TY  - THES
A1  - Batoulis, Kimon
T1  - Sound integration of process and decision models
T1  - Korrekte Integration von Prozess- und Entscheidungsmodellen
N2  - Business process management is an established technique for business organizations to manage and support their processes. Those processes are typically represented by graphical models designed with modeling languages, such as the Business Process Model and Notation (BPMN).
Since process models do not only serve the purpose of documentation but are also a basis for implementation and automation of the processes, they have to satisfy certain correctness requirements. In this regard, the notion of soundness of workflow nets was developed, that can be applied to BPMN process models in order to verify their correctness. Because the original soundness criteria are very restrictive regarding the behavior of the model, different variants of the soundness notion have been developed for situations in which certain violations are not even harmful.
All of those notions do only consider the control-flow structure of a process model, however. This poses a problem, taking into account the fact that with the recent release and the ongoing development of the Decision Model and Notation (DMN) standard, an increasing number of process models are complemented by respective decision models. DMN is a dedicated modeling language for decision logic and separates the concerns of process and decision logic into two different models, process and decision models respectively.
Hence, this thesis is concerned with the development of decisionaware soundness notions, i.e., notions of soundness that build upon the original soundness ideas for process models, but additionally take into account complementary decision models. Similar to the various notions of workflow net soundness, this thesis investigates different notions of decision soundness that can be applied depending on the desired degree of restrictiveness. Since decision tables are a standardized means of DMN to represent decision logic, this thesis also puts special focus on decision tables, discussing how they can be translated into an unambiguous format and how their possible output values can be efficiently determined.
Moreover, a prototypical implementation is described that supports checking a basic version of decision soundness. The decision soundness notions were also empirically evaluated on models from participants of an online course on process and decision modeling as well as from a process management project of a large insurance company. The evaluation demonstrates that violations of decision soundness indeed occur and can be detected with our approach.
N2  - Das Prozessmanagement ist eine etablierte Methode für Unternehmen zur Verwaltung und Unterstützung ihrer Geschäftsprozesse. Solche Prozesse werden typischerweise durch graphische Modelle dargestellt, welche mit Modellierungssprachen wie etwa der Business Process Model and Notation (BPMN) erstellt werden.
Da Prozessmodelle nicht nur der Dokumentation der Prozesse dienen, sondern auch die Grundlage für deren Implementierung und Automatisierung sind, müssen sie bestimmte Korrektheitsanforderungen erfüllen. In dieser Hinsicht wurde der Begriff der Soundness einesWorkflow-Netzes entwickelt, welcher auch auf BPMN-Prozessmodelle angewendet werden kann, um deren Korrektheit zu prüfen. Da die ursprünglichen Soundness-Kriterien sehr restriktiv bezüglich des Verhaltens des Modells sind, wurden zudem Varianten des Soundness-Begriffs entwickelt. Diese können in Situationen verwendet werden, in denen bestimmte Verletzungen der Kriterien tolerabel sind.
Diese Soundness-Begriffe berücksichtigen allerdings ausschließlich den Kontrollfluss der Prozessmodelle. Dies stellt ein Problem dar, weil viele Prozessmodelle heutzutage durch Entscheidungsmodelle ergänzt werden. In diesem Kontext ist die Decision Model and Notation (DMN) eine dedizierte Sprache zur Modellierung von Entscheidungen und unterstüzt die Trennung von Kontrollfluss- und Entscheidungslogik.
Die vorliegende Dissertation befasst sich daher mit der Entwicklung von erweiterten Soundness-Begriffen, die sowohl Prozess- als auch Entscheidungsmodelle berücksichtigen. Ähnlich zu den bestehenden Soundness-Varianten, werden in dieser Arbeit Varianten des erweiterten Soundness-Begriffs untersucht, die je nach gewünschtem Restriktionsgrad angewendet werden können. Da Entscheidungstabellen eine in der DMN standadisierte Form sind, um Entscheidungslogik auszudrücken, fokussiert sich diese Arbeit inbesondere auf Entscheidungstabellen. So wird diskutiert wie DMN-Tabellen in ein eindeutiges Format übersetzt werden können und wie sich deren möglichen Rückgabewerte effizient bestimmen lassen.
Ferner beschreibt die Arbeit eine prototypische Implementierung, die das Prüfen einer elementaren Variante des erweiterten Soundness-Begriffs erlaubt. Die Begriffe wurden außerdem empirisch evaluiert. Dazu dienten zum einen Modelle von Teilnehmern eines Online-Kurses zur Prozess- und Entscheidungsmodellierung. Zum anderen wurden Modelle eines Versicherungsunternehmens analysiert. Die Evaluierung zeigt, das Verstöße gegen den erweiterten Soundness-Begriff in der Tat auftreten und durch den hier beschriebenen Ansatz erkannt werden können.
KW  - decision-aware process models
KW  - soundness
KW  - decision soundness
KW  - formal verification
KW  - entscheidungsbewusste Prozessmodelle
KW  - Korrektheit
KW  - Entscheidungskorrektheit
KW  - formale Verifikation
Y1  - 2019
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-437386
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TY  - THES
A1  - Bartel, Melanie
T1  - Kernresonanz-Strukturuntersuchungen an alternativen Precursoren und deren Zwischenprodukten für die Herstellung von Carbonfasern für den Massenmarkt
T1  - Nuclear magnetic resonance structure analyses of alternative precursors and their intermediates for the manufacture of carbon fibers for the mass market
N2  - Carbonfasern haben sich in der Luft- und Raumfahrt etabliert und gewinnen in Alltagsanwendungen wie dem Automobilbereich, Windkraft- und Sportbereich durch ihre hohen Zugfestigkeiten, insbesondere ihrer hohen E-Moduli, und ihrer geringen Dichte immer mehr an Bedeutung. Auf Grund ihrer hohen Kosten, welche sich zur Hälfte aus der Precursorherstellung, inklusive seiner Synthese und seinem Verspinnprozess, dem Lösungsspinnverfahren, ergeben, erhalten zunehmend alternative und schmelzspinnbare Precursoren Interesse. Für die Carbonfaserherstellung wird fast ausschließlich Polyacrylnitril (PAN) verwendet, das vor dem Schmelzen irreversible exotherme Zyklisierungsreaktionen aufweist, welchen sich seine Zersetzung anschließt. Eine Möglichkeit der Reduzierung der Schmelztemperatur von Polymeren ist die Einbringung von Comonomeren zur Erhöhung des freien Volumens und die Reduzierung der intermolekularen Wechselwirkungen als interne Weichmacher. Wie am Fraunhofer IAP gezeigt wurde, kann mittels 2-Methoxyethylacrylat (MEA) die Schmelztemperatur zu neuartigen PAN-basierten Precursoren verringert werden. Um den PAN-co-MEA-Precursor für die nachfolgenden Prozessschritte der Carbonfaserherstellung zu verwenden, müssen die thermoplastischen Fasern in thermisch stabile Fasern ohne thermoplastisches Verhalten überführt werden. Es wurde ein neuer Prozessschritt (Prästabilisierung) eingeführt, welcher unter alkalischen Bedingungen zur Abspaltung der Comonomerseitenkette führt. Neben der Esterhydrolyse finden Reaktionen statt, welche an diesem Material noch nicht hinreichend untersucht wurden. Weiterhin stellt sich die Frage nach der Kinetik der Prästabilisierung und der Ermittlung einer geeigneten Prozessführung.

Hierzu wurde die Prästabilisierung in den Labormaßstab überführt und die möglichen Zusammensetzungen des aus DMSO und einer KOH-Lösung bestehenden Reaktionsmediums evaluiert. Weiterhin wurde die Behandlung bei verschiedenen Prästabilisierungszeiten von maximal 30 min und Temperaturen von 40, 50 und 60 °C durchgeführt, um primär mittels NMR-Spektroskopie die chemischen Strukturänderungen aufzuklären. Die Esterhydrolyse des Comonomers, welche zur Abspaltung des 2-Methoxyethanols führt, wurde mittels 1H-NMR-spektroskopischer Untersuchungen detektiert. 

