基于本體的通用數據訪(fǎng)問(wèn)方法
基于本體的通用數據訪(fǎng)問(wèn)方法
摘 要 從數據使用者的角度，分析異構數據資源的特征和用法，提出了基于本體的通用數據訪(fǎng)問(wèn)方法和軟件架構，研究了此架構所用到的關(guān)鍵技術(shù)。
基于本體的通用數據訪(fǎng)問(wèn)系統的核心在于構建出合適的統一數據描述模型，以此模型為基礎，構建數據訪(fǎng)問(wèn)引擎，并通過(guò)抽取配置工具建立了數據描述模型與數據實(shí)體之間的映射關(guān)系，最終通過(guò)通用數據訪(fǎng)問(wèn)軟件實(shí)現異構數據的統一訪(fǎng)問(wèn)和展現。
【關(guān)鍵詞】異構數據 本體 描述模型 映射 通用訪(fǎng)問(wèn)
1 引言
隨著(zhù)近年來(lái)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的快速發(fā)展，各領(lǐng)域之間數據共享的需求日益增強，在網(wǎng)絡(luò )基礎設施日益完善的前提下，如何對不同行業(yè)和格式的數據資源進(jìn)行統一訪(fǎng)問(wèn)和集成使用就成為了關(guān)鍵的問(wèn)題。
國內外對于異構數據庫數據的集成近期提出了ETL(數據抽取、傳輸、加載)機制，在實(shí)現中采用XML(可擴展標記語(yǔ)言)實(shí)現通用的數據交換，利用全局邏輯視圖或者集成的綜合數據庫的方式實(shí)現對各類(lèi)異構數據資源的集成。
本文通過(guò)定義數據本體，設計了一種通用的數據訪(fǎng)問(wèn)方法，建立不同的數據資源與本體之間的映射，使得綜合系統直接訪(fǎng)問(wèn)各個(gè)異構業(yè)務(wù)數據庫，從而提高數據的使用效率，降低數據冗余。
通用數據訪(fǎng)問(wèn)面向的異構數據具有海量、多元、復雜、動(dòng)態(tài)、移動(dòng)、實(shí)時(shí)等特征，為了更好的解決異構數據資源的訪(fǎng)問(wèn)、集成和展現，在設計與實(shí)現通用數據訪(fǎng)問(wèn)系統時(shí)，必須提供用戶(hù)對異構數據源透明、一致和實(shí)時(shí)的訪(fǎng)問(wèn)能力：
(1)透明性，是指屏蔽底層數據源的差異，從用戶(hù)的角度看來(lái)，得到的數據不是來(lái)自于若干個(gè)數據源，而是一個(gè)數據源;(2)一致性，是指消除數據源之間的存在的結構異構和語(yǔ)義異構;(3)實(shí)時(shí)性，是指訪(fǎng)問(wèn)到的數據是最新的數據，并且對數據庫中實(shí)時(shí)變化的信息能夠及時(shí)地捕獲與展現。
2 總體思路及架構
基于本體的通用數據訪(fǎng)問(wèn)方法面向圖形化的數據展現，快速的從異構數據資源中抽取出適用的對象，對其進(jìn)行統一管理，并借助地理信息系統或表單顯示工具向用戶(hù)提供清晰直觀(guān)的數據展現。
其主要解決異構數據的統一使用問(wèn)題，在避免數據格式轉換帶來(lái)大量工作的前提下，實(shí)現數據的動(dòng)態(tài)加載，保證應用系統與底層數據資源的分離，同時(shí)具有良好的擴展性，在數據種類(lèi)發(fā)生變化時(shí)，只需要通過(guò)工具界面配置，就能夠快速加載新增的數據資源。
基于本體的通用數據訪(fǎng)問(wèn)方法采用分層的體系結構，下層軟件給上層軟件提供運行支撐或輸入，共分為四層，從底到頂分別是：本體定義及管理層、元數據映射層、數據訪(fǎng)問(wèn)層和數據展現層。
2.1 本體定義及管理層
