Qualitative constraint based reasoning : methods and applications Zusammenfassung: This thesis considers so called qualitative constraint based reasoning: qualitative information is formalized and posed as constraints to entities. Algorithms process these constraints to decide the satisfiability of the description. This approach has often been formalized by means of relation algebras which has led to the definition of qualitative constraint calculi. In contrast I consider the reasoning problem in the context of constraint programming. To this end I compare the relation algebraic approach to established alternative formalisms such as constraint languages and first order logic. The results illustrate shortcomings in previous work and show that a more flexible approach by means of constraint languages can be used to substitute the relation algebraic view. Further previously used qualitative techniques are compared with established generic algorithms from constraint programming. This results in an implementation of a solver called GQR which combines techniques from both sides to provide improved qualitative constraint based reasoning.To further illustrate the difference between qualitative constraint calculi and constraint programming I formulate several popular examples of such calculi the Point and Interval Algebra as well as RCC8 in the form of improved representations with dedicated sets of logic rules. The relation algebraic approach can also be understood in this way such that a comparison is possible. Both theoretical study and empirical evaluation show that efficient approaches are in particular those representations with sets of rule that are capable of solving large fragments of the language in polynomial time. Moreover this research shows properties of previous approaches by means of propositional satisfiability.Next qualitative spatio temporal constraint problems are studied. As these have been solved with constraint programming before I theoretically formulate the problem for the Point Algebra. An analysis shows that most fragments of the spatio temporal language have an associated NP complete satisfiability problem despite the fact that constraint problems of the simple Point Algebra are polynomial time. I also briefly present an application of this formalism to robot motion planning.Finally I consider reasoning problems in the context of qualitative route descriptions. The main focus here is to derive computational complexity results for generating and evaluating such descriptions on a g ... Zusammenfassung: Die vorliegende Arbeit behandelt das sogenannte qualitative Schließen mittels Constraint basierten Methoden. Dabei werden qualitative Informationen in Form von Einschränkungen (Constraints) an Objekte formuliert und durch Algorithmen untereinander in Bezug gesetzt um Aussagen über die Realisierbarkeit der Beschreibung zu erhalten. Klassischerweise wurden solche Ansätze oft auf der Basis von Relationenalgebren formalisiert. Diese Problemauffassung bildet insbesondere die Grundlage für die oft zitiert und verwendete Definition von qualitativen Constraint Kalkülen.Diese Dissertation stützt sich größtenteils auf den Ansatz der Constraintprogrammierung in der verschiedene Arten von Constraints miteinander verbunden und durch spezifische oder generische Algorithmen verarbeitetet werden. Dabei tritt inbesondere der eigentliche relationenalgebraische Ansatz in den Hintergrund da die Art der Constraints und deren Verarbeitung deutlich freier gewählt werden kann. Zu diesem Zweck wird hier ein Vergleich des relationenalgebraischen Ansatzes zu den alternativen Formalismen Constraint Sprachen und Prädikatenlogik erster Stufe gezogen. Dieser Vergleich liefert auch direkt die Erkenntnisse dass ein sehr ähnlicher aber deutlich generellerer Ansatz auch mittels Constraint Sprachen möglich ist und eine frühere Aussage über Eigenschaften qualitativer Constraint Kalküle fehlerhaft ist. Nachfolgend werden dann die Algorithmen aus der Literatur über solche Kalküle den generischen Algorithmen der Constraintprogrammierung gegenübergestellt. Auch dieser Vergleich führt zu dem Schluss dass die Constraintprogrammierung sehr geeignet ist um diese Art des qualitativen Schließens darzustellen und zu verarbeiten wenngleich vereinzelte qualitative Techniken nicht unmittelbar als generische Algorithmen in der Constraintprogrammierung zu finden sind. Eine Implementation die Techniken beider Seiten vereint stellt das von mir mitentwickelte Programm GQR da welches Probleminstanzen der qualitativen Constraint Kalküle effizient löst.Um weiter den Unterschied zwischen dem Ansatz mittels Relationenalgebren und Constraintprogrammierung zu verdeutlichen werden hier bekannte Beispiele qualitativer Constraint Kalküle die Punkt und Intervall Algebra sowie RCC8 verbessert modelliert und für diese effiziente Schlussregeln entwickelt. Der urprüngliche Ansatz mittels Relationenalgebren lässt sich ebenfalls als eine Me ...