Linked Data Vocabularies for BIM

Vocabulaires de données
liées pour le BIM
Ana Roxin
EA7508, CNRS, Arts et Métiers, Univ. Bourgogne Franche-Comté (UBFC)
Contact: ana-maria.roxin@ubfc.fr
Mercredi, 15 mai 2019 Ana Roxin - Vocabulaires liées pour le BIM - ana-maria.roxin@ubfc.fr
N° ANR-17-CE10-0014-03

Que sont les données liées ?
Mercredi, 15 mai 2019
1st Les ressources doivent
être identifies avec des
IRI
2nd HTTP pour l’accès aux
ressources
3rd Description des
ressources avec des
langages basés sur RDF
4th Des liens RDF doivent
être définis vers des
concepts équivalents
dans d’autres
vocabulaires
Spécifier des relations d’équivalence avec des concepts et propriétés existant dans
d’autres vocabulaires…
Principes
Ana Roxin - Vocabulaires liées pour le BIM - ana-maria.roxin@ubfc.fr
Description (OWL) manipulable par la
machine du concept IfcBuilding,
présentée au format HTML pour nous
humains
Identifiant à l’échelle du Web pour le
concept "IfcBuilding" selon IFC2x3
Exemple d’implémentation Commentaires
http://www.buildingsmart-tech.org/ifcOWL/ Lien direct vers l’ensemble des
vocabulaires ifcOWL (e.g. IFC2x3, IFC4)
… manquants dans ifcOWL!
2

Données liées et Web sémantique
Mercredi, 15 mai 2019 Ana Roxin - Vocabulaires liées pour le BIM - ana-maria.roxin@ubfc.fr 3

Types de liens RDF
Les liens de relation
• Ils pointent vers des
éléments dans d’autres
sources de données.
Les liens d’identité
• Ils pointent vers des URI
utilisés par d’autres sources
de données pour identifier le
même objet réel ou concept
abstrait.
• Des liens d’identité
permettent aux clients de
récupérer d’autres
descriptions d’une entité à
partir d’autres sources de
données.
Les liens de vocabulaire
• Ils établissent des liens allant
des données vers les termes
de vocabulaire qui les
représentent et de ces
définitions vers les
définitions de termes
apparentés dans d’autres
vocabulaires.
• Ils rendent les données auto
descriptives, ce qui permet
aux applications de données
liées de comprendre et
intégrer des données de
plusieurs vocabulaires.

Vocabulaires de données liées
SSN (Semantic
Sensor
Networks)
Owl-time
SAREF (Smart
Appliances
REFerence
ontology)
Basic geo
DogOnt
(Intelligent
Domotic
Environments)
FIEMSER
OWL pour ISO
19170
GML
(Geography
Markup
Language)
geoSPARQL

Grille d’évaluation des initiatives
Qualité Explication
Données disponibles sur le Web (peu importe le format) mais avec une licence
ouverte (données ouvertes / open data)
Données disponibles dans un format structuré pouvant être "lu" par un
ordinateur (e.g. utilisation d'un fichier Excel au lieu d'une image)
Données 2 étoiles dans un format non-propriétaire (e.g. CSV au lieu d'Excel)
Données 3 étoiles décrites en utilisant les standards du W3C (3 premiers
principes des données liées)
Données 4 étoiles reliées à d'autres jeux de données en utilisant des liens RDF
(4e principe des données liées)
Données décrites avec des métadonnées de provenance, licence, etc.

Résultats de l’évaluation
Vocabulaire Niveau Explication
SSN
L'ensemble des règles et critères considérés dans la trame
d'analyse sont respectés.Owl-time
SAREF
Basic-geo Pas de spécification des informations de licence.
DogONT
L'ensemble des règles et critères considérés dans la trame
d'analyse sont respectés.
FIEMSER Pas de spécification des informations de licence.
OWL pour
ISO 19107
Pas de licence ouverte
GML L'ensemble des règles et critères considérés dans la trame
d'analyse sont respectés.GeoSPARQL

Quelles leçons en tirer ?
Pas tous les principes sont respectés
• Licences, renonciations
• Liens vers d’autres vocabulaires
Promesses d’interopérabilité non tenues
• Nombreuses nouvelles contributions ne tiennent pas
compte des 4 principes e.g. BOT
• Peu de réutilisation des vocabulaires existants

Comment définir des liens ?
ifcOWL BOT
ifcowl:IfcBuilding bot:Building
owl:equivalentClass
@prefix ifc: <http://www.buildingsmart-tech.org/ifcOWL/IFC2X3_Final#> .
@prefix bot: <https://w3id.org/bot#> .
…
…
ifc:IfcBuilding a owl:Class ;
owl:equivalentClass bot:Building;
…
@prefix bot: <https://w3id.org/bot#> .
@prefix ifc: <http://www.buildingsmart-
tech.org/ifcOWL/IFC2X3_Final#> .
…
…
bot:Building a owl:Class ;
owl:equivalentClass ifc:IfcBuilding;
…
http://www.buildingsmart-tech.org/ifcOWL/IFC2X3_Final https://github.com/w3c-lbd-cg/bot/blob/master/bot.ttl
9