Es wurde ein Modell aufgestellt, das die chemisch-physikalischen Strukturänderungen während der Prästabilisierung aufzeigt. Die zuerst ablaufende Reaktion ist die Esterhydrolyse am Comonomer, welche vom Faserrand nach innen verläuft und durch die Präsenz des DMSO in Kombination mit der KOH-Lösung (Superbase) initiiert wird. Der zeitliche Reaktionsverlauf der Esterhydrolyse kann in drei Bereiche eingeteilt werden. Der erste Bereich ab dem Prästabilisierungsbeginn wird durch die Diffusion der basischen Anionen in die Faser, der zweite Bereich durch die Reaktion an der Estergruppe des Comonomers und der dritte Bereich durch letzte Reaktionen im Faserinneren und diffusiven Prozessen der Produkte und Edukte charakterisiert. Der zweite Bereich kann mit einer Reaktion pseudo 1. Ordnung abgebildet werden, da in diesem Bereich bereits eine ausreichende Diffusion der Edukte in die Faser stattgefunden hat. Bei 50 °C spielt die Diffusion im ersten Bereich im Vergleich zur Reaktion eine untergeordnete Rolle. Mit Erhöhung der Temperatur auf 60 °C kann eine im Verhältnis geringere Diffusions- als Reaktionsgeschwindigkeit beobachtet werden. Die Nebenreaktionen wurden mittels 13C-CP/MAS-NMR-spektroskopischen, elementaranlaytischen Untersuchungen sowie Doppelbrechungsmessungen charakterisiert. Während der alkalischen Esterhydrolyse beginnt die Reduzierung der Nitrilgruppen unter der Bildung von primären Carbonsäureamiden und Carbonsäuren. Zur Beschreibung dieser Umsetzung wurde eine Methode entwickelt, welche die Addition von 13C-CP/MAS-NMR-Spektren der Modellsubstanzen PAN, PAM und PAA beinhaltet. Weitere stattfindende Reaktionen sind die Bildung von konjugierten Doppelbindungen, welche insbesondere auf eine Zyklisierung der Nitrile hinweisen. Die nasschemisch initiierte Zyklisierung der Nitrilgruppen kann zu kürzeren Stabilisierungszeiten und einem besser kontrollierbaren Stabilisierungsprozess durch geringere Wärmefreisetzung und schlussendlich zu einer Kostenersparnis des gesamten Verfahrens führen. Die Umsetzung der Nitrilgruppen konnte mit einer Reaktion pseudo 1. Ordnung gut abgebildet werden. DMSO initiiert die Esterhydrolyse, wobei die KOH-Konzentration einen höheren Einfluss auf die Reaktionsgeschwindigkeit der Ester- und Nitrilhydrolyse als die DMSO-Konzentration besitzt. Beide Reaktionen zeigen eine vergleichbare Abhängigkeit von der Temperatur. Die Erhöhung der Prästabilisierungszeit und der KOH- bzw. DMSO-Konzentration führt zur Migration niedermolekularer Bestandteile des Fasermaterials an die Oberfläche und der Bildung punktueller Ablagerungen bis hin zu miteinander verbundenen Einzelfasern. Eine weitere Erhöhung der Prästabilisierungszeit bzw. der Konzentration führt zu einem steigenden Carbonsäureanteil und zur Quellung des Fasermaterials, wodurch die Ablagerungen in das Reaktionsmedium diffundieren. Die Ablagerungen enthalten Chlor, welches durch den Waschvorgang mit HCl in das Materialsystem gelangt ist und durch Parameteranpassungen reduziert wurde. Die schmelzbaren Fasern konnten durch die Prästabilisierung erfolgreich über eine Kern-Mantel-Struktur in nicht-thermoplastische Fasern überführt werden.

Zur Ermittlung eines geeigneten Prozessfensters für nachfolgende thermische Beanspruchungen der prästabilisierten Fasern wurden drei Kriterien identifiziert, anhand welcher die Evaluation erfolgte. Das erste Kriterium beinhaltet die Notwendigkeit der vollständigen Aufhebung der thermoplastischen Eigenschaft der Fasern. Als zweites Kriterium diente die Fasermorphologie. Anhand von REM-Aufnahmen wurden Faserbündel mit separierten Einzelfasern ohne Ablagerungen für die nachfolgende Stabilisierung ausgewählt. Das dritte Kriterium bezieht sich auf eine möglichst geringe Umsetzung der Nitrilgruppen, um Prästabilisierungsbedingungen mit Nebenreaktionen zu vermeiden. 

Aus den Untersuchungen konnte eine Prästabilisierungstemperatur von 60 °C als geeignet identifiziert werden. Weiterhin führen hoch alkalische Zusammensetzungen des Reaktionsmediums mit KOH-Konzentrationen von 1, 1,5 und 2 M, vorzugsweise 1,5 M und 50 vol% DMSO mit Reaktionszeiten von unter 10 min zu geeigneten Fasern. Ein MEA-Anteil unterhalb von 2 mol% bewirkt eine Überführung in die Unschmelzbarkeit. Thermisch stabile und für die nachfolgende Stabilisierung geeignete Fasern besitzen weiterhin 68 – 80 mol% Nitrilgruppen, 20 – 25 mol% Carbonsäuren, bis zu 15 mol% primäre Carbonsäureamide und zyklisierte Strukturen.
N2  - Carbon fibers have been established in the aerospace industry and gain more importance for daily applications such as in the automotive, wind power or sport sector because of their high tensile strength, high modulus and low density. The high costs of carbon fibers arises from the precursor synthesis and especially from the precursor spinning using wet-spinning, which leads to an increasing interest in alternative and in meltspinable materials as precursors. Polyacrylonitrile (PAN) is used as precursor for carbon fiber manufacture and shows irreversible exothermic cyclic reactions before melting, followed by its decomposition. One possibility to decrease its melting temperature is the use of co-monomers increasing the free volume und reducing the intermolecular interactions acting as internal plasticizers. The Fraunhofer IAP developed a meltspinable PAN-based material with 2-methoxyethylacrylate as co-monomer resulting in new PAN-co-MEA precursor fibers. To use the PAN-co-MEA precursor for carbon fiber production, the thermoplastic fibers have to be converted into non-meltable ones. Therefor a new process step was included named prestabilization, which leads to a scission of the co-monomer side chain. The specific timescale and kinetics of the new process step of prestabilization under alkaline conditions as well as the side reactions are still unclear. Furthermore, a specific parameter set for prestabilization is needed.

For this, the prestabilization was converted into laboratory scale. The reaction medium consists of DMSO and a KOH solution, which were varied in concentration to determine a suitable composition of the reaction medium. Further varied parameters were the reaction time with a maximum of 30 min and a temperature of 40, 50 and 60 °C. The chemical structure changes were primarily determined via NMR spectroscopy. For the study of the alkaline ester hydrolysis of the co-monomer resulting in the cleavage of the side chain, 1H-NMR spectroscopic analysis was used. 

For the chemical and physical structure changes during the prestabilization a model was proposed. The first reaction is the ester hydrolysis from fiber edge to interior initiated by the superbase composed of DMSO and KOH solution. The chronological sequence of MEA reduction can be subdivided in three areas. The first area from the beginning of prestabilization is characterized by the diffusion of the basic anions in the fiber. In the second area the reaction of the ester hydrolysis takes place which can be fitted in this area by a reaction of pseudo 1. order. The third area is characterized by reaction of the last co-monomers and the diffusion of the products out of the fiber. At 50 °C compared to the reaction, the diffusion of the anions into the fiber is a secondary effect. An increase in temperature to 60 °C shifts the diffusion/reaction balance to a higher reaction velocity. The side reactions were detected via 13C-CP/MAS-NMR spectroscopy, elemental analysis and measurements of the birefringence. During the alkaline ester hydrolysis, the nitrile groups reacted to primary carbon acid amides and afterwards to carbon acids. This reaction path was described via a new developed technique consisting of the addition of 13C-CP/MAS-NMR spectra of model substances PAN, PAM and PAA. Further side reactions were the generation of conjugated double bonds, which indicate cyclization. The wet-chemical initiated cyclization of the nitrile groups could lead to shorter stabilization times und a more controllable stabilization process because of less heat release and in the end it could lead to a less expensive process. The sum of overall nitrile reactions could be described with a reaction of pseudo 1. order. The ester hydrolysis is initiated because of the presence of DMSO but the reaction velocity of the ester hydrolysis and the hydrolysis of nitrile groups are more influenced by the KOH concentration than by the DMSO concentration. Both reactions show a similar dependence on temperature. Low-molecular weight components of the precursor migrate out of the fiber to the surface to form punctual deposits with increasing prestabilization time and concentration. These deposits contain chlorine from the washing process with HCl which was reduced with optimized parameters. Because of changed chemical structure with increasing carbon acids the fiber swells and leads to interconnected single fibers without deposits. The meltable fibers were successfully converted to non-meltable ones via a core-shell structure. 

