Human beings spend a large amount of their time in indoor environments making the indoor navigation an important area for research. Consequently, other types of locomotion (e.g., wheelchair, Unmanned Aerial Vehicle (UAV)) also spend their time in indoor environments to perform various activities. For all types of locomotion, there is a need to determine navigable spaces to carry out their specific tasks smoothly (particularly in public buildings like airports and train stations). There are several frameworks to determine navigable spaces for indoor navigation of different types of locomotion. However, most of indoor navigational frameworks focus on one single type of locomotion, i.e., either walking, driving, or flying. This selection of single type of locomotion is often very important with regard to the way indoor environments are represented, because these representations typically cannot be used for other types of locomotion. For example, a graph-based abstraction of indoor spaces for a wheelchair is not sufficient for a flying UAV. Thus, it creates the problem of not supporting different types of locomotion for their indoor navigation. This thesis contributes to address the problem of not supporting different types of locomotion in indoor navigation by means of determining their navigating requirements. The definition, classification, and formalization of these requirements lead to the induction of individual constraint for each type of locomotion. Based on individual constraints, the conceptual constraint model for the locomotion types is presented. The conceptual constraint model allows for the modelling of physical requirements of each type of locomotion to navigate in a semantically enriched indoor environment. Furthermore, this model plays a crucial role in the determination of navigable and non-navigable indoor spaces for the specific type of locomotion, leading effectively to differentiate 3-dimensional subspaces. This thesis further contributes by presenting a subspacing method to compute navigable subspaces for the different locomotion types which are embedded in framework of the Multi-layered Space-Event Model (MLSEM). Since there are different semantic 3-dimensional building modelling standards (e.g., IFC and CityGML) which have different approaches of geometric and semantic representations. Thus, to apply a homogeneous subspacing method, a two-step transformation process is presented, which translates Building Information Models (in IFC format) to Topography Information Models (in CityGML LoD4) and, then transforms them into IndoorGML building data models (IndoorGML is an application schema of MLSEM and a new Open Geospatial Consortium standard for indoor building models). The main scientific contribution of this thesis is the development of a conceptual constraint model and the subspacing method. The constraint model facilitates indoor navigation for the different locomotion types and the subspacing method computes navigable subspaces for different types of locomotion using semantic 3-dimensional building models. Another contribution of this thesis is the coupling of IndoorGML with a cloud-based system to simplify the IndoorGML model dataset for the common user to modify and interact, and use for the context aware indoor routing. The concepts and methods presented in this thesis can be utilized for the disciplines of indoor navigation and building information modeling. In indoor navigation, it can be used for computing navigable subspaces and context aware indoor routing using semantic 3-dimensional building models for different types of locomotion. Similarly, in the field of building information modeling, the methods presented in this thesis can be utilized to determine navigable subspaces and extract network graphs from BIM models to use for analyses, simulations, and facility management in different scenarios (e.g., simulation of a rescue operation). In future, based on this thesis a series of research works can be initiated which include: the conceptual constraint model can be extended to include the body part constraints of locomotion types, subspacing method can be integrated with utility networks of building models for the utilization of indoor resources in the field of facility management, and conceptual constraint models can be used for the semantic interpretation of 3-dimensional geometric building models.      «

Human beings spend a large amount of their time in indoor environments making the indoor navigation an important area for research. Consequently, other types of locomotion (e.g., wheelchair, Unmanned Aerial Vehicle (UAV)) also spend their time in indoor environments to perform various activities. For all types of locomotion, there is a need to determine navigable spaces to carry out their specific tasks smoothly (particularly in public buildings like airports and train stations). There are sever...     »

