecimento e organiza conceitualmente os dados para melhor recuperar informações. As inferências desenvolvidas podem ser consideradas em outros estudos que buscam relacionar e integrar dados para descoberta de novas correlações e criação de novos conhecimentos em aplicativos baseados em dados.Universidade Federal de Minas GeraisBrasilECI - ESCOLA DE CIENCIA DA INFORMAÇÃOPrograma de Pós-Graduação em Gestão e Organização do ConhecimentoUFMGMarcello Peixoto Baxhttp://lattes.cnpq.br/1864473087690223Renata Maria Abrantes Baracho PortoFrederico Cesar Mafra PereiraJosé Eduardo Santarem SegundoEduardo de Mattos Pinto CoelhoMário Lucio Pereira JuniorCristiano Geraldo Teixeira Silva2023-10-03T14:35:09Z2023-10-03T14:35:09Z2023-08-10info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/1843/59093https://orcid.org/0000-0001-5010-3081porhttp://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/pt/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFMGinstname:Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)instacron:UFMG2023-10-03T14:35:09Zoai:repositorio.ufmg.br:1843/59093Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufmg.br/oairepositorio@ufmg.bropendoar:2023-10-03T14:35:09Repositório Institucional da UFMG - Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)false
dc.title.none.fl_str_mv Arcabouço conceitual de tecnologias semânticas para automação da certificação LEED
Conceptual framework of semantic technologies for LEED certification automation
title Arcabouço conceitual de tecnologias semânticas para automação da certificação LEED
spellingShingle Arcabouço conceitual de tecnologias semânticas para automação da certificação LEED
Cristiano Geraldo Teixeira Silva
Sustentabilidade
Desempenho do Ambiente Construído
BIM
LEED
UFO
Ontologia
Inferência
Ciência da informação
Construção civil – aspectos ambientais
Sustentabilidade
Arquitetura da informação
Ontologias (Recuperação da informação)
title_short Arcabouço conceitual de tecnologias semânticas para automação da certificação LEED
title_full Arcabouço conceitual de tecnologias semânticas para automação da certificação LEED
title_fullStr Arcabouço conceitual de tecnologias semânticas para automação da certificação LEED
title_full_unstemmed Arcabouço conceitual de tecnologias semânticas para automação da certificação LEED
title_sort Arcabouço conceitual de tecnologias semânticas para automação da certificação LEED
author Cristiano Geraldo Teixeira Silva
author_facet Cristiano Geraldo Teixeira Silva
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Marcello Peixoto Bax
http://lattes.cnpq.br/1864473087690223
Renata Maria Abrantes Baracho Porto
Frederico Cesar Mafra Pereira
José Eduardo Santarem Segundo
Eduardo de Mattos Pinto Coelho
Mário Lucio Pereira Junior
dc.contributor.author.fl_str_mv Cristiano Geraldo Teixeira Silva
dc.subject.por.fl_str_mv Sustentabilidade
Desempenho do Ambiente Construído
BIM
LEED
UFO
Ontologia
Inferência
Ciência da informação
Construção civil – aspectos ambientais
Sustentabilidade
Arquitetura da informação
Ontologias (Recuperação da informação)
topic Sustentabilidade
Desempenho do Ambiente Construído
BIM
LEED
UFO
Ontologia
Inferência
Ciência da informação
Construção civil – aspectos ambientais
Sustentabilidade
Arquitetura da informação
Ontologias (Recuperação da informação)
description The evaluation of sustainable building projects aims to measure the sustainability performance of built environments and is important to improve the environment in increasing deterioration. However, most assessment tasks are still performed manually, consuming time and increasing the risk of errors. In civil construction, BIM (Building Information Modeling) technology is used to simulate a project in its life cycle. Faced with the increasing use of this technology, the opportunity arises to use your data and relate it to other data sets, to analyze different aspects of the project. The use of semantic technologies is an alternative to integrate data and make inferences in the decision-making process. In an integrated workflow, mediated by ontologies, mapping between building elements and other data can aid in expert analysis. This work presents the development of a conceptual framework, supported by semantic technologies, to establish the relationship between BIM data and other data for automating assessment for LEED certification (Leadership in Energy and Environmental Design). The process for implementing the artifact applies the Design Science Reseach and begins with obtaining the file in IFC format (Industry Foundation Classes) of a project developed in BIM for the development of a simplified ontology. The ontology of this work contemplates the general requirements of the conceptual modeling language OntoUML, based on the UFO ontology (Unified Foundational Ontology). The SEBIM ontology seeks to model more complex relationships, contemplating classes to organize the materials and zones of a built environment, as well as the criteria to be scored. For the integration with data external to the built environment, open data about the surroundings and means of transport are obtained. These tabular data sets contain geometric coordinates of areas and points in the city, following the OGC (Open Geospatial Consortium) standard. Once the relevant datasets for this research have been selected, the data are mapped into ontologies and semantically annotated, following the Semantic Data Dictionary (SDD) approach for conversion into RDF (Resource Description Framework). The RDF graph is generated containing the formalization of the data and favoring the integration for querying about city locations by spatial data. The datasets are inserted into a triplestore to perform inferences in SPARQL, generated by converting the criteria for evaluating the certification into queries and inserting the new inferred triples in the dataset. A final consultation is carried out to present the result of the inferences to promote new knowledge to the specialists. The artifact developed is verified with experiments and validated according to the competence questions referring to the certification criteria. The results showed that the application of these technologies promotes the semantic extension of the constructive elements in BIM, facilitates the integration with other knowledge bases and conceptually organizes the data to better retrieve information. The developed inferences can be considered in other studies that seek to relate and integrate data to discover new correlations and create new knowledge in data-based applications.
publishDate 2023
dc.date.none.fl_str_mv 2023-10-03T14:35:09Z
2023-10-03T14:35:09Z
2023-08-10
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
format doctoralThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv http://hdl.handle.net/1843/59093
https://orcid.org/0000-0001-5010-3081
url http://hdl.handle.net/1843/59093
https://orcid.org/0000-0001-5010-3081
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/pt/
info:eu-repo/semantics/openAccess
rights_invalid_str_mv http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/pt/
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de Minas Gerais
Brasil
ECI - ESCOLA DE CIENCIA DA INFORMAÇÃO
Programa de Pós-Graduação em Gestão e Organização do Conhecimento
UFMG
publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de Minas Gerais
Brasil
ECI - ESCOLA DE CIENCIA DA INFORMAÇÃO
Programa de Pós-Graduação em Gestão e Organização do Conhecimento
UFMG
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UFMG
instname:Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)
instacron:UFMG
instname_str Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)
instacron_str UFMG
institution UFMG
reponame_str Repositório Institucional da UFMG
collection Repositório Institucional da UFMG
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UFMG - Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)
repository.mail.fl_str_mv repositorio@ufmg.br
_version_ 1823247934584520704