To determine a suitable parameter set of the prestabilization for the subsequent thermal processing step of stabilization, three criteria were identified. The first necessary criterion denotes the thermal stability of the fibers. The second criterion is an unchanged or insignificant changed fiber morphology, respectively. Via the evaluation of SEM images fiber morphologies without deposits and without interconnected single fibers were chosen for a suitable parameter set for subsequent stabilization. The third criterion was a low conversion of the nitrile groups to have precursors with low amount of side reactions. 

The investigations lead to a temperature for prestabilization of 60 °C. Furthermore, reaction media with a high alkaline content of 1, 1.5 and 2 M KOH, especially 1.5 M KOH, with 50 vol% DMSO and reaction times of less than 10 min result in suitable fibers. The MEA content should be less than 2 mol% to convert the meltable in non-meltable fibers. Thermal stable and for the stabilization suitable fibers also contain 68 – 80 mol% nitrile groups, 20 - 25 mol% carbon acids, up to 15 mol% primary carbon acid amides and cyclic structures.
KW  - Carbonfaser Herstellung
KW  - carbon fiber manufacture
KW  - Prästabilisierung
KW  - Hydrolyse
KW  - PAN
KW  - Precursor
KW  - NMR
KW  - prestabilization
KW  - hydrolysis
KW  - PAN
KW  - precursor
KW  - NMR
Y1  - 2019
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-469301
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TY  - THES
A1  - Barquero Pipín, Antonio Carlos
T1  - Lengua, cultura, interculturalidad
T1  - Sprache, Kultur, Interkulturalität
BT  - el tratamiento de la competencia pragmática como parte de la competencia comunicativa en los libros de texto de ELE en el ámbito escolar Alemán
BT  - die Behandlung der pragmatischen Kompetenz als Teil der kommunikativen Kompetenz in SaF-Lehrbüchern im deutschen Schulkontext
N2  - Ohne Pragmatik wäre Kommunikation nicht möglich, da wir sprachliche Aussagen nicht interpretieren könnten. Für jeden Lernenden einer Sprache, die er nicht beherrscht, reicht es nicht aus, sprachlich kompetent zu sein, da der Zweck der Kommunikation darin besteht, mit anderen Menschen und in bestimmten Kontexten zu kommunizieren. Nur eine Lehre, die es ermöglicht, Aussagen zur Durchführung von Sprachhandlungen zu erstellen und zu verstehen und die für einen bestimmten Kontext am besten geeigneten auszuwählen, kann sich als effizient erweisen.

Die hier vorgestellte Arbeit zielt darauf ab, der wissenschaftlichen Gemeinschaft und insbesondere denjenigen, die direkt und indirekt am Unterrichtsprozess beteiligt sind, das Konzept der verbalen Pragmatik bekannt zu machen und es anderen wie Grammatik, Kultur oder Interkulturalität gegenüber zu stellen. Ferner wendet sie sich der Frage zu, wie man auf die Bedeutung und die dringende Notwendigkeit aufmerksam macht, Pragmatik als relevante Disziplin im Kommunikationsprozess zu etablieren; dabei wird insbesondere auf ihre systematische Einbeziehung in Lehrbüchern für Spanisch als Fremdsprache, die für den schulischen Kontext konzipiert wurden, abgestellt. Dazu werden das Vorhandensein pragmatischer Elemente und die Förderung pragmatischer Kompetenz in Lehrbüchern für Anfänger sowie ihre Relevanz bei der Festlegung von Inhalten, Fortschrittsart und Methodik untersucht.
N2  - Sin pragmática no sería posible la comunicación, puesto que no podríamos interpretar enunciados lingüísticos. A cualquier aprendiente de una lengua que no domina, no le basta con ser competente lingüísticamente, puesto que su fin es comunicarse con otras personas y en contextos determinados. Solo una enseñanza que facilite la habilidad de producir y comprender enunciados para realizar actos de lengua, seleccionando los más apropiados para un contexto determinado, podrá preciarse de ser eficiente.

El trabajo que aquí se presenta pretende dar a conocer a la comunidad científica y, en especial, a los y las involucradas directa e indirectamente en el proceso de enseñanza, el concepto de pragmática verbal y contrastarlo con otros como gramática, cultura o interculturalidad, así como concienciarlos de la importancia y de la necesidad imperiosa del establecimiento de la pragmática como disciplina relevante en el proceso comunicativo y, en especial, de su inclusión sistemática y manifiesta en los libros de texto de español como lengua extranjera elaborados para el contexto escolar. Para ello se investiga la presencia de elementos pragmáticos y el fomento de la competencia pragmática en libros de texto para principiantes, por ser estos el material utilizado por excelencia en las escuelas y por su relevancia a la hora de especificar contenidos, tipo de progresión y metodología.
KW  - pragmática
KW  - ELE
KW  - didáctica
KW  - interculturalidad
KW  - Pragmatik
KW  - SaF
KW  - Fremdsprachendidaktik
KW  - Interkulturalität
KW  - pragmática contrastiva
KW  - lingüística contrastiva
KW  - kontrastive Pragmatik
KW  - kontrastive Linguistik
Y1  - 2019
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-439023
SN  - 978-3-86956-480-7
PB  - Universitätsverlag Potsdam
CY  - Potsdam
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TY  - THES
A1  - Arf, Shelan Ali
T1  - Women’s everyday reality of social insecurity
T1  - Soziale Unsicherheit als alltägliche Realität für geschiedene Frauen in Irakisch-Kurdistan
BT  - the case of divorced women in Iraqi Kurdistan
N2  - Since 1980 Iraq passed through various wars and conflicts including Iraq-Iran war, Saddam Hussein’s the Anfals  and Halabja campaigns against the Kurds  and the killing campaigns against Shiite in 1986, Saddam Hussein’s invasion of Kuwait in August 1990, the Gulf war in 1990, Iraq war in 2003 and the fall of Saddam, the conflicts and chaos in the transmission of power after the death of Saddam, and the war against ISIS . All these wars left severe impacts in most households in Iraq; on women and children in particular.
The consequences of such long wars could be observed in all sectors including economic, social, cultural and religious sectors. The social structure, norms and attitudes are intensely affected. Many women specifically divorced women found them-selves in challenging different difficulties such as social as well as economic situations. Thus the divorced women in Iraqi Kurdistan are the focus of this research.
Considering the fact that there is very few empirical researches on this topic, a constructivist grounded theory methodology (CGT) is viewed as reliable in order to come up with a comprehensive picture about the everyday life of divorced women in Iraqi Kurdistan. Data collected in Sulaimani city in Iraqi Kurdistan. The work of Kathy Charmaz was chosen to be the main methodological context of the research and the main data collection method was individual intensive narrative interviews with divorced women.
Women generally and divorced women specifically in Iraqi Kurdistan are living in a patriarchal society that passing through many changes due to the above mentioned wars among many other factors. This research is trying to study the everyday life of divorced women in such situations and the forms of social insecurity they are experiencing. The social institutions starting from the family as a very significant institution for women to the governmental and non-governmental institutions that are working to support women, and the copying strategies, are in focus in this research. The main research argument is that the family is playing ambivalent roles in divorced women’s life. For instance, on one side families are revealed to be an essential source of security to most respondents, on the other side families posed also many threats and restrictions on those women. This argument supported by what called by Suad joseph "the paradox of support and suppression" . Another important finding is that the stat institution(laws , constitutions ,Offices of combating violence against woman and family) are supporting women somehow and offering them protection from the insecurities but it is clear that the existence of the laws does not stop the violence against women in Iraqi Kurdistan, As explained by Pateman because the laws /the contract is a sexual-social contract that upholds the sex rights of males and grants them more privileges than females. The political instability, Tribal social norms also play a major role in influencing the rule of law. 
It is noteworthy to refer that  analyzing the interviews in this research showed that in spite that divorced women living in insecurities and facing difficulties but most of the respondents try to find a coping strategies to tackle difficult situations and to deal with the violence they face;  these strategies are bargaining, sometimes compromising or resisting …etc. Different theories used to explain these coping strategies such as bargaining with patriarchy. Kandiyoti  who stated that women living under certain restraints struggle to find way and strategies to enhance their situations. The research finding also revealed that the western liberal feminist view of agency is limited this is  agree with Saba Mahmood  and what she explained about Muslim women agency. For my respondents, who are divorced women, their agency reveals itself in different ways, in  resisting or compromising with or even obeying the power of male relatives, and the normative system in the society. Agency is also explained the behavior of women contacting formal state institutions in cases of violence like the police or Offices of combating violence against woman and family.
N2  - Irakisch-Kurdistan ist ein von Konflikten geprägtes Land. Diese haben tiefgreifende soziale, kulturelle, ökonomische und religiöse Folgen. Insbesondere geschiedene Frauen finden sich oft in herausfordernden Situationen. Aufgrund des Mangels an empirischen Analysen wendet diese Studie Grounded Theory an, um sich mit dem Alltag von geschiedenen Frauen in Iraqi Kurdistan zu beschäftigen. Hierbei wird besonders auf Themen sie soziale Sicherheit, agency, Verhandlungs- und Widerstandsstrategien eingegangen.
KW  - divorced women
KW  - Iraqi Kurdistan
KW  - geschiedene Frauen
KW  - Irakisch-Kurdistan
Y1  - 2019
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-434333
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TY  - THES
A1  - Aretz, Sarah
T1  - Entwicklung und Evaluation eines Testinstruments zur Untersuchung von Vorkenntnissen und Präkonzepten in der Kosmologie
T1  - Development and evaluation of a test instrument to investigate students’ prior knowledge and conceptions in cosmology
N2  - Kosmologie beschreibt die Entwicklung des Universums als Ganzes. Kosmologische Entdeckungen in Theorie und Praxis haben daher unser modernes wissenschaftliches Weltbild entscheidend ge­prägt. Die Vermittlung eines modernen Weltbildes durch Unterricht ist ein häufiger Wunsch in der naturwissenschaftlichen Bildungsdiskussion. Dennoch exis­tieren weiterhin Forschungs- und Entwicklungsbedarfe. Kosmologische Themen finden sich häufig in den Medien und sind gleichzeitig weiter vom Alltag entfernt, so dass sich hier besonders leicht wissenschaftlich inkorrekte Vorstellungen entwickeln können, die zu Problemen im Unterricht führen können.

