數(shù)據(jù)庫支持的RDF(S)構(gòu)建與存儲(chǔ)方法研究.pdf

1、語義Web是當(dāng)前Web的延伸，它賦予Web資源機(jī)器可理解的語義，從而使計(jì)算機(jī)能夠更好地與人協(xié)同工作。語義Web的核心是通過為Web資源添加能夠被計(jì)算機(jī)理解的語義元數(shù)據(jù)，從而使整個(gè)Web成為一個(gè)通用的信息交換媒介。資源描述框架RDF及其模式RDF Schema(統(tǒng)稱為RDF(S))是語義Web資源標(biāo)注的推薦標(biāo)準(zhǔn)。RDF(S)在語義Web中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，有關(guān)RDF(S)的研究引起了人們的廣泛關(guān)注。
　　語義Web的實(shí)現(xiàn)很大程度

2、上依賴于RDF(S)數(shù)據(jù)的管理，包括構(gòu)建、存儲(chǔ)以及查詢等。從構(gòu)建的角度來看，當(dāng)前許多應(yīng)用領(lǐng)域包含大量有價(jià)值的信息資源，為了使語義Web應(yīng)用程序能夠訪問和處理領(lǐng)域信息并實(shí)現(xiàn)已有系統(tǒng)中信息的重用和共享，如何從已有的領(lǐng)域數(shù)據(jù)資源來構(gòu)建RDF(S)成為了語義Web領(lǐng)域中的一個(gè)研究熱點(diǎn)。從存儲(chǔ)的角度來看，隨著語義Web的發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域出現(xiàn)了越來越多規(guī)模龐大的RDF(S)數(shù)據(jù)，如何有效地存儲(chǔ)進(jìn)而使用這些資源已變得越來越重要。數(shù)據(jù)庫是當(dāng)今許多應(yīng)用領(lǐng)域

3、存儲(chǔ)和管理數(shù)據(jù)資源的主要形式，因此利用數(shù)據(jù)庫技術(shù)支持RDF(S)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)也就成為語義Web領(lǐng)域一個(gè)重要的研究內(nèi)容。從查詢的角度來看，隨著RDF(S)數(shù)據(jù)的大量涌現(xiàn)，如何有效地查詢大規(guī)模RDF(S)數(shù)據(jù)集引起了越來越廣泛的關(guān)注。當(dāng)前大部分現(xiàn)有的RDF(S)管理工具（例如Jena和Sesame等）都采用關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)來管理RDF(S)數(shù)據(jù)，這樣就可以利用關(guān)系數(shù)據(jù)庫成熟的數(shù)據(jù)查詢和優(yōu)化技術(shù)來達(dá)到有效查詢RDF(S)數(shù)據(jù)集的目的。但是應(yīng)當(dāng)注意

4、到，RDF(S)的標(biāo)準(zhǔn)查詢語言是SPARQL，而關(guān)系數(shù)據(jù)庫的標(biāo)準(zhǔn)查詢語言是SQL，因此，研究基于SPARQL到SQL查詢轉(zhuǎn)換的RDF(S)查詢方法也成為了RDF(S)數(shù)據(jù)管理領(lǐng)域一個(gè)重要的研究問題。
　　近年來國內(nèi)外已有許多工作致力于RDF(S)數(shù)據(jù)管理相關(guān)的構(gòu)建、存儲(chǔ)和查詢技術(shù)方面的研究。應(yīng)當(dāng)看到的是，現(xiàn)有的RDF(S)數(shù)據(jù)管理技術(shù)在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中常常面臨難以滿足應(yīng)用需要的挑戰(zhàn)，對(duì)它們的完善和研究實(shí)際上一直都在進(jìn)行著，如此才促進(jìn)了它

5、們的進(jìn)步和發(fā)展。為此，本文深入系統(tǒng)地研究了RDF(S)數(shù)據(jù)管理相關(guān)的構(gòu)建、存儲(chǔ)和查詢問題，提出了一個(gè)RDF(S)從構(gòu)建到存儲(chǔ)以及查詢的完整框架，給出了具體的解決方案和實(shí)現(xiàn)方法。具體研究內(nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面:
　　(1)針對(duì)RDF(S)構(gòu)建問題，提出了一種基于UML類圖的RDF(S)完整構(gòu)建方法。統(tǒng)一建模語言UML(Unified Modeling Language)已經(jīng)成為了業(yè)界公認(rèn)的建模標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)UML類圖也被常用于數(shù)據(jù)庫建

6、模。因此，從已有UML數(shù)據(jù)源中抽取知識(shí)來構(gòu)建RDF(S)成為了語義Web進(jìn)行知識(shí)管理的重要手段。為此，本文首先給出了UML和RDF(S)的形式化定義;然后，通過深入比較和分析UML和RDF(S)的特點(diǎn)，提出了從UML到RDF(S)的構(gòu)建方法，給出了詳細(xì)的構(gòu)建規(guī)則，提供了相應(yīng)的構(gòu)建實(shí)例，并對(duì)方法進(jìn)行了分析和討論;最后，基于提出的構(gòu)建方法，實(shí)現(xiàn)了相應(yīng)的自動(dòng)構(gòu)建原型系統(tǒng)，通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證了構(gòu)建方法和原型系統(tǒng)的可行性。
　　(2)針對(duì)R

7、DF(S)存儲(chǔ)問題，提出了一種基于關(guān)系數(shù)據(jù)庫的RDF(S)多元存儲(chǔ)模式。首先，通過深入分析RDF(S)數(shù)據(jù)和模式語義信息的特點(diǎn)，提出了RDF(S)在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的總體存儲(chǔ)框架;然后，給出了詳細(xì)的存儲(chǔ)規(guī)則以及存儲(chǔ)算法，提供了相應(yīng)的存儲(chǔ)實(shí)例，并證明了存儲(chǔ)方法的正確性;最后，基于提出的存儲(chǔ)方法，實(shí)現(xiàn)了相應(yīng)的自動(dòng)存儲(chǔ)原型系統(tǒng)，通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證了存儲(chǔ)方法和原型系統(tǒng)的可行性，并與已有的方法進(jìn)行了對(duì)比分析。
　　(3)針對(duì)RDF(S)查詢問題

8、，提出了一種基于SPARQL到SQL查詢轉(zhuǎn)換的RDF(S)查詢方法。首先，深入研究了RDF標(biāo)準(zhǔn)查詢語言SPARQL的查詢機(jī)制，重點(diǎn)研究了SPARQL圖模式到SQL的查詢轉(zhuǎn)換，構(gòu)建了基于圖模式的SPARQL結(jié)構(gòu)樹，并對(duì)結(jié)構(gòu)樹進(jìn)行先序遍歷進(jìn)而根據(jù)遍歷節(jié)點(diǎn)內(nèi)容的不同給出不同的轉(zhuǎn)換算法;然后，在此基礎(chǔ)上，提出了將SPARQL查詢轉(zhuǎn)換到SQL查詢的方法;最后，根據(jù)提出的方法，建立了SPARQLtoSQL實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析，證明了實(shí)驗(yàn)系