CN102385635A - 一种基于本体模式的异构数据集成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于本体模式的异构数据集成方法。它包括以下步骤：使用语义映射编辑工具配置异构数据源资源的访问信息；根据数据库资源注册文件获取数据库模式信息，根据不同的模式信息用本体的建模语言构建各异构数据源的局部本体；按照本体模式描述文件获取集成平台数据库的模式信息，并图形化地显示出来供用户操作，采用OWL作为本体的描述语言构建全局本体；将局部本体同全局本体作为输入，按照语义关联关系将本体中的元素建立相应的语义关系。本发明可以使用户完全不用考虑异构数据库结构的差异就可以得到所需要的数据，并具有可行性、可扩展性、透明性、普遍性的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种分布式异构数据库的数据集成方法，特别涉及一种基于本体模式的异构数据集成方法。
背景技术
随着信息和网络时代的飞速发展，各行业领域都已积累了海量的行业数据，而且这些数据仍在呈指数级不断增长的趋势。实现这些数据最大共享与集成应用对于行业的发展，减少重复性建设，节约人力物力资源，以最小的成本赢得最大化的利润都具有十分重要的意义。然而由于行业在长期的发展过程中，由于不同的发展时期和特殊需求采用了不同模式来描述数据，并使用各种不同的模型数据库来存储。这为行业部门之间、甚至行业之间的数据共享和集成造成了极大的困难。
发明内容
为了解决现有行业之间不同数据库数据共享存在的上述技术问题，本发明提供一种基于本体模式的异构数据集成方法。本发明引入“本体”作为公共语义模型，通过本体映射在异构数据间建立语义映射关系，屏蔽语义异构有效地解决了语义异构问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案包括以下步骤：
(1) 配置各异构数据源资源属性：使用语义映射编辑工具配置异构数据源资源的访问信息；
(2) 异构数据库局部本体构建：根据数据库资源注册文件获取数据库模式信息，根据不同的模式信息用本体的建模语言构建各异构数据源的局部本体；
(3) 全局本体构建：按照本体模式描述文件获取集成平台数据库的模式信息，并图形化地显示出来供用户操作，采用OWL作为本体的描述语言构建全局本体；
(4) 局部本体同全局本体的语义映射：将局部本体同全局本体作为输入，按照语义关联关系将本体中的元素建立相应的语义关系。
上述的基于本体模式的异构数据集成方法中，所述的步骤（4）中构建局部本体同全局本体的语义映射步骤如下：
构建全局本体的值属性与局部本体的值属性间的映射关系（1:1、1：n、n：1、1：null、n:m）；
构建全局本体模式的对象属性同异构数据库中数据表间的连接关系之间的映射关系（1:1、1：n）。
本发明的技术效果在于：本发明根据不同的模式信息用本体的建模语言构建各异构数据源的局部本体及全局本体，并按照语义关联关系将本体中的元素建立相应的语义关系，这样可以解决了行业部门之间、甚至行业之间数据共享和集成的技术难题。
附图说明
附图1为本发明中基于本体异构数据集成模型。
附图2 为本发明中实施例的部分全局本体示意图。
附图3 为本发明中实施例的部分局部本体示意图。
附图4 为本发明中本体映射的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
附图1为本发明基于本体的异构数据库集成模型。
本集成方法的数据流程如附图1所示，图中对本方法的数据的具体流向过程进行了图形化的表示：通过对各异构数据库（结构化数据或半结构化数据）提取框架结构信息生成各局部本体模式，然后构建集成平台全局本体模式与各个局部本体模式间的映射关系。
配置异构数据源信息
使用语义映射编辑工具配置各个异构数据源数据库资源的访问信息：用户名、密码、IP地址、端口号、数据库名、数据库实例名等；
附图2和3为实例构建本体模式中一个实例，图2所示为全局模式中业务_污水处理厂信息在集成平台数据库中构建后地一个本体实例。图3所示为某异构数据库构建局部本体中污水处理厂信息的本体实例。
(一) 构建本体模式
局部本体是对异构数据源的语义描述，根据异构数据源模型构建。构建本体应遵循的原则：
清晰性、明确性和客观性：即本体应该采用自然语言对所定义术语给出明确的、客观的语义定义；