Das Ziel dieser wissenschaftlichen Arbeit ist es, zu diesem Forschungsgebiet beizutragen und die Voraussetzungen hinsichtlich vorhandener Vorkenntnisse und Präkonzepte in Kosmologie, mit denen Schülerinnen und Schüler in den Unterricht kommen, zu untersuchen und anschließend mit denen anderer Länder zu vergleichen. Dies erfolgt anhand einer qualitativen Inhaltsanalyse eines offenen Fragebogens. Auf dieser Grundlage wird schließlich ein Multiple-Choice Frage­bogen entwickelt, angewendet und evaluiert.

Die Ergebnisse zeigen große Wissenslücken im Bereich der Kosmologie auf und geben erste Hin­weise auf vorhandene Unterschiede zwischen den Ländern. Es existieren ebenfalls einige teils weit verbreitete wissenschaftlich inkorrekte Vorstellungen wie beispiels­weise die Assoziation des Urknalls mit einer Explosion, der Urknall verursacht durch eine Kollision von Teilchen oder größeren Objekten, oder die Vorstellung der Ausdehnung des Universums als neue Entdeckungen und/oder Wissen. Des Weiteren gab nur etwa jeder Fünfte das korrekte Alter des Universums oder die Ausdehnung des Universums als einen der drei Belege der Urknalltheorie an, während fast 40% keinen einzigen Beleg nennen konn­ten. Für den geschlossenen Fragebogen konnten gute Hinweise für verschiedene Validitätsa­spekte herausgearbeitet werden und es existieren erste Hinweise darauf, dass der Fragebogen Wissenszu­wachs messen kann und damit wahrscheinlich zur Unter­suchung der Wirksamkeit von Lerneinhei­ten eingesetzt werden kann. Auch ein entsprechendes Modell zur Verständnisentwicklung der Aus­dehnung des Universums zeigte sich vielversprechend.

Diese Arbeit liefert insgesamt einen Forschungsbeitrag zum Schülervorwissen und Vorstellungen in der Kosmologie und deren Large Scale Assessment. Dies eröffnet die Möglichkeit zukünftiger For­schungen im Bereich von Gruppenvergleichen insbesondere hinsichtlich objektiver Länderverglei­che sowie der Untersuchungen der Wirksamkeit von einzelnen Ler­neinheiten als auch Vergleiche verschiedener Lerneinheiten untereinander.
N2  - Cosmology deals with the development of the universe as a whole. Cosmological discoveries in theory and observation have therefore formed our modern scientific worldview. Transferring a modern worldview through science teaching is a frequent request in science literacy discussion. Nevertheless, there is still a need for research and education development. Cosmological topics often appear in the media and, at the same time, are further away from everyday life. Thus, scientifically incorrect conceptions can develop particularly easy and can lead to problems in class.

The objective of this scientific work is to contribute to this area of research and to investigate the preconditions regarding present knowledge and conceptions in cosmology, which students bring into the classroom, and to compare these with those from other countries. This is done by a qualitative analysis of an open-ended questionnaire. On this basis a multiple-choice questionnaire is developed, applied and evaluated.

The results show large gaps in knowledge in the area of cosmology and provide first indications of differences between countries. There also exist some partially widespread scientifically incorrect conceptions such as the association of the Big Bang with an explosion, the Big Bang being caused by a collision of particles or bigger objects, or the idea of the expansion of the universe meaning new discoveries and/ or knowledge. Furthermore, only every fifth student mentioned the correct age of the universe or the expansion of the universe as one of the three pillars of the Big Bang theory, whereas almost 40% could not name a single evidence. For the closed questionnaire good evidence could be established for different aspects of validity. In addition, there exist first indications, that the questionnaire can measure knowledge gain and therefore can likely be used to investigate the effectiveness of learning units. Moreover, a corresponding model of the development of understanding of the expansion of the universe looked promising.