本體定義及管理層主要負責建立基于本體的統一數據描述模型，并制訂出一套對該數據描述模型的訪(fǎng)問(wèn)接口規范，是整個(gè)方法實(shí)現的核心和基礎。
2.2 元數據映射層
元數據映射層主要實(shí)現數據的靈活配置，通過(guò)人工界面配置的手段在數據庫元數據與統一數據描述模型之間建立對應關(guān)系，并把映射關(guān)系保存為XML文件，供通用數據訪(fǎng)問(wèn)軟件讀取。
2.3 數據訪(fǎng)問(wèn)層
數據訪(fǎng)問(wèn)層主要完成對數據庫中實(shí)際數據的讀取和輸出。
通用數據訪(fǎng)問(wèn)軟件在實(shí)現時(shí)遵循本體定義及描述層制訂的規范，內部的數據組織關(guān)系來(lái)自于元數據庫映射層生成的映射關(guān)系XML文件。
2.4 數據展現層
數據展現層主要包括兩種展現手段：基于地理信息的圖形化顯示工具和表格形式的表單顯示工具。
數據展現層屬于業(yè)務(wù)應用范疇，主要需要考慮的是基于地理信息系統(GIS)的數據表現以及海量數據高性能顯示的問(wèn)題，與通用數據訪(fǎng)問(wèn)的實(shí)現沒(méi)有直接關(guān)系，因此在本文中不對這部分的實(shí)現進(jìn)行討論。
3 關(guān)鍵技術(shù)及實(shí)現
3.1 統一數據描述模型
統一數據描述模型的內容包括圖層公共信息(本體)和特征屬性族，各類(lèi)異構的數據在按照統一數據描述模型表述為本體和特征屬性族的過(guò)程中，消除其原有的異構性，形成統一的數據表述。
統一數據描述模型主要由圖層公共信息和一組特征屬性族組成。
統一數據描述模型確定種類(lèi)繁多的數據信息之間存在的內在共同點(diǎn)，建立圖層公共信息的統一描述。
圖層公共信息：
其中標識屬性、空間位置屬性、時(shí)間屬性以及符號屬性，這幾個(gè)屬性的組合體現了數據對象在全維圖形上的基本價(jià)值。
在統一數據描述模型中除了建立統一的圖層公共信息描述以外，還借鑒可擴展標記語(yǔ)言的思想，建立了一個(gè)對象特征屬性族描述方法，用來(lái)存放每類(lèi)數據對象的具體屬性項。
該屬性族由數據對象的類(lèi)型確定，其可擴展的特性保證了每一類(lèi)數據對象信息項的完整，同一類(lèi)對象屬性族項的數量和構成保持一致。
特征屬性族定義：
3.2 數據圖層映射轉換
采用根據數據庫中字段的取值確定圖層對象的動(dòng)態(tài)映射機制，并提供多種方法來(lái)規范映射，提供了語(yǔ)義映射機制，通過(guò)將數據庫字段與統一數據描述模型中的屬性建立字段映射機制;采用數據庫數據到圖層對象的語(yǔ)義映射，提供量綱映射機制，通過(guò)規范數據庫中數據到圖層對象的取值處理標準，提供多種量綱轉換機制，如經(jīng)緯度的轉換機制和時(shí)間格式轉換機制等等;采用字段映射機制或條件映射機制來(lái)處理圖層顯示屬性。
如果顯示屬性采用字段映射機制進(jìn)行配置處理，那么將使用配置字段的取值進(jìn)行顯示處理;如果顯示屬性采用條件映射機制進(jìn)行配置，那么在進(jìn)行顯示處理時(shí)，將對這組字段的取值進(jìn)行判斷，符合某組合的取值，則用該組合的設置值進(jìn)行顯示，沒(méi)有符合的條件組合就是用默認值進(jìn)行顯示。
4 結束語(yǔ)
本文的研究對象主要是針對數據庫形態(tài)的數據資源，而文中提出的方法對其他形態(tài)的數據資源也同樣適用，因此，后續的工作將以建立各種形態(tài)數據資源統一訪(fǎng)問(wèn)的軟件系統為目標。
參考文獻
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