A Web-based Mapping Technique for Establishing Metadata Interoperability

Die Integration von Metadaten aus unterschiedlichen, heterogenen Datenquellen erfordert Metadaten-Interoperabilitat, eine Eigenschaft die nicht standardmasig gegeben ist. Metadaten Mapping Verfahren ermoglichen es Domanenexperten Metadaten-Interoperabilitat in einem bestimmten Integrationskontext herzustellen. Mapping Losungen sollen dabei die notwendige Unterstutzung bieten. Wahrend diese fur den etablierten Bereich interoperabler Datenbanken bereits existieren, ist dies fur Web-Umgebungen nicht der Fall. Betrachtet man das Ausmas standig wachsender strukturierter Metadaten und Metadatenschemata im Web, so zeichnet sich ein Bedarf nach Web-basierten Mapping Losungen ab. Den Kern einer solchen Losung bildet ein Mappingmodell, das die zur Spezifikation von Mappings notwendigen Sprachkonstrukte definiert. Existierende Semantic Web Sprachen wie beispielsweise RDFS oder OWL bieten zwar grundlegende Mappingelemente (z.B.: owl:equivalentProperty, owl:sameAs), adressieren jedoch nicht das gesamte Sprektrum moglicher semantischer und struktureller Heterogenitaten, die zwischen unterschiedlichen, inkompatiblen Metadatenobjekten auftreten konnen. Auserdem fehlen technische Losungsansatze zur Uberfuhrung zuvor definierter Mappings in ausfuhrbare Abfragen. Als zentraler wissenschaftlicher Beitrag dieser Dissertation, wird ein abstraktes Mappingmodell prasentiert, welches das Mappingproblem auf generischer Ebene reflektiert und Losungsansatze zum Abgleich inkompatibler Schemata bietet. Instanztransformationsfunktionen und URIs nehmen in diesem Modell eine zentrale Rolle ein. Erstere uberbrucken ein breites Spektrum moglicher semantischer und struktureller Heterogenitaten, wahrend letztere das Mappingmodell in die Architektur des World Wide Webs einbinden. Auf einer konkreten, sprachspezifischen Ebene wird die Anbindung des abstrakten Modells an die RDF Vocabulary Description Language (RDFS) prasentiert, wodurch ein Mapping zwischen unterschiedlichen, in RDFS ausgedruckten Metadatenschemata ermoglicht wird. Das Mappingmodell ist in einen zyklischen Mappingprozess eingebunden, der die Anforderungen an Mappinglosungen in vier aufeinanderfolgende Phasen kategorisiert: mapping discovery, mapping representation, mapping execution und mapping maintenance. Im Rahmen dieser Dissertation beschaftigen wir uns hauptsachlich mit der Representation-Phase sowie mit der Transformation von Mappingspezifikationen in ausfuhrbare SPARQL-Abfragen. Zur Unterstutzung der Discovery-Phase bietet das Mappingmodell eine Schnittstelle zur Einbindung von Schema- oder Ontologymatching-Algorithmen. Fur die Maintenance-Phase prasentieren wir ein einfaches, aber seinen Zweck erfullendes Mapping-Registry Konzept. Auf Basis des Mappingmodells stellen wir eine Web-basierte Mediator-Wrapper Architektur vor, die Domanenexperten die Moglichkeit bietet, SPARQL-Mediationsschnittstellen zu definieren. Die zu integrierenden Datenquellen mussen dafur durch Wrapper-Komponenen gekapselt werden, welche die enthaltenen Metadaten im Web exponieren und SPARQL-Zugriff ermoglichen. Als beipielhafte Wrapper Komponente prasentieren wir den OAI2LOD Server, mit dessen Hilfe Datenquellen eingebunden werden konnen, die ihre Metadaten uber das Open Archives Initative Protocol for Metadata Harvesting (OAI-PMH) exponieren. Im Rahmen einer Fallstudie zeigen wir, wie Mappings in Web-Umgebungen erstellt werden konnen und wie unsere Mediator-Wrapper Architektur nach wenigen, einfachen Konfigurationsschritten Metadaten aus unterschiedlichen, heterogenen Datenquellen integrieren kann, ohne dass dadurch die Notwendigkeit entsteht, eine Mapping Losung in einer lokalen Systemumgebung zu installieren.