完全性：即所给出的定义是完整的，完全能表达所描述术语的含义；
一致性：即由术语得出的推论与术语本身的含义是相容的，不会产生矛盾；
最大单调可扩展性：即向本体中添加通用或专用的术语时，不需要修改其已有的概念定义和内容；
最小承诺：即对待建模对象给出尽可能少的约束。
1) 关系数据库构建本体
从关系数据库构建本体，关键在于分析关系模型中的信息结构，然后将其用本体来表达。关系数据库构建本体的方法：
关系模式的关系名映射到一个QWL：Class；
关系模式的普通属性的域映射到一个XSD：xsdDataType；
关系模式的普通属性映射到一个OWL:DatatypeProperty，并对OWL:DatatypeProperty的rdfs:range 和 rdfs:domain 取值约束进行表示；
关系模式中的外键映射为一个 OWL:ObjectProperty；
创建两个 OWL:ObjectProperty 来表示两个关系之间的多对多关系。可以用OWL:inverserOf 定 义 这 两 个 OWL:ObjectProperty 互 逆 , 然 后 定 义OWL:ObjectProperty 的 rdfs:domain 和 rdfs:range。
2) 从XML文档构建本体
对于以XML半结构化文档形式的异构数据源，构建本体可以利用局部数据源的XMLSchema并依据相应的转化关系构建。
在XMLSchema中，元素和属性是基本的构成单位，元素能够被表达为简单类型和复杂类型，可以使用minLength和MaxLength来限制数据值得长度，minInclusive和maxInclusive来限制取值范围，使用key和keyref来描述数据间的主外键关系。
XMLSchema构建本体的方法：
XMLSchema映射到一个本体中的元素；
SimpleType映射到一个OWL：DatatypeProperty；
ComplexType映射到一个OWL：Class；
Attribute映射到一个OWL：DatatypeProperty。
(二) 全局本体同局部本体间的映射构建
映射关系的构建流程如附图4所示。映射将全局本体同一个或多个局部本体作为输入，遍历全局本体与各局部本体中语义关联的本体元素（概念、属性、关系）在语法距离、语义词典、结构、约束属性等方面的相似度。最终综合得到一个相似度值，若该相似度值大于给定的相似阈值就构建映射关系，若小于则不认为两者有相似映射关系。
在局部本体同全局本体之间，按照语义关联关系将本体中的元素（概念、属性、关系）建立相应的语义关系。全局本体的值属性与局部本体的值属性间的映射关系（1:1、1：n、n：1、1：null）。映射类型如表1。（O为全局本体，P为局部本体）
表1 映射模型
本发明方法具有以下特点：
1. 异构数据源的多样性：本发明针对的异构数据源不单纯只是存储结构化数据的关系型数据库，而且包括存储半结构化数据的XML文档或文本文件。具有数据源多样性的特点；
2. 异构数据库的扩展性;本发明对异构数据源具有很好的扩展性，需要添加新的数据源时只需要对新加的数据源添加链接配置信息构建一个新的局部本体；
可视化映射：对于语义异构较复杂的映射关系提供用户可视化的界面来减少产生错误的映射的机会。
Claims (2)
1.一种基于本体模式的异构数据集成方法，包括以下步骤：
1）配置各异构数据源资源属性：使用语义映射编辑工具配置异构数据源资源的访问信息；
2）异构数据库局部本体构建：根据数据库资源注册文件获取数据库模式信息，根据不同的模式信息用本体的建模语言构建各异构数据源的局部本体；
3）全局本体构建：按照本体模式描述文件获取集成平台数据库的模式信息，并图形化地显示出来供用户操作，采用OWL作为本体的描述语言构建全局本体；
4）局部本体同全局本体的语义映射：将局部本体同全局本体作为输入，按照语义关联关系将本体中的元素建立相应的语义关系。
2.根据权利要求1所述的基于本体模式的异构数据集成方法，所述的步骤4）中构建局部本体同全局本体的语义映射步骤如下：
构建全局本体的值属性与局部本体的值属性间的映射关系为1:1、1：n、n：1、1：null、n:m；
构建全局本体模式的对象属性同异构数据库中数据表间的连接关系之间的映射关系为1:1、1：n。
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