結合建築資訊模型與本體論推論設施災害影響與應用

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姓名

劉展元(Chang-Yuan Liu) 查詢紙本館藏

畢業系所

土木工程學系

論文名稱

結合建築資訊模型與本體論推論設施災害影響與應用
(Combining Building Information Modeling with Ontology Models for Vulnerability Analysis of MRT Stations)

相關論文

★ 路權取得資料探勘與決策輔助工具設計之研究	★ 以時空資料庫管理管線單位道路申挖許可之雛形系統研究
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★ 以本體論建構工程程式設計課程之線上考試平台研究	★ 結合遙測影像與GIS資料以資料挖掘技術進行崩塌地辨識-以石門水庫集水區為例
★ 設計整合型手持式行動裝置平台於災害設施損毀資料收集研究	★ 考量擾動因子情況下傳統鐵路時刻表建置合併於高速鐵路時刻表模型之回顧與探討
★ 關鍵基礎設施相依性分析:以竹科某晶圓廠區為例	★ 建築資訊模型於火災原因調查流程的應用
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★ 擴展建築資訊模型於防救災應用：使用Revit平台	★ 應用交通資料蒐集與發佈設備及資料探勘法協助觀光地區交通管理策略之研究：以桃園大溪老街為例

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摘要(中)

關鍵基礎設施相依性之研究自西元1998年美國總統柯林頓年代的總統命令(Clinton 1998)前便已開始，此研究的目的在於探討系統間停轉造成之擴散效應。然而，直至西元2001年，九一一恐怖攻擊事件後，據美國土木工程師學會調查報告，相較於直接因素造成的損失，間接因素的影響更鉅，例如：大樓倒塌導致輸配電網損毀，進而造成曼哈頓區停電，以及車站停轉致使自來水處理廠氯氣供應中斷，方使研究逐漸受到重視，相關文獻增加。
　　「本體論」一詞起源於哲學，主要為探討物體的存在：物體是什麼？物體是什麼概念？物體們之間的聯繫為何？二十世紀90年代初期，學者給予本體論在電腦科學領域的審慎定義：指一種對於某一概念體系的詳細說明。而後，本體論逐漸應用於人工智慧與知識庫領域，並在西元2012年，學者提出將本體論之緊急事件應變架構加入建築資訊模型而形成包含緊急應變架構之建築資訊模型作為分析，本文將利用本體論探討物體們之間聯繫的特性，應用於分析災害影響，藉以表達當災害發生時，物體彼此的影響與可能之停轉擴散效應，並建立災害影響架構，除此之外，亦加入語意網路規則語言與語意查詢網路規則語言技術，進行災害影響推論，藉著從建築資訊模型利用輔助程式提取資訊轉化為本體論模型套用至災害影響架構進行推論，證明此方法論之可行性。

摘要(英)

As the presidential directive PDD-63 on the subject of critical infrastructure protection issued by US President Bill Clinton in 1998, the importance of the research regarding critical infrastructure interdependency (CII) has escalated significantly. The main objective of CII is to investigate the cascading effects caused by the inoperability of one or a set of certain infrastructure systems. In fact, the September 11 attacks in the New York city clearly showed that CII can be the main source of contributing various disturbances for infrastructure systems, as indicated in several papers published in ASCE journals. Hence, finding a method to describe CII and to ameliorate its impacts is needed from the national security perspective. Ontology-related technologies originally come from the philosophy field and have been applied to the computer science and knowledge management fields. An ontology model can be used to represent the relations and properties of an object in a given domain. In this study, we modify formalized vulnerability representation schema, which was proposed by Dr. Leite in 2012, in order to analyze the threat influence to see its cascading effects within a building. We utilize building information modeling (BIM) technologies to automatically derive the ontology model, and then define several rules to assess the vulnerability of a facility. Finally a real-world MRT station was utilized to demonstrate the proposed approach, and several scenarios were examined to see how an important facility can be protected.

關鍵字(中)

★ 關鍵基礎設施相依性
★ 本體論
★ 建築資訊模型
★ 語意網路語言
★ 語意網路查詢

關鍵字(英)

★ Critical Infrastructure Interdependency
★ Ontology
★ Building Information Modeling
★ SWRL
★ SQWRL

論文目次

摘　要 i
Abstract iii
誌　謝 v
目　錄 vii
圖目錄 ix
表目錄 xi
第一章緒論 1
1-1 研究背景與動機 1
1-2 研究問題與目的 3
1-3 研究範圍與限制 5
1-4 研究流程 6
1-5 論文結構 8
第二章文獻回顧 9
2-1關鍵基礎設施相依性 9
2-1-1 序列資料探勘法 9
2-1-2 電力系統之於關鍵基礎設施 10
2-1-3 設施輸出入停轉模型 10
2-2 緊急事件應變推論 11
2-2-1 本體模型架構 11
2-2-2 推論緊急事件 14
2-3 本體論推論建築資訊模型 15
2-3-1 語意網路規則語言函式功能 15
2-3-2推論建築資訊模型 16
2-4 臺北捷運車站運作規範 19
2-4-1供電系統架構 19
2-4-2給水系統架構 20
2-5 文獻評析 21
第三章研究方法 22
3-1 整體系統應用簡介 22
3-1-1 本體論編輯軟體Protégé 23
3-1-2 建築資訊模型編輯軟體Autodesk Revit 23
3-1-3 程式設計工具Visual Studio 24
3-2 災害影響架構設計 25
3-2-1 類別與屬性 25
3-2-2 本體論模型套用架構 28
3-3 範例之建築資訊模型 30
3-4 建築資訊模型轉化本體模型 31
3-4-1本體論網路語言檔案格式 31
3-4-2 建築資訊模型提取物件資訊 33
3-4-3本體論模型架構 35
3-5 語意網路規則語言建構 35
3-5-1 語意網路規則語言之規則設定 36
3-5-2 語意網路規則語言之規則編寫 37
3-6 語意查詢網路規則語言建構 43
3-6-1 語意查詢網路規則語言之規則設定 43
3-6-2 語意查詢網路規則語言之規則編寫 43
第四章實證分析 46
4-1 臺北捷運南京三民站 46
4-1-1地面層 46
4-1-2穿堂層 47
4-1-3月臺層 49
4-2 系統實作流程 50
4-2-1 建築資訊模型改良 51
4-2-2 本體論模型改良 53
4-2-3 整體改良實作流程 53
4-3 系統成果分析 55
4-3-1 人工轉換建立本體論模型 55
4-3-2 人工轉換建立建築資訊模型 58
4-3-3 台北捷運南京三民站之建築資訊模型 63
第五章結論與建議 69
5-1 結論 69
5-2 建議 70
5-3 貢獻 72
參考文獻 73
評審意見回覆表 75

參考文獻

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林聖峰, (2013). 架構改變時比較知識本體與資料庫, 碩士論文, 國立中央大學軟體工程研究所, 桃園市, 台灣。

指導教授

周建成(Chien-Cheng Chou)

審核日期

2017-8-2

推文