This study provides research contributions to students' prior knowledge and preconceptions in cosmology and their large-scale assessment. This opens up the possibility of future research in the area of group comparisons in particular concerning objective country comparisons and investigations of the effectiveness of single learning units as well as comparisons of different learning units among each other.
KW  - Präkonzepte
KW  - Schülervorstellungen
KW  - Kosmologie
KW  - Testentwicklung
KW  - Verständnisentwicklungsmodell
KW  - preconceptions
KW  - students' conceptions
KW  - cosmology
KW  - development of test instrument
KW  - construct map
Y1  - 2019
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-425421
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TY  - THES
A1  - Appiah-Dwomoh, Edem Korkor
T1  - Postural control and back pain in adolescent athletes
T1  - Posturale Kontrolle und Rückenschmerzen bei Nachwuchsathleten
N2  - Back pain is a problem in adolescent athletes affecting postural control which is an important requirement for physical and daily activities whether under static or dynamic conditions. One leg stance and star excursion balance postural control tests are effective in measuring static and dynamic postural control respectively. These tests have been used in individuals with back pain, athletes and non-athletes without first establishing their reliabilities. In addition to this, there is no published literature investigating dynamic posture in adolescent athletes with back pain using the star excursion balance test. Therefore, the aim of the thesis was to assess deficit in postural control in adolescent athletes with and without back pain using static (one leg stance test) and dynamic postural (SEBT) control tests.
Adolescent athletes with and without back pain participated in the study. Static and dynamic postural control tests were performed using one leg stance and SEBT respectively. The reproducibility of both tests was established. Afterwards, it was determined whether there was an association between static and dynamic posture using the measure of displacement of the centre pressure and reach distance respectively. Finally, it was investigated whether there was a difference in postural control in adolescent athletes with and without back pain using the one leg stance test and the SEBT.
Fair to excellent reliabilities was recorded for the static (one leg stance) and dynamic (star excursion balance) postural control tests in the subjects of interest. No association was found between variables of the static and dynamic tests for the adolescent athletes with and without back pain. Also, no statistically significant difference was obtained between adolescent athletics with and without back pain using the static and dynamic postural control test. 
One leg stance test and SEBT can be used as measures of postural control in adolescent athletes with and without back pain. Although static and dynamic postural control might be related, adolescent athletes with and without back pain might be using different mechanisms in controlling their static and dynamic posture. Consequently, static and dynamic postural control in adolescent athletes with back pain was not different from those without back pain. These outcome measures might not be challenging enough to detect deficit in postural control in our study group of interest.
N2  - Rückenschmerzen sind ein zunehmendes Problem bei Nachwuchsathleten und beeinflussen die statische und dynamische posturale Kontrolle, die eine wichtige Voraussetzung für sportliche als auch tägliche Aktivitäten darstellt. Der Stand auf einem Bein und der Star Excursion Balance Test (SEBT) sind effektive Tests zur Beurteilung der statischen bzw. dynamischen posturalen Kontrolle. Beide Tests wurden bereits bei Populationen mit Rückenschmerzen, Sportlern und Nicht-Sportlern angewandt, ohne vorherige Reliabilitätsmessung. Des Weiteren wurde bisher die dynamische posturale Kontrolle mittels des SEBT bei Nachwuchsathleten mit Rückenschmerzen nicht untersucht. Daher ist das Ziel dieser Arbeit die posturale Kontrolle von Nachwuchsathleten mit Rückenschmerzen mit Hilfe eines statischen (Einbeinstand) und eines dynamischen (SEBT) Tests zu beurteilen.
Nachwuchsathleten mit und ohne Rückenschmerzen wurden mit Hilfe der beiden Tests untersucht. Die Reproduzierbarkeit beider Untersuchungen wurde durch vorhergehende Messungen sichergestellt. Anschließend wurde untersucht, ob es einen Zusammenhang zwischen der statischen und dynamischen posturalen Kontrolle gibt, indem die Abweichungen des Druckmittelpunktes (center of pressure) auf einer Kraftmessplatte mit der erreichten Reichweite beim SEBT verglichen wurden. Abschließend konnte untersucht werden ob es einen Unterschied in der posturalen Kontrolle zwischen Nachwuchsathleten mit und ohne Rückenschmerzen gibt.
Es konnten moderate bis hervorragende Reliabilitätswerte für den statischen (Einbeinstand) und dynamischen (SEBT) Test der posturalen Kontrolle in der untersuchten Zielgruppe festgestellt werden. Es konnte kein Zusammenhang zwischen den Parametern des statischen und des dynamischen Tests bei Nachwuchsathleten mit und ohne Rückenschmerzen gefunden werden. Weiterhin gab es keinen signifikanten Unterschied zwischen den Parametern der statischen und dynamischen Haltungskontrolle in der beschriebenen Population.
Der Einbeinstand auf der Kraftmessplatte und der SEBT können zur Beurteilung der Haltungskontrolle bei Nachwuchsathleten mit und ohne Rückenschmerzen eingesetzt werden. Der fehlende Zusammenhang zwischen den Parametern der statischen und dynamischen Haltungskontrolle könnte darauf zurückzuführen sein, dass verschiedene neuromuskuläre Mechanismen für die Regulierung der statischen und dynamischen Haltungskontrolle bei den Athleten verantwortlich sein könnten. Demzufolge gab es keinen Unterschied, weder in der statischen noch in der dynamischen posturalen Kontrolle, zwischen Nachwuchsathleten mit und ohne Rückenschmerzen. Anspruchsvollere Aufgaben sind nötig um die Defizite in der Haltungskontrolle von Nachwuchsathleten zu untersuchen.
KW  - postural control
KW  - adolescent athletes
KW  - back pain
KW  - one leg stance
KW  - star excursion balance test
KW  - posturale Kontrolle
KW  - Nachwuchsathleten
KW  - Rückenschmerzen
KW  - einbeiniger Standtest
Y1  - 2019
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-442692
ER  - 
TY  - THES
A1  - Angwenyi, David
T1  - Time-continuous state and parameter estimation with application to hyperbolic SPDEs
T1  - Zeitkontinuierliche Zustands- und Parameterschätzung bei Anwendung auf hyperbolische SPDEs
N2  - Data assimilation has been an active area of research in recent years, owing to its wide utility. At the core of data assimilation are filtering, prediction, and smoothing procedures. Filtering entails incorporation of measurements' information into the model to gain more insight into a given state governed by a noisy state space model. Most natural laws are governed by time-continuous nonlinear models. For the most part, the knowledge available about a model is incomplete; and hence uncertainties are approximated by means of probabilities. Time-continuous filtering, therefore, holds promise for wider usefulness, for it offers a means of combining noisy measurements with imperfect model to provide more insight on a given state. 

The solution to time-continuous nonlinear Gaussian filtering problem is provided for by the Kushner-Stratonovich equation. Unfortunately, the Kushner-Stratonovich equation lacks a closed-form solution. Moreover, the numerical approximations based on Taylor expansion above third order are fraught with computational complications. For this reason, numerical methods based on Monte Carlo methods have been resorted to. Chief among these methods are sequential Monte-Carlo methods (or particle filters), for they allow for online assimilation of data. Particle filters are not without challenges: they suffer from particle degeneracy, sample impoverishment, and computational costs arising from resampling. 

The goal of this thesis is to:— i) Review the derivation of Kushner-Stratonovich equation from first principles and its extant numerical approximation methods, ii) Study the feedback particle filters as a way of avoiding resampling in particle filters, iii) Study joint state and parameter estimation in time-continuous settings, iv) Apply the notions studied to linear hyperbolic stochastic differential equations. 

The interconnection between Itô integrals and stochastic partial differential equations and those of Stratonovich is introduced in anticipation of feedback particle filters. With these ideas and motivated by the variants of ensemble Kalman-Bucy filters founded on the structure of the innovation process, a feedback particle filter with randomly perturbed innovation is proposed. Moreover, feedback particle filters based on coupling of prediction and analysis measures are proposed. They register a better performance than the bootstrap particle filter at lower ensemble sizes. 

We study joint state and parameter estimation, both by means of extended state spaces and by use of dual filters. Feedback particle filters seem to perform well in both cases. Finally, we apply joint state and parameter estimation in the advection and wave equation, whose velocity is spatially varying. Two methods are employed: Metropolis Hastings with filter likelihood and a dual filter comprising of Kalman-Bucy filter and ensemble Kalman-Bucy filter. The former performs better than the latter.
N2  - Die Datenassimilation war in den letzten Jahren aufgrund ihres breiten Nutzens ein aktives Forschungsgebiet. Im Zentrum der Datenassimilation stehen Filter-, Vorhersage- und Glättungsverfahren. Die Filterung beinhaltet die Einbeziehung von Messinformationen in das Modell, um einen besseren Einblick in einen gegebenen Zustand zu erhalten, der durch ein verrauschtes Zustandsraummodell gesteuert wird. Die meisten Naturgesetze werden von zeitkontinuierlichen nichtlinearen Modellen bestimmt. Das verfügbare Wissen über ein Modell ist größtenteils unvollständig; und daher werden Unsicherheiten mittels Wahrscheinlichkeiten angenähert. Die zeitkontinuierliche Filterung verspricht daher eine größere Nützlichkeit, denn sie bietet die Möglichkeit, verrauschte Messungen mit einem unvollkommenen Modell zu kombinieren, um mehr Einblick in einen bestimmten Zustand zu erhalten.


