SNS - Navigator: Entwicklung einer grafischen Navigationskomponente für ein semantisches Netzwerk auf der Basis eines Web Services des Umweltbundesamtes

Inhaltsverzeichnis

1 Überblick

2 Ausgangspunkt

3 Ziele

4 Technologien

4.1 Web Services

4.2 Semantische Netze und Semantic Web

4.3 Topic Maps

4.3.1 Der ISO-Standard 13250

4.3.2 Die Basiskonzepte von Topic Maps

4.3.3 Elemente einer XML Topic Map

4.4 Kommunikation mit dem Web Service

4.4.1 Funktionen des SNS Web Service

4.4.2 Web Services und Protokolle

4.4.3 SOAP vs. REST

4.5 Struktur der XML-Definitionen von SNS

4.6 Scalable Vector Graphics (SVG)

4.7 Javascript und Ajax

4.8 PHP

5 Anforderungen und technische Lösungsansätze

5.1 Use Cases

5.2 Empfehlungen des Umweltbundesamtes für die Einbindung des Services beim Nutzer

5.2.1 Axis

5.2.2 .NET Framework

5.3 Gewählter Lösungsansatz

6 Konzeption

6.1 Funktionaler Aufbau und Struktur der Webapplikation

6.1.1 Three-Tier-Architektur

6.1.2 Anwendungsarchitektur des SNS-Navigators

6.1.3 Einsatzbereiche der verschiedenen Webtechnologien

6.1.4 Proxy

6.1.5 Struktur der Ein- und Ausgabeseiten

6.1.6 Darstellung aller Komponenten der Anwendung

6.1.7 Die „Zufallssuche“

6.1.8 Model-View-Controller-Konzept

6.1.9 Aktivitätsdiagramme

6.2 Gestaltung der Webapplikation

6.2.1 Aufteilung der Benutzungsoberfläche in verschiedene Bereiche

6.2.2 Farblegenden der Topic- und Assoziationstypen

6.2.3 Anzeige aller gefundenen Topics als Liste

6.2.4 Grafische Anzeige der Topic Map

6.3 Technische Voraussetzungen

7 Realisierung

7.1 Web Service Anfrage mittels GET / POST Binding durch einen Proxy

7.2 XML-Transformation der zurückgelieferten Topic Map

7.3 Darstellung der SVG-Anzeige in einem I Frame

7.4 Realisierung der Statusanzeige mit Ajax

7.5 Entwurf der Icons (Topic types der SNS-Topic Map)

7.6 Struktur der XML-Stylesheets

7.6.1 Listenanzeige aller gefundenen Topics (HTML-Ausgabe)

7.6.2 Grafikanzeige der XML Topic Map mit SVG

7.7 Interaktivität der SVG Grafik mit Javascript

8 Ergebnis

9 Zusammenfassung

Zielsetzung & Themen

Das Hauptziel dieser Diplomarbeit besteht in der Konzeption und Entwicklung einer interaktiven, grafischen Navigationskomponente, welche die auf dem „Semantic Network Service“ (SNS) des Umweltbundesamtes basierenden Datenbestände visualisiert. Die Forschungsfrage fokussiert sich darauf, wie mithilfe von Web-Technologien (wie PHP, SVG, Ajax und XML) eine intuitiv bedienbare Oberfläche geschaffen werden kann, die es sowohl Fachanwendern als auch Laien ermöglicht, komplexe, vernetzte Umweltdaten explorativ zu navigieren.

• Konzeption und Realisierung einer Webapplikation zur Visualisierung von Topic Maps.
• Einsatz von Web Services zur maschinellen Datenabfrage in einer Service-orientierten Architektur (SOA).
• Grafische Aufbereitung semantischer Netze durch Skalierbare Vektorgrafiken (SVG).
• Anwendung des Model-View-Controller-Konzepts (MVC) zur Trennung von Daten, Präsentation und Steuerung.
• Verbesserung der Usability durch interaktive Elemente und dynamische Statusanzeigen mittels Ajax.

Auszug aus dem Buch

Zusammenfassung der Kapitel

1 Überblick: Diese Einleitung beschreibt die Problematik der Informationssuche im Web und führt in die Standards Web Services und Semantic Web als technologische Lösungsansätze ein.

