Development paths of ontology-driven support systems for building-technical expertise

Authors

DOI:

https://doi.org/10.32347/2707-501x.2023.52(3).207-216

Keywords:

information system, machine learning, model, taxonomic row, technical condition, ontology

Abstract

The object of the research is the process of assessing the technical condition of objects within the scope of building-technical expertise. The subject of the study is the ontological approach to knowledge formalization and machine learning methods capable of solving the problem of evaluating the technical condition of damaged or destroyed structures. It is demonstrated that the increasing scale of physical destruction, the absence of a structured mechanism for processing expert information, and the need for coordination among different institutions highlight the necessity of developing a formalized and normatively consistent decision support system for experts. The paper explores the applicability of the ontological approach to the formal representation of knowledge in the field of construction and technical assessment. The structure of the ontology is outlined, along with its components and the stages of its development. A taxonomic model has been constructed, defining classes of structures, structural elements, types of damage, sets of influencing factors, and sources of the regulatory framework. The integration of machine learning methods as a tool for inductive data generalization within the ontological framework is substantiated. Examples of relevant algorithms are provided, including gradient boosting of decision trees, random forest, support vector machines, and the k-nearest neighbors method. It is emphasized that the system must ensure transparency, explainability, and compliance with regulatory requirements, while leaving the final decision to the domain expert. The results of this study can be used to develop a decision support system for assessing the technical condition of structures and formulating recommendations for their restoration.

References

Колісніченко О., 2,4 мільйона українців втратили домівки за час війни. Що з обіцяним житлом від держави? Економічна правда, 2022, URL: https://epravda.com.ua/publications/2022/11/7/693516

ДСТУ-Н Б В.1.2-18:2016. Настанова щодо обстеження будівель і споруд для визначення та оцінки їх технічного стану. Київ: ДП «УкрНДНЦ», 2017. 43 с.

S. Terenchuk, R. Pasko, A. Buhrov, V. Ploskyi, O. Panko and V. Zapryvoda, Computerization of the process of reconstruction of damaged or destroyed real estate, 2022 IEEE 3rd KhPI Week on Advanced Technology (KhPIWeek), Kharkiv, Ukraine, 2022, pp. 1-6, DOI: 10.1109/KhPIWeek57572.2022.9916470.

Командиров, О. В. Дослідження моделей, методів і засобів оцінювання технічного стану об`єктів будівництва в умовах навантажень і впливів транспортних магістралей Управління розвитком складних систем, 2020, №43, С. 104 – 109, DOI: dx.doi.org10.32347/2412-9933.2020.43.104-109.

Командиров О.В., Куліков П.М., Плоский В.О., Єременко Б.М. Застосування штучної нейро-нечіткої мережі Такаги – Сугено – Канга до оцінки технічного стану об’єктів будівництва, Управління розвитком складних систем, 2020, № 42, С. 107 – 112, DOI: dx.doi.org10.32347/2412-9933.2020.42.107-112.

Куліков П.М., Пасько Р.М., Плоский В.О., Теренчук С.А., Застосування штучних нейронних мереж в експертних системах підтримки судових будівельнотехнічних експертиз, Управління розвитком складних систем, 2019, №40, С. 118 – 124, DOI: dx.doi.org10.6084/m9.figshare.11969058

Інструкція про призначення та проведення судових експертиз та експертних досліджень, затверджена наказом Міністерства юстиції України 08.10.1998 №53/5 (із змінами) [Електронний ресурс]. - Режим доступу: zakon.rada.gov.ua/go/z0705-98

Піднебесна Г.А., Онтології та їх значення для розвитку сучасних інформаційних технологій, Індуктивне моделювання складних систем: Зб. наук. пр. — К.: МННЦ ІТС НАН та МОН України, 2017, №9, С. 174-187, URL: http://nbuv.gov.ua/UJRN/Imss_2017_9_19

Arp R., Smith B., & Spear A. D., Building Ontologies with Basic Formal Ontology, 2015, MIT Press, p. 248.

Reyes-Peña C. & Tovar-Vidal M., Ontology: Components and Evaluation, a Review. Research in Computing Science, 2019, Vol. 148(3), p. 257–265, DOI: https://doi.org/10.13053/rcs-148-3-21

Mienye I. D. & Sun Y., A Survey of Ensemble Learning: Concepts, Algorithms, Applications, and Prospects. IEEE Access, 2022, Vol. 10, p. 99129-99149, DOI: https://doi.org/10.1109/access.2022.3207287

Xu Y., Zhou Y., Sekula P., & Ding L. Machine learning in construction: From shallow to deep learning. Developments in the Built Environment, 2021, Vol. 6, p. 100045. DOI: https://doi.org/10.1016/j.dibe.2021.100045

Published

2023-11-24

How to Cite

Bosenko, I. . (2023). Development paths of ontology-driven support systems for building-technical expertise. Ways to Improve Construction Efficiency, 3(52), 207–216. https://doi.org/10.32347/2707-501x.2023.52(3).207-216