Das Problem der zeitkontinuierlichen nichtlinearen Gaußschen Filterung wird durch die Kushner-Stratonovich-Gleichung gelöst. Leider fehlt der Kushner-Stratonovich-Gleichung eine geschlossene Lösung. Darüber hinaus sind die numerischen Näherungen, die auf der Taylor-Erweiterung über der dritten Ordnung basieren, mit rechnerischen Komplikationen behaftet. Aus diesem Grund wurde auf numerische Methoden zurückgegriffen, die auf Monte-Carlo-Methoden basieren. Die wichtigsten dieser Methoden sind sequentielle Monte-Carlo-Methoden (oder Partikelfilter), da sie die Online-Assimilation von Daten ermöglichen. Partikelfilter sind nicht unproblematisch: Sie leiden unter Partikelentartung, Probenverarmung und Rechenkosten, die sich aus der Neuabtastung ergeben.


Das Ziel dieser Arbeit ist es, i) die Ableitung der Kushner-Stratonovich-Gleichung aus den ersten Prinzipien und ihre vorhandenen numerischen Approximationsmethoden zu überprüfen, ii) die Rückkopplungs-Partikelfilter zu untersuchen, um eine Neuabtastung in Partikelfiltern zu vermeiden, iii) Studieren Sie die Zustands- und Parameterschätzung in zeitkontinuierlichen Einstellungen, iv) Wenden Sie die untersuchten Begriffe auf lineare hyperbolische stochastische Differentialgleichungen an.


Die Verbindung zwischen Itô Integralen und stochastischen partiellen Differentialgleichungen und denen von Stratonovich wird in Erwartung von Rückkopplungs-Partikelfiltern eingeführt. Mit diesen Ideen und motiviert durch die Varianten von Kalman-Bucy-Filtern, die auf der Struktur des Innovationsprozesses gegründet, wird ein Feedback-Partikelfilter mit zufällig gestörter Innovation vorgeschlagen. Darüber hinaus werden Rückkopplungspartikelfilter basierend auf der Kopplung von Vorhersage- und Analysemaßnahmen vorgeschlagen. Diese Feedback-Partikelfiltern haben eine bessere Leistung als der Bootstrap-Partikelfilter bei niedrigeren Ensemble-Größen.


Wir untersuchen gemeinsame Zustands- und Parameterschätzungen, sowohl durch erweiterte Zustandsräume als auch durch Verwendung von Doppelfiltern. Rückkopplungs-Partikelfilter scheinen in beiden Fällen gut zu funktionieren. Schließlich wenden wir eine gemeinsame Zustands- und Parameterschätzung in der Advektions-und Wellengleichung an, deren Geschwindigkeit räumlich variiert. Es werden zwei Verfahren verwendet: Metropolis-Hastings mit Filterwahrscheinlichkeit und ein Doppelfilter bestehend aus Kalman-Bucy-Filter und Ensemble-Kalman-Bucy-Filter. Ersteres schneidet besser ab als letzteres.
KW  - state estimation
KW  - filtering
KW  - parameter estimation
KW  - Zustandsschätzung
KW  - Filterung
KW  - Parameter Schätzung
Y1  - 2019
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-436542
ER  - 
TY  - THES
A1  - Amirkhanyan, Aragats
T1  - Methods and frameworks for GeoSpatioTemporal data analytics
T1  - Methoden und Frameworks für geo-raumzeitliche Datenanalysen
N2  - In the era of social networks, internet of things and location-based services, many online services produce a huge amount of data that have valuable objective information, such as geographic coordinates and date time. These characteristics (parameters) in the combination with a textual parameter bring the challenge for the discovery of geospatiotemporal knowledge. This challenge requires efficient methods for clustering and pattern mining in spatial, temporal and textual spaces.   

In this thesis, we address the challenge of providing methods and frameworks for geospatiotemporal data analytics. As an initial step, we address the challenges of geospatial data processing: data gathering,  normalization, geolocation, and storage. That initial step is the basement to tackle the next challenge -- geospatial clustering challenge. The first step of this challenge is to design the method for online clustering of georeferenced data. This algorithm can be used as a server-side clustering algorithm for online maps that visualize massive georeferenced data. As the second step, we develop the extension of this method that considers, additionally, the temporal aspect of data. For that, we propose the density and intensity-based geospatiotemporal clustering algorithm with fixed distance and time radius. 
Each version of the clustering algorithm has its own use case that we show in the thesis.

In the next chapter of the thesis, we look at the spatiotemporal analytics from the perspective of the sequential rule mining challenge. We design and implement the framework that transfers data into textual geospatiotemporal data - data that contain geographic coordinates, time and textual parameters. By this way, we address the challenge of applying pattern/rule mining algorithms in geospatiotemporal space. As the applicable use case study, we propose spatiotemporal crime analytics -- discovery spatiotemporal patterns of crimes in publicly available crime data. 

The second part of the thesis, we dedicate to the application part and use case studies. We design and implement the application that uses the proposed clustering algorithms to discover knowledge in data. Jointly with the application, we propose the use case studies for analysis of georeferenced data in terms of situational and public safety awareness.
N2  - Heute ist die Zeit der sozialen Netzwerke, des Internets der Dinge und der Standortbezogenen Diensten (Location-Based services). Viele Online-Dienste erzeugen eine riesige Datenmenge, die wertvolle Informationen enthält, wie z. B. geographische Koordinaten und Datum sowie Zeit. Diese Informationen (Parameter) in Kombination mit einem Textparameter stellen die Herausforderung für die Entdeckung von geo-raumzeitlichem (geospatiotemporal) Wissen dar. Diese Herausforderung erfordert effiziente Methoden zum Clustering und Pattern-Mining in räumlichen, zeitlichen und textlichen Aspekten.

In dieser Dissertation stellen wir uns der Herausforderung, Methoden und Frameworks für geo-raumzeitliche Datenanalysen bereitzustellen. Im ersten Schritt gehen wir auf die Herausforderungen der Geodatenverarbeitung ein: Datenerfassung, -Normalisierung, -Ortung und -Speicherung. Dieser Schritt ist der Grundstein für die nächste Herausforderung – das geographische Clustering. Es erfordert das Entwerfen einer Methode für das Online-Clustering georeferenzierter Daten. Dieser Algorithmus kann als Serverseitiger Clustering-Algorithmus für Online-Karten verwendet werden, die massive georeferenzierte Daten visualisieren. Im zweiten Schritt entwickeln wir die Erweiterung dieser Methode, die zusätzlich den zeitlichen Aspekt der Daten berücksichtigt. Dazu schlagen wir den Dichte und Intensitätsbasierten geo-raumzeitlichen Clustering-Algorithmus mit festem Abstand und Zeitradius vor. Jede Version des Clustering-Algorithmus hat einen eigenen Anwendungsfall, den wir in dieser Doktorarbeit zeigen.

Im nächsten Kapitel dieser Arbeit betrachten wir die raumzeitlich Analyse aus der Perspektive der sequentiellen Regel-Mining-Herausforderung. Wir entwerfen und implementieren ein Framework, das Daten in textliche raumzeitliche Daten umwandelt. Solche Daten enthalten geographische Koordinaten, Zeit und Textparameter. Auf diese Weise stellen wir uns der Herausforderung, Muster- / Regel-Mining-Algorithmen auf geo-raumzeitliche Daten anzuwenden. Als Anwendungsfallstudie schlagen wir raumzeitliche Verbrechensanalysen vor – Entdeckung raumzeitlicher Muster von Verbrechen in öffentlich zugänglichen Datenbanken.