2 Ausgangspunkt: Dieses Kapitel erläutert die Entstehung des semantischen Netzwerkservices (SNS) durch das Umweltbundesamt und dessen Ziel, Umweltdaten als vernetzte Topic Map bereitzustellen.

3 Ziele: Hier werden die Anforderungen an den SNS-Navigator definiert, insbesondere die grafische Visualisierung und die intuitive Navigation für einen breiten Nutzerkreis.

4 Technologien: Es erfolgt eine detaillierte Beschreibung der eingesetzten Webtechnologien, darunter Web Services (SOAP/REST), Topic Maps, SVG, Ajax und PHP.

5 Anforderungen und technische Lösungsansätze: Das Kapitel analysiert den Nutzungskontext mittels Use Cases und bewertet verschiedene technische Implementierungsplattformen wie Axis und .NET für die Webapplikation.

6 Konzeption: Hier wird der funktionale und gestalterische Aufbau des SNS-Navigators, inklusive der Three-Tier-Architektur und des MVC-Konzepts, umfassend konzipiert.

7 Realisierung: Dieses Kapitel beschreibt die technische Umsetzung der Webapplikation, insbesondere die Proxy-Programmierung, XML-Transformationen und die SVG-Interaktivität.

8 Ergebnis: Anhand von drei praxisnahen Anwendungsszenarien wird die Funktionsweise der fertigen Webapplikation demonstriert.

9 Zusammenfassung: Die Arbeit schließt mit einer Reflexion der Ergebnisse und der Bedeutung von SVG für interaktive grafische Webanwendungen.

Schlüsselwörter

Semantic Web, Web Service, Topic Map, semantisches Netz, Umweltinformationen, Suchmethoden, Thesaurus, Internet, Navigationskomponente, Umweltbundesamt, Javascript, XML, XSLT, Ajax, SVG, PHP

Häufig gestellte Fragen

Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?

Die Diplomarbeit behandelt die Entwicklung einer Webapplikation namens "SNS-Navigator", die es Nutzern ermöglicht, komplexe, semantisch vernetzte Umweltdaten des Umweltbundesamtes grafisch zu explorieren.

Was sind die zentralen Themenfelder der Arbeit?

Die zentralen Themen sind semantische Technologien (Topic Maps, Semantic Web), Service-orientierte Architekturen (Web Services), Vektorgrafik im Web (SVG) sowie moderne Web-Entwicklungstechniken wie Ajax und PHP.

Was ist das primäre Ziel oder die Forschungsfrage?

Das Ziel ist die Schaffung einer interaktiven, intuitiven grafischen Schnittstelle, die komplexe Datenstrukturen in Form einer Topic Map visualisiert und für den Nutzer explorierbar macht.

Welche wissenschaftlichen Methoden werden verwendet?

Die Arbeit nutzt UML-Modellierung für Anwendungsfälle (Use Cases), Architekturdiagramme für Systemkomponenten und eine strukturierte Softwareentwicklung, basierend auf dem Model-View-Controller-Ansatz.

Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?

Der Hauptteil gliedert sich in eine umfassende Analyse der benötigten Web-Technologien, die Konzeption der Applikationslogik sowie die konkrete Realisierung durch XML-Stylesheets und Javascript-Funktionen.

Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit am besten?

Wichtige Begriffe sind Semantic Web, Web Services, Topic Maps, SVG, Ajax, PHP sowie das Konzept des semantischen Netzwerkes zur Erschließung von Umweltinformationen.

Warum wurde SVG für die Visualisierung gewählt?

SVG bietet als XML-basiertes Format für Vektorgrafiken den Vorteil, dass es direkt aus XML-Daten transformiert werden kann und eine skalierbare, qualitativ hochwertige Darstellung ohne Datenverlust ermöglicht.

Welche Rolle spielt der SNS-Web Service für die Applikation?

Der SNS-Web Service fungiert als externe Datenquelle des Umweltbundesamtes, die mittels GET/POST-Bindings in die Webapplikation eingebunden wird, um auf die Wissensbasis des Umweltthesaurus zuzugreifen.

Wie realisiert die Applikation die Interaktivität?

Die Interaktivität wird durch eine Kombination aus SVG zur Darstellung der Grafik und Javascript (unter Verwendung von DOM-Manipulationen) erreicht, um Mausklicks oder Bewegungen in Echtzeit zu verarbeiten.