結論與建議

第四章 以資訊檢索技術增補知識本體

本章利用第三章以知識本體進行資訊檢索的檢索結果進行分析，

擷取出特定領域文件集合中的知識概念，以藉此增補知識本體中 的知識概念，並利用增補後的知識本體再次進行資訊檢索並與第 三章的結果進行成效比較。

第五章 結論與建議

對於本研究實作與分析結果做出結論，並針對所面臨之問題提出 改善之建議。

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2 第二章 建立特定領域之知識本體

2-1 知識本體簡介

知識本體為一種整理與儲存知識的方式，其定義為將一知識內容 用清楚並標準化的方式「概念化」[3]，而其中「概念化」的含意為將 知識內容以不失原意的方式將其內容簡化。因此使用知識本體的方式 為當獲得一個知識時，將其知識內容簡化成一知識概念，接著將該知 識概念跟其他原有的知識概念進行連結。此項連結可能會包含有此知 識概念為另一知識概念的實例，或是此知識概念是另一知識概念的解 釋，或更多不同的關聯性。利用這樣的方式，將不同知識概念進行連 結。更重要的是可以藉由這樣的連結關係，去推論出兩個未有直接連 結的知識概念之間的關係。而將知識本體以 OWL (Web Ontology Language)[4]的格式儲存後，就可以使電腦理解並儲存知識概念。更 進一步的可以讓電腦利用知識本體的內容來進行知識概念之間的邏 輯推論。

由於每個知識領域對於知識本體的運用方式不同，所以知識本體 就需要依照每個知識領域的使用目的進行建置，因此在建置知識本體 時的步驟就會有所不同。如圖 2 左為 Noy 與 McGuinness 對於他們所 設計的知識本體建置軟體 Protégé，在進行知識本體建置時建議的操 作步驟[5]，共分為六個步驟，由決定知識領域範圍開始，先使用已存 在的知識本體作為基礎，接著列舉重要的知識概念並定義知識概念彼 此之間的關係與屬性。而圖 2 右則為 Uschold 與 Gr¨uninger 對於在 進行知識本體建置時的所建議的步驟[6]，共分為四個步驟，首先為確 定知識本體的使用目的與應用範圍，再進行知識本體內容的抓取，接 著將知識本體編碼儲存後，融入現有知識本體。

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分析兩者建置知識本體的步驟後，可以發現兩者有相似之處，在 圖 2 中以虛線註明並進行對照，因此可以統整出在建置知識本體的 過程中重要步驟，共有三個部分：

 確認知識本體所涵蓋的領域範圍

確認想要建置的知識本體的領域，並對該領域有一明確定義 並限定該領域的範圍。

 知識概念擷取與知識概念的關聯性建置

將在限定範圍內的知識概念擷取出來並定義不同知識概念 之間的關聯性。

 將知識本體的內容轉換為電腦可閱讀之格式

將知識本體中的知識概念與其相互之間的關係，依造電腦可 閱讀的格式進行儲存。

根據以上所統整的知識本體建置流程，第一個與第二個步驟皆需 要許多領域專家參與協助，其中又以第二步驟需要領域專家投入許多 時間進行，以確認何項知識概念是屬於欲建置的知識本體的範圍內。

且根據 Noy 與 McGuinness 的建議，建置知識本體為一不斷循環的流 程，因此領域專家須不斷對知識本體的內容進行修訂，以增加該知識 本體的內容與完善性。但如此一來在建置知識本體時將耗費大量的人 力與時間，所以如何減少領域專家在建置知識本體時所參與的工作量，

是本研究的主要目標。

2-2

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2-2-1 建築資訊塑模簡介

建築資訊塑模其主要的表現方式為在三維虛擬空間中的立體模 型，但其真正的意義為一整套與生產、溝通、分析相關的 3D 模型技 術[7]。因此，建築資訊塑模的使用時間包含了整個建物的生命週期，

從規劃設計到現場施工再到建物完成後的營運維護。

而使用建築資訊塑模所帶來的好處，也已經有相關研究[8]，分別 有以下幾點：

 更快與更有效率的流程(Faster and more effective processes) 建物相關的資訊可以更容易分享、加值與重複使用。

 更好的設計(Better design)

在初期設計時，建物可以得到更嚴謹且更快的分析，因此可 以在初期設計階段時使用更多不同的設計。

 包含整個生命週期的成本與環境資料

(Controlled whole-life costs and environmental data)

環境對建物的影響更容易預測，對於建物生命週期中所需要 的各項花費更加清楚。

 更好的文件品質(Better production quality)

在建物的生命週期內所需要的相關文件的可以自動化產出 並更加彈性。

 更好的客戶服務(Better customer service)

經由 3D 模型的展示，業主可以更輕易的理解建物的設計與 施工過程。

 包含整個生命週期的資料(Lifecycle data)

所有建物的相關資訊，可以持續使用到營運維護上。

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由 以 上 幾 點 ， 可 以 知 道 一 個 完 整 的 建 築 資 訊 模 型 (Building Information Model)，其所包含的資料量會相當的龐大。因此，BIM Handbook[9]一書提供 M.A. Mortenson Company 所定義的一個良好的 建築資訊模型必須包含六個要點：

 數位的(Digital)

其儲存資料的方式要以數位資料方式儲存。

 空間的(Spatial)

其數位模型資料需以虛擬三維(3D)的方式呈現。

 可量測的(Measurable)

在數位模型資料中的資料是數值化並可計算的，如在模型中 有樑的尺寸、數量，並可對各種樑的數值進行計算。

 完整的(Comprehensive)