Menschen verbringen einen Großteil ihrer Zeit in Innenräumen, weshalb die Innenraum-Navigation ein wichtiger Forschungsbereich ist. Infolgedessen verbringen auch andere Fortbewegungsarten(z.B. Rollstuhl, unbemannte Luftfahrzeuge (UAV)) Zeit in Innenräumen, um dort unterschiedliche Aktivitäten durchzuführen. Für alle Fortbewegungsarten ist es nötig, navigierbare Räume (besonders in öffentlichen Gebäuden wie Flughäfen und Bahnhöfen) zu bestimmen, um deren spezifische Aufgaben problemlos durchführen zu können. Es existieren mehrere Frameworks, mit denen navigierbare Räume für verschiedene Fortbewegungsarten bestimmt werden können. Die meisten Frameworks fur die Innenraum-Navigation beschränken sich jedoch nur auf eine einzige Fortbewegungsart, d.h., entweder auf Gehen, Fahren oder Fliegen. Diese Auswahl einer einzelnen Fortbewegungsart ist oft im Hinblick auf die Art und Weise, wie Innenräume repräsentiert werden, sehr wichtig, da diese Strukturen typischerweise nicht für andere Fortbewegungsarten verwendet werden können. Zum Beispiel ist ein abstrahiertes Graphen-Modell fur einen Rollstuhl nicht für ein fliegendes UAV ausreichend. Dies führt zu dem Problem, dass verschiedene Fortbewegungsarten im Bereich der Innenraum-Navigation nicht gleichzeitig unterstützt werden. Diese Dissertation behandelt das Problem, keine unterschiedlichen Fortbewegungsarten in der Indoor-Navigation zu unterstutzen, indem ihre entsprechenden Navigationsanforderungen festgelegt werden. Durch die Definition, Klassifizierung und Formalisierung dieser Anforderungen können die individuellen Einschränkungen (Constraints) für jede Fortbewegungsart explizit festgelegt werden. Auf Basis individueller Constraints wird das konzeptuelle Constraint-Modell fur die Fortbewegungsarten vorgestellt. Dieses Modell ermöglicht die Modellierung der physikalischen Anforderungen jeder einzelnen Fortbewegungsart, um in einem semantisch angereicherten Innenraum navigieren zu konnen. Auserdem spielt das Constraint-Modell eine entscheidende Rolle bei der Bestimmung der navigierbaren und nichtnavigierbaren Innenraume fur jede spezifische Fortbewegungsart; dies führt zudem auch zur Aufteilung in dreidimensionale Teilräume (Subspaces). Diese Arbeit stellt auserdem einen Subspacing-Ansatz vor, um navigierbare Teilräume für die unterschiedlichen Fortbewegungsarten zu berechnen, die in das Konzept des „Multi-layered Space-Event Model(MLSEM)“ eingebettet sind. Da es verschiedene Standards für semantische 3D-Gebäude-Modelle (z.B. IFC und CityGML) gibt, die unterschiedliche Ansätze bzgl. Geometrischer und semantischer Repräsentationen aufweisen, wird, um einen homogenen Subspacing-Ansatz anwenden zu können, ein zweistufiger Transformationsprozess vorgestellt. Dieser Ansatz wandelt zunachst Building Information Models (im IFC-Format) in topographische Informationsmodelle(in CityGML LoD4) um. Im zweiten Schritt werden diese dann in IndoorGML Modelle transformiert (IndoorGML ist ein Anwendungschema des MLSEM und ein neuer Standard des Open Geospatial Consortium fur Innenraummodelle). Der wichtigste wissenschaftliche Beitrag dieser Arbeit ist die Entwicklung eines konzeptuellen Constraint-Modells und des Subspacing-Ansatzes. Das Constraint-Modell ermöglicht die Innenraum-Navigation für die verschiedenen Fortbewegungsarten und der Subspacing Ansatz berechnet die navigierbaren Teilräume mittels semantischer 3D-Gebäudemodelle. Auserdem wird die Kopplung von IndoorGML mit einem Cloud-basierten System behandelt, um den IndoorGML-Datensatz zu vereinfachen, welcher durch den normalen Benutzer modifiziert und fur kontextabhängiges Innnenraum-Routing verwendet werden kann. Die in dieser Arbeit vorgestellten Konzepte und Methoden können für eine Reihe vondie Disziplinen der Innenraum-Navigation und der Gebäude-Informations modelle Building Information Modeling (BIM) eingesetzt genutzt werden. 1) z.B. Bei der IndoorInnenraum-Navigation kann es für die Berechnung navigierbarer Teilräume und für kontextabhängigbezogenes Innenraum-Routing für verschiedene Bewegungsarten mittels semantisches 3D-Gebäudemodelles für verschiedene Fortbewegungsarten berechnet eingesetzt werden. Ebenso können diese Methoden im Bereich desr Building Information Modeling Gebäudeinformationsmodellierung verwendet werden, um für Analysen, Simulationen und Facility Management in verschiedenen Anwendungsszenarien (z.B. Simulation einer Rettungsoperation) 2) Extraktion und Berechnung der um navigierbaren TeilRäume zu bestimmen (Subspace) und Netzwerk-Modell Graphen aus BIM-Modellen zur Analyse, Simulation, und Facility Management in verschiedenen Anwendungsszenarien (z.B. Simulation einer Rettungsoperation) zu extrahieren, die für Analysen, Simulationen und Facility Management in verschiedenen Anwendungsszenarien (z.B. Simulation einer Rettungsoperation)verwendet werden können. Kunftig kann auf Grundlage dieser Arbeit eine Reihe weiterer Forschungsarbeiten angestosen werden, die folgende Thematiken beinhalten: Das konzeptuelle Constraint-Modell kann um die Korperteil-Constraints der Fortbewegungsarten erweitert werden. Im Bereich des Facility Managements kann der Subspacing-Ansatz mit Versorgungs-Netzwerken aus Gebäudemodellen zur Ausnutzung von Indoor-Ressourcen integriert werden. Schlieslich können konzeptuelle Constraint-Modelle auch für die semantische Interpretation dreidimensionaler geometrischer Gebäudemodelle genutzt werden.     «

Menschen verbringen einen Großteil ihrer Zeit in Innenräumen, weshalb die Innenraum-Navigation ein wichtiger Forschungsbereich ist. Infolgedessen verbringen auch andere Fortbewegungsarten(z.B. Rollstuhl, unbemannte Luftfahrzeuge (UAV)) Zeit in Innenräumen, um dort unterschiedliche Aktivitäten durchzuführen. Für alle Fortbewegungsarten ist es nötig, navigierbare Räume (besonders in öffentlichen Gebäuden wie Flughäfen und Bahnhöfen) zu bestimmen, um deren spezifische Aufgaben problemlos durchführe...     »