Im zweiten Teil der Arbeit diskutieren wir über die Anwendung und die Fallstudien. Wir entwerfen und implementieren eine Anwendungssoftware, die die vorgeschlagene Clustering-Algorithmen verwendet, um das Wissen in Daten zu entdecken. Gemeinsam mit der Anwendungssoftware betrachten wir Anwendungsbeispiele für die Analyse georeferenzierter Daten im Hinblick auf das Situationsbewusstsein.
KW  - geospatial data
KW  - data analytics
KW  - clustering
KW  - situational awareness
KW  - Geodaten
KW  - Datenanalyse
KW  - Clustering
KW  - Situationsbewusstsein
Y1  - 2019
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-441685
ER  - 
TY  - THES
A1  - Al-Halbouni, Djamil
T1  - Photogrammetry and distinct element geomechanical modelling of sinkholes and large-scale karstic depressions
T1  - Photogrammetrie und geomechanische Diskrete-Elemente-Modellierung von Erdfällen und großskaligen Karstsenken
N2  - Sinkholes and depressions are typical landforms of karst regions. They pose a considerable natural hazard to infrastructure, agriculture, economy and human life in affected areas worldwide. The physio-chemical processes of sinkholes and depression formation are manifold, ranging from dissolution and material erosion in the subsurface to mechanical subsidence/failure of the overburden. This thesis addresses the mechanisms leading to the development of sinkholes and depressions  by using complementary methods: remote sensing, distinct element modelling and near-surface geophysics.

In the first part, detailed information about the (hydro)-geological background, ground structures, morphologies and spatio-temporal development of sinkholes and depressions at a very active karst area at the Dead Sea are derived from satellite image analysis, photogrammetry and geologic field surveys. There, clusters of an increasing number of sinkholes have been developing since the 1980s within large-scale depressions and are distributed over different kinds of surface materials: clayey mud, sandy-gravel alluvium and lacustrine evaporites (salt). The morphology of sinkholes differs depending in which material they form: Sinkholes in sandy-gravel alluvium and salt are generally deeper and narrower than sinkholes in the interbedded evaporite and mud deposits. From repeated aerial surveys, collapse precursory features like small-scale  subsidence, individual holes and cracks are identified in all materials. The analysis sheds light on the ongoing hazardous subsidence process, which is driven by the base-level fall of the Dead Sea and by the dynamic formation of subsurface water channels.

In the second part of this thesis, a novel, 2D distinct element geomechanical modelling approach with the software PFC2D-V5 to simulating individual and multiple cavity growth and sinkhole and large-scale depression development is presented. The approach involves a stepwise material removal technique in void spaces of arbitrarily shaped geometries and is benchmarked by analytical and boundary element method solutions for circular cavities. Simulated compression and tension tests are used to calibrate model parameters with bulk rock properties for the materials of the field site. The simulations show that cavity and sinkhole evolution is controlled by material strength of both overburden and cavity host material, the depth and relative speed of the cavity growth and the developed stress pattern in the subsurface. Major findings are: (1) A progressively deepening differential subrosion with variable growth speed yields a more fragmented stress pattern with stress interaction between the cavities. It favours multiple sinkhole collapses and nesting within large-scale depressions. (2) Low-strength materials do not support large cavities in the material removal zone, and subsidence is mainly characterised by gradual sagging into the material removal zone with synclinal bending. (3) High-strength materials support large cavity formation, leading to sinkhole formation by sudden collapse of the overburden. (4) Large-scale depression formation happens either by coalescence of collapsing holes, block-wise brittle failure, or gradual sagging and lateral widening.

The distinct element based approach is compared to results from remote sensing and geophysics at the field site. The numerical simulation outcomes are generally in good agreement with derived morphometrics, documented surface and subsurface structures as well as seismic velocities. Complementary findings on the subrosion process are provided from electric and seismic measurements in the area.

Based on the novel combination of methods in this thesis, a generic model of karst landform evolution with focus on sinkhole and depression formation is developed. A deepening subrosion system related to preferential flow paths evolves and creates void spaces and subsurface conduits. This subsequently leads to hazardous subsidence, and the formation of sinkholes within large-scale depressions. Finally, a monitoring system for shallow natural hazard phenomena consisting of geodetic and geophysical observations is proposed for similarly affected areas.
N2  - Dolinen und Senken sind typische Landformen von Karstgebieten. Sie stellen in den betroffenen Gebieten weltweit ein erhebliches Naturrisiko für Infrastruktur, Landwirtschaft, Wirtschaft und das menschliche Leben dar. Die physikalisch-chemischen Prozesse der Entstehung solcher Senkungen sind vielfältig und reichen von Auflösung und Materialerosion im Untergrund bis zu mechanischem Absenken/Bruchs des Oberbodens. Diese Arbeit betrachtet die Mechanismen, die zur Entwicklung von Dolinen und Senken führen, anhand von verschiedenen geowissenschaftlichen Methoden:Fernerkundung, Gesteinsmechanischer Modellierung und pberflächennaher Geophysik.

Im ersten Teil werden detaillierte Informationen über den geologischen Hintergrund, Bodenstrukturen, Formen und die räumlich-zeitliche Entwicklung von Senkungen an einem sehr aktiven Karstgebiet am Toten Meer zusammengetragen. Dort bilden sich seit den 1980er Jahren immer größere Ansammlungen von Erdfällen, wie diese Phänomene auch oft genannt werden. Die Form der Erdfälle unterscheidet sich je nach Material, in dem sie entstehen: Erdfälle in Sand-Kies Böden und Salz sind im Allgemeinen tiefer und schmaler als Dolinen in den Schlammablagerungen des Toten Meeres. Wiederholte Aufnahmen aus der Luft mit Hilfe von Drohnen oder Ballons helfen dabei, kleine Absenkungen, einzelne Löcher und Risse zu identifizieren. Die Ursache dieser gefährlichen Absenkungen am Toten Meer ist in dem stetigen Fall des Seespiegels und der Bildung von starken Unterwasserkanälen zu sehen, die fortlaufend Material aus dem Boden herausspülen, sog. Subrosion.

Im zweiten Teil dieser Dissertation wird ein neuer, geomechanischer Modellierungsansatz zur Simulation des Wachstums von Hohlräumen im Untergrund und der Bildung von Senkungsstrukturen vorgestellt. Die Simulationen zeigen, dass die Entwicklung der Hohlräume und Erdfälle durch die Materialstärke, die Tiefe und Geschwindigkeit des Hohlraumwachstums und durch das sich bildende Spannungsmuster im Untergrund gesteuert wird. Die wichtigsten Ergebnisse der Studie sind: (1) Eine fortlaufend sich vertiefende Subrosion mit variabler Wachstumsgeschwindigkeit führt zu einem stärker fragmentierten Spannungsmuster im Boden. Es begünstigt das Bilden von ineinander verschachtelten Erdfällen (Cluster) in großen Vertiefungen. (2) Materialien mit niedriger Festigkeit (wie z.B. Schlamm) können keine großen Hohlräume bilden, und das Absinken geschieht durch ein allmähliches Absacken. (3) Materialien mit hoher Festigkeit (wie z.B. verfestigte Sande/Kiese oder Steinsalz) unterstützen die Bildung großer Hohlräume, was zu einem plötzlichen Zusammenbruch des Oberbodens führen kann. (4) Großskalige Senkungsstrukturen bilden sich entweder durch das Verschachteln von kleineren Dolinen, blockweise sprödem Versagen, oder das allmähliche Absinken mit seitlicher Erweiterung.