在數位資料中不只含有建物模型的數值資料，並包含有建物 在規劃設計階段、現場施工階段等，不同階段中與該建物相 關的資訊。

 易取得的(Accessible)

其儲存的資料格式必須是不受限於單一電腦軟體或硬體，其 資料檔案可在不同的軟硬體間交換，

 持久的(Durable)

其資訊必須可以長時間保存並維持一致性於整個建物生命 週期。

由此可知建築資訊塑模為運用於建物完整生命週期之技術，且其 在三維虛擬空間的表現方式，讓過去在使用平面圖來表達建物設計上，

因誤解圖面表示方式而導致物件互相衝突的狀況大量減少，並讓不同 階段的參與者，經由建築資訊模型能有更好的溝通方式。

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2-2-2 收集特定領域之知識概念

由於所需使用的基本知識本體，其領域範圍已限定在建築資訊塑 模領域中，而目前在建築資訊塑模領域中，已經有許多文獻對於建築 資訊塑模領域的內容進行整理與分析，因此在進行知識概念的收集時，

即可根據這些文獻的內容，來整理出建築資訊塑模領域中較為重要的 知識概念。因此在此節中將回顧建築資訊塑模的相關文獻，以收集建 築資訊塑模領域的知識概念。

由美國國家建築科學研究院(NIBS/National Institute of Building Sciences) 所公布的美國國家 BIM 標準(NBIMS-US/The National BIM Standard-United States)第二版中[10]，在 Term and Definitions 章節裡，

有對於建築資訊塑模領域中各式詞彙進行說明，其內容包含有該詞彙 的縮寫與定義，如 Component 此詞彙在該書中的定義為，在建築物中 的各項設備與該設備在虛擬三維空間中的位置。因此根據此章節的內 容，就可收集到在建築資訊塑模中較為重要的知識概念。

而由 buildingSMART 於 2010 年發行的 BIM Project Execution Planning Guide 一書中[11]，其第二章(Identifying BIM Goals and Uses For a Project)的內容為針對建築物不同生命週期所使用的各種應用項 目進行說明，總共提出二十五個應用項目，其內容整理後如表 1。其 每個應用項目所使用的階段皆有所不同，並在該書的附錄 B 中，有針 對每個項目的詳細內容進行描述，因此這些應用項目，可視為目前在 建築資訊塑模領域進行應用的各項知識概念。

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表 1 BIM 應用項目使用分類[11]

PLAN DESIGN CONSTRUCT OPERATE

Existing Conditions Modeling Cost Estimation

Phase Planning

Programming

Site Analysis

Design Reviews

Design Authoring

Energy Analysis

Structural Analysis

Lighting Analysis

Mechanical Analysis

Other Eng. Analysis

LEED Evaluation

Code Validation

3D Coordination

Site Utilization Planning

Construction System Design

Digital Fabrication

3D Control and Planning

Record Model

Maintenance Scheduling

Primary BIM Uses Building System Analysis Secondary BIM Uses Asset Management

Space Mgmt/Tracking

Disaster Planning

另一項資料來源則為 Eastman 所編寫的 BIM Handbook[9]，其為 建築資訊塑模領域的資訊手冊，該書的內容對建築資訊塑模有詳細的 介紹，並針對在建物生命週期中的擔任不同工程角色時，所會面臨到 的問題一一列舉與說明。而在該書中的 Glossary 章節有對於建築資訊 塑模領域中相關的知識概念進行介紹，並對不同知識概念之間的相關 性進行說明。

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而由 IBC(Institute for BIM in Canada)組織於 Evironmental Scan of BIM Tools and Standards[12]報告中統計目前已存在的 BIM 工具，並 對每個 BIM 工具在建築資訊塑模中所應用的領域範圍進行統計，其 整理出的分類架構如表 2，此分類架構即是對建築資訊塑模領域中的 知識概念的整理。

表 2 BIM 工具使用分類[12]

Tool Category Areas of Use

Planning and Design

Site Modeling Spatial Programming Design Authoring Design Review Engineering Analyses Code Evaluation Cost Estimation

Construction

Sequential Planning

Construction Site Utilization Temporary Structure Design 3D Coordination

Site Analysis and Phase Planning Cost Estimation

Operation

Building Record Building Performance Space and Asset Management Disaster Planning

Maintenance Scheduling Building Analysis

2-2-3 建立階層與關聯性

在知識本體中，需定義不同知識概念之間的關係，所以由上節的 文獻回顧中，本研究選用 BIM Handbook 的 Glossary 章節，來做為 基本知識本體的主要知識來源。因該章節的內容除了對於知識概念的 說明以外，仍有針對不同知識概念之間的關係進行說明。

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以下條例出本研究所選用的知識概念與其彼此之間的關係：

1. Building information modeling (BIM)

基本知識本體的領域範圍為 BIM，因此選用該知識概念作為基本 知識本體的最上層結構。

2. BIM system

其內容為整合 BIM 工具並提供平台讓不同工具進行連接，所以此 知識概念為 Building Information Modeling 的下層概念。

3. Building Model

其內容為可供 BIM 工具讀取與編輯的數位資料，所以此知識概念 為 Building Information Modeling 的下層概念。

4. BIM Process

為使用 BIM 工具處理建物生命週期中所遇到的各種工作事項，所 以此知識概念為 Building Information Modeling 的下層概念。

為使用 BIM 工具處理建物生命週期中所遇到的各種工作事項，所 以此知識概念為 Building Information Modeling 的下層概念。