bSDD
Human knowledge
Pourquoi aller plus loin ?
ifc:thermalConductivity_IfcThermalMaterialProperties
a owl:ObjectProperty , owl:FunctionalProperty ;
rdfs:domain ifc:IfcThermalMaterialProperties ;
rdfs:label "ThermalConductivity" ;
rdfs:range ifc:IfcThermalConductivityMeasure .
ifcowl
bsdd:insulation_factor bsdd:u_valve bsdd:thermal_conductivity
owl:equivalentProperty
D’autres vocabulaires existent. Pas besoin de nouveaux
vocabulaires:
- Ajouter des liens entre les concepts qu’ils contiennent
- Vérifier qu’ils sont accedes et interprétés correctement
Seuls les concepts/relations manquantes doivent être ajoutés.
IFD (ISO 12006-3)
ifd:Property
ifd:ObjectProperty
ifd:MeasureProperty ifd:Measure
ifd:hasMeasure
rdfs:subClassOf
rdfs:subClassOf
ifd:Unit
ifd:hasUnit
NASA QUDT Units Ontology
unit: http://www.qudt.org/qudt/owl/1.0.0/unit/
qudt: http://www.qudt.org/qudt/owl/1.0.0/qudt/Properties.html#
quantity: http://www.qudt.org/qudt/owl/1.0.0/quantity/index.html#
unit:BtuFootPerSquareFootHourDegreeFahrenheit
qudt:quantityKind
quantity:ThermalConductivity
10

Application : requêtes en langage
naturel
Building
envelope ?
11

Application : verification maquettes
numériques
Maquette
numérique
Législation
Comment
les
combiner
Réglementation adaptée
en règles logiques (IF ->
THEN)
Contraintes appliquées à
la maquette numérique
Issue: Idea: Implementation:
Identification des
éléments non-conformes
Définition d’un vocabulaire haut-niveau
(ontologie réglementations) +
Ontologie arrêté incendie construite
sur ce vocabulaire.
12

Application : capteurs béton
Capteurs places dans le
béton
Remontée de données +
méta-données
Issues: Idea: Application:
Intégration dans le
digital twin du bâtiment
Comment extraire des
informations concernant les
éléments béton d’une
construction ?
Comment connaître en temps-
reel la “santé” d’un bâtiment ?
Applications pour:
• Production béton
• Surveillance sites
construction
• Monitoring structures
"Communicating Matter for BIM"
Projet ANR en cours
(2017-2020)
N° ANR-17-CE10-0014-03
13

Conclusion
Données liées -> métadonnées liées
• Les 4 principes doivent être appliqués pour définir des liens entre les vocabulaires existants
• Cela ne modifie pas les données annotées avec ces vocabulaires, mais augmente leur
description
Approche rapide, légère et intuitive pour :
• Spécifier en langage machine comment interpréter des données
• Intégrer et requêter des données annotées avec d’autres vocabulaires
• Raisonner sur les données ainsi annotées
L’interconnexion entre vocabulaires permet d’atteindre la vision digital twin
• En permettant à une machine d’approximer le sens des données manipulées

Merci pour votre attention.
Contact: ana-maria.roxin@ubfc.fr
N° ANR-17-CE10-0014-03
15

Greatest challenge for BIM…
Text extracted from an article by Mark Baldwin, BIMconnect.org
"We generally understand these concepts to refer to the same thing,
however in BIM we need to be much more specific."
"Different disciplines often use different terms to describe the same thing.
What an architect may call "insulation factor", a building services
engineer may call "U-value". While a product manufacturer may refer to
"thermal conductivity"".
16

Semantic Disambiguation
"U-Value" of wall W12 ?
???
Metadata
"U-Value" of wall W12 ?
Interpret "U-Value" as being the same as "thermalConductivity as defined in IfcThermalMaterialProperties"
0,2
Btu/(hr·ft⋅F)
Building services engineer
ifc:thermalConductivity_IfcThermalMaterialProperties
http://www.buildingsmart-tech.org/ifcOWL/IFC2X3_Final#thermalConductivity_IfcThermalMaterialProperties
Identifier on the Web of the concept of "thermal
conductivity" as defined by IFC
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What has been done until now
IFC EXPRESS/STEP
Drawbacks for EXPRESS/STEP-based
formats:
• Queries are software-dependent
• Impossible to combine several IFC files
and query the collection
• Difficult to make links to other types of
data
• Not adapted for deducing new information
ifcOWL (IFC STEP translated into OWL)
Remaining problems:
• Still difficult understanding of IFC object
properties and relationships
• Complex access to the semantics of
building data
• Very little links to other vocabularies
• No leverage from constraints dictated by the
EXPRESS/STEP file format
The graph structure of
ifcOWL allows addressing
some limitations but not
in an optimal way !
Ana Roxin - Vocabulaires liées pour le BIM - ana-maria.roxin@ubfc.fr 18

Initiatives
French
ifcWoD – IFC adapted fro LD
(presented at bSI Rotterdam)
LD Perspective for BIM
(presented at bSI Jeju)
ifcViews - Extract IFC elements as defined
in an MVD (presented at bSI Jeju)
Linked Data implementation of the Unified
Code of Units and Measures (UCUM)
(Maxime Lefrançois)
Aligning classifications – Classifications
WG (presented earlier by Y. Cotherel)
Regulations checking – CSTB
(presented tomorrow RR1 session)
International
Simplifying ifcOWL structure
(presented at ECPPM with P. Pauwels)
Querying and reasoning over
large scale building datasets –
benchmark
MVD whitepaper
(presented at bSI Barcelona with M. Weise)
Towards a modular ifcOWL (presented at
FOMI by P. Pauwels and W. Terkaj)
The BOT and its applications for HVAC
managers (presented at bSI London by Mads H.
Rasmussen)
The W3C Linked Building Data CG
(2017 workshop was in Dijon)
2016
2018
2016
2017
19

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