Die Ergebnisse der numerischen Simulationen stimmen im Allgemeinen sehr gut sowohl mit den beobachteten Senkungsformen an der Oberfläche überein, als auch mit Untergrundstrukturen beobachtet durch seismische und elektrische Methoden. Basierend auf der neuartigen Methodenkombination dieser Arbeit wird ein generisches Modell der Entwicklung von Senkungsstrukturen in Karstgebieten vorgestellt. Eine sich vertiefende Subrosion entlang von unterirdischen Kanälen erzeugt Hohlräume und führt in der Folge zu diesen gefährlichen Absenkungen und zur Bildung von Erdfällen innerhalb großer Vertiefungen.
KW  - Photogrammetry
KW  - Sinkholes
KW  - Karst
KW  - Discrete Element Method
KW  - Geomechanical Modelling
KW  - Applied Geophysics
KW  - Natural Hazards
KW  - Photogrammetrie
KW  - Erdfälle
KW  - Karst
KW  - Diskrete-Elemente-Methode
KW  - Geomechanische Modellierung
KW  - Angewandte Geophysik
KW  - Naturgefahren
Y1  - 2019
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-432159
ER  - 
TY  - THES
A1  - Abdelwahab Hussein Abdelwahab Elsayed, Ahmed
T1  - Probabilistic, deep, and metric learning for biometric identification from eye movements
N2  - A central insight from psychological studies on human eye movements is that eye movement patterns are highly individually characteristic. They can, therefore, be used as a biometric feature, that is, subjects can be identified based on their eye movements. This thesis introduces new machine learning methods to identify subjects based on their eye movements while viewing arbitrary content. The thesis focuses on probabilistic modeling of the problem, which has yielded the best results in the most recent literature. The thesis studies the problem in three phases by proposing a purely probabilistic, probabilistic deep learning, and probabilistic deep metric learning approach. In the first phase, the thesis studies models that rely on psychological concepts about eye movements. Recent literature illustrates that individual-specific distributions of gaze patterns can be used to accurately identify individuals. In these studies, models were based on a simple parametric family of distributions. Such simple parametric models can be robustly estimated from sparse data, but have limited flexibility to capture the differences between individuals. Therefore, this thesis proposes a semiparametric model of gaze patterns that is flexible yet robust for individual identification. These patterns can be understood as domain knowledge derived from psychological literature. Fixations and saccades are examples of simple gaze patterns. The proposed semiparametric densities are drawn under a Gaussian process prior centered at a simple parametric distribution. Thus, the model will stay close to the parametric class of densities if little data is available, but it can also deviate from this class if enough data is available, increasing the flexibility of the model. The proposed method is evaluated on a large-scale dataset, showing significant improvements over the state-of-the-art. Later, the thesis replaces the model based on gaze patterns derived from psychological concepts with a deep neural network that can learn more informative and complex patterns from raw eye movement data. As previous work has shown that the distribution of these patterns across a sequence is informative, a novel statistical aggregation layer called the quantile layer is introduced. It explicitly fits the distribution of deep patterns learned directly from the raw eye movement data. The proposed deep learning approach is end-to-end learnable, such that the deep model learns to extract informative, short local patterns while the quantile layer learns to approximate the distributions of these patterns. Quantile layers are a generic approach that can converge to standard pooling layers or have a more detailed description of the features being pooled, depending on the problem. The proposed model is evaluated in a large-scale study using the eye movements of subjects viewing arbitrary visual input. The model improves upon the standard pooling layers and other statistical aggregation layers proposed in the literature. It also improves upon the state-of-the-art eye movement biometrics by a wide margin. Finally, for the model to identify any subject — not just the set of subjects it is trained on — a metric learning approach is developed. Metric learning learns a distance function over instances. The metric learning model maps the instances into a metric space, where sequences of the same individual are close, and sequences of different individuals are further apart. This thesis introduces a deep metric learning approach with distributional embeddings. The approach represents sequences as a set of continuous distributions in a metric space; to achieve this, a new loss function based on Wasserstein distances is introduced. The proposed method is evaluated on multiple domains besides eye movement biometrics. This approach outperforms the state of the art in deep metric learning in several domains while also outperforming the state of the art in eye movement biometrics.
N2  - Die Art und Weise, wie wir unsere Augen bewegen, ist individuell charakteristisch. Augenbewegungen können daher zur biometrischen Identifikation verwendet werden. Die Dissertation stellt neuartige Methoden des maschinellen Lernens zur Identifzierung von Probanden anhand ihrer Blickbewegungen während des Betrachtens beliebiger visueller Inhalte vor. Die Arbeit konzentriert sich auf die probabilistische Modellierung des Problems, da dies die besten Ergebnisse in der aktuellsten Literatur liefert. Die Arbeit untersucht das Problem in drei Phasen.
In der ersten Phase stützt sich die Arbeit bei der Entwicklung eines probabilistischen Modells auf Wissen über Blickbewegungen aus der psychologischen Literatur. Existierende Studien haben gezeigt, dass die individuelle Verteilung von Blickbewegungsmustern verwendet werden kann, um Individuen genau zu identifizieren. Existierende probabilistische Modelle verwenden feste Verteilungsfamilien in Form von parametrischen Modellen, um diese Verteilungen zu approximieren. Die Verwendung solcher einfacher Verteilungsfamilien hat den Vorteil, dass sie robuste Verteilungsschätzungen auch auf kleinen Mengen von Beobachtungen ermöglicht. Ihre Flexibilität, Unterschiede zwischen Personen zu erfassen, ist jedoch begrenzt. Die Arbeit schlägt daher eine semiparametrische Modellierung der Blickmuster vor, die flexibel und dennoch robust individuelle Verteilungen von Blickbewegungsmustern schätzen kann. Die modellierten Blickmuster können als Domänenwissen verstanden werden, das aus der psychologischen Literatur abgeleitet ist. Beispielsweise werden Verteilungen über Fixationsdauern und Sprungweiten (Sakkaden) bei bestimmten Vor- und Rücksprüngen innerhalb des Textes modelliert. Das semiparametrische Modell bleibt nahe des parametrischen Modells, wenn nur wenige Daten verfügbar sind, kann jedoch auch vom parametrischen Modell abweichen, wenn genügend Daten verfügbar sind, wodurch die Flexibilität erhöht wird. Die Methode wird auf einem großen Datenbestand evaluiert und zeigt eine signifikante Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik der Forschung zur biometrischen Identifikation aus Blickbewegungen.
Später ersetzt die Dissertation die zuvor untersuchten aus der psychologischen Literatur abgeleiteten Blickmuster durch ein auf tiefen neuronalen Netzen basierendes Modell, das aus den Rohdaten der Augenbewegungen informativere komplexe Muster lernen kann. Tiefe neuronale Netze sind eine Technik des maschinellen Lernens, bei der in komplexen, mehrschichtigen Modellen schrittweise abstraktere Merkmale aus Rohdaten extrahiert werden. Da frühere Arbeiten gezeigt haben, dass die Verteilung von Blickbewegungsmustern innerhalb einer Blickbewegungssequenz informativ ist, wird eine neue Aggrgationsschicht für tiefe neuronale Netze eingeführt, die explizit die Verteilung der gelernten Muster schätzt. Die vorgeschlagene Aggregationsschicht für tiefe neuronale Netze ist nicht auf die Modellierung von Blickbewegungen beschränkt, sondern kann als Verallgemeinerung von existierenden einfacheren Aggregationsschichten in beliebigen Anwendungen eingesetzt werden. Das vorgeschlagene Modell wird in einer umfangreichen Studie unter Verwendung von Augenbewegungen von Probanden evaluiert, die Videomaterial unterschiedlichen Inhalts und unterschiedlicher Länge betrachten. Das Modell verbessert die Identifikationsgenauigkeit im Vergleich zu tiefen neuronalen Netzen mit Standardaggregationsschichten und existierenden probabilistischen Modellen zur Identifikation aus Blickbewegungen.
Damit das Modell zum Anwendungszeitpunkt beliebige Probanden identifizieren kann, und nicht nur diejenigen Probanden, mit deren Daten es trainiert wurde, wird ein metrischer Lernansatz entwickelt. Beim metrischen Lernen lernt das Modell eine Funktion, mit der die Ähnlichkeit zwischen Blickbewegungssequenzen geschätzt werden kann. Das metrische Lernen bildet die Instanzen in einen neuen Raum ab, in dem Sequenzen desselben Individuums nahe beieinander liegen und Sequenzen verschiedener Individuen weiter voneinander entfernt sind. Die Dissertation stellt einen neuen metrischen Lernansatz auf Basis tiefer neuronaler Netze vor. Der Ansatz repäsentiert eine Sequenz in einem metrischen Raum durch eine Menge von Verteilungen. Das vorgeschlagene Verfahren ist nicht spezifisch für die Blickbewegungsmodellierung, und wird in unterschiedlichen Anwendungsproblemen empirisch evaluiert. Das Verfahren führt zu genaueren Modellen im Vergleich zu existierenden metrischen Lernverfahren und existierenden Modellen zur Identifikation aus Blickbewegungen.
KW  - probabilistic deep metric learning
KW  - probabilistic deep learning
KW  - biometrics
KW  - eye movements
KW  - biometrische Identifikation
KW  - Augenbewegungen
KW  - probabilistische tiefe neuronale Netze
KW  - probabilistisches tiefes metrisches Lernen
Y1  - 2019
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-467980
ER  -