CN103838837A

CN103838837A - 基于语义模板的遥感元数据集成方法

Info

Publication number: CN103838837A
Application number: CN201410064965.7A
Authority: CN
Inventors: 陶金火; 刘娜; 欧阳宇彤; 郑国轴; 陈华钧; 吴朝晖
Original assignee: Zhejiang University ZJU
Current assignee: Zhejiang University ZJU
Priority date: 2014-02-25
Filing date: 2014-02-25
Publication date: 2014-06-04
Anticipated expiration: 2034-02-25
Also published as: CN103838837B

Abstract

本发明公开了一种基于语义模板的遥感元数据集成方法，包括如下步骤：步骤1.为待集成的每一类遥感元数据制作对应的语义模板，并存储语义模板；步骤2.根据语义模板解析并存储对应类型的遥感元数据，将遥感元数据字段中的字段值进行类型转化，并将转化后所得字段与具体的语义关联；步骤3，将不同语义模板中具有相同语义的字段映射至相同的公共字段，使遥感元数据具有名字统一的访问接口。本发明方法针对遥感元数据所具备的特点，能够根据语义，有效解决不同类型遥感元数据的集成。

Description

基于语义模板的遥感元数据集成方法

技术领域

本发明涉及数据集成领域，尤其涉及一种基于语义模板的遥感元数据集成方法。

背景技术

随着遥感数据共享的逐渐热门，如何有效地实现不同类型遥感数据的异构集成成了一个重要的问题。

遥感数据从采集到后期各种加工，会演化出各种类别。而遥感元数据成了描述遥感数据的一类重要数据形式。如何将来自不同单位、不同类型、异构的遥感元数据集成到一个库里面，并对上层提供统一的访问接口成了一个关键的问题。

遥感元数据多以XML格式存在，不同类型遥感元数据有差异，但是也存在很多语义上的共同点。传统的异构数据集成技术重点在于使有着不同软硬件设备的计算机进行互联和通信。

例如，公开号为101667192的专利文献公开了一种基于SOA架构的多星异构遥感数据集成方法，通过在遥感应用中心建立数据接入服务程序，遥感信息服务中心的遥感数据摄入程序调用该数据接入服务程序，数据接入服务程序从本地获得遥感信息元数据，并将这些本地遥感信息元数据转换为统一的标准遥感元数据，然后对遥感数据摄入程序做出应答，遥感数据摄入程序将获得的元数据更新到遥感信息服务中心的遥感元数据库中，同时获取浏览图像并存储到本地文件系统中，完成遥感信息元数据和浏览图的动态快速更新，实现地面系统遥感元数据的收集。本方法解决了传统的遥感应用中心相互分离，无法提供共享异构遥感数据的问题。

这类数据集成方法解决了一定程度上的语法异构和结构异构，但对于语义异构却鲜有办法。

发明内容

本发明提出的基于语义模板的遥感元数据集成方法，针对遥感元数据所具备的特点，能够有效的解决不同类型遥感元数据的集成。

一种基于语义模板的遥感元数据集成方法，包括如下步骤：

步骤1，为待集成的每一类遥感元数据制作对应的语义模板，并存储语义模板；

步骤2，根据语义模板解析并存储对应类型的遥感元数据，将遥感元数据字段中的字段值进行类型转化，并将转化后所得字段与具体的语义关联；

步骤3，将不同语义模板中具有相同语义的字段映射至相同的公共字段，使遥感元数据具有名字统一的访问接口。

遥感元数据为xml格式的文件，因此同一类遥感元数据具有相同的xml schema，即具有相同的xml文件结构。

获取的遥感元数据本身没有语义，是由字段组成的xml文件，其中字段中包含字段值。在进行遥感元数据的解析和存储时，同时保存该遥感元数据的语义模板ID作为外键，根据所保存的语义模板ID来确定遥感元数据属于哪一类。在步骤2中，每个语义模板与对应类型的遥感元数据进行比对。

在步骤1中，为待集成的每一类遥感元数据制作语义模板的方法如下：

步骤1-1，设定统一语义，为对应类别的遥感元数据制作xml文件格式的初始语义模板，所述初始语义模板具有统一语义；

步骤1-2，将初始语义模板中的每个xml基本元素解析为一个字段，从而得到字段列表形式的语义模板，字段列表中的每个字段包括以下字段信息：xPath路径、字段值的目标类型以及对应的语义。

一个遥感元数据包括多个字段，各个字段具有字段值及其对应的xPath路径，其中每个字段值由xPath路径唯一标识。其中每个字段是从xml基本元素提取字段信息得到的。xml文件包括若干xml元素。一个xml元素是指从开始标签到结束标签的部分，且包含开始标签和结束标签，xml基本元素是指包含的内容为文本内容或者空内容的xml元素。xPath路径是指该基本元素的xPath绝对路径表达式。在语义模板中规定字段的类型用于后续步骤中遥感元数据的验证和转换。字段值的目标类型由xml基本元素的属性决定，字段对应的语义由xml基本元素所包含的内容指定。字段的语义用于后续步骤中遥感元数据与具体的语义的映射。

设定统一语义的方式有多种，例如可为预设的数据规范或者从一类遥感元数据中提取出来的共同属性。作为优选，在步骤1-1中，根据进行访问所需的接口文档设定统一语义。

根据接口文档来制定语义模板，即某一类遥感元数据数据所要遵守的语义是人为约定的。根据接口文档，针对接口访问进行统一语义的设定，可以直接利用现有的语义规范，较为方便。

在步骤2中，转化字段值的类型，并将转化后所得字段与具体的语义关联方法为：

步骤2-1，验证遥感元数据是否符合xml文件的规范，丢弃不符合规范的遥感元数据，将符合的遥感元数据中所有xml基本元素解析为字段，每个字段包括字段值及其对应的xPath路径；

步骤2-2，将遥感元数据中解析得到的字段映射至具体的语义，并以键值对形式存储所得映射。

字段值是指基本元素所包含的内容，不同的字段值就构成了不同的遥感元数据。字段值为字符串类型，可以为空，如果为空的话，字段值就是空字符串。步骤2-1的目的在于，验证遥感元数据的合法性之后，如果遥感元数据中某个的xPath路径与语义模板中xPath路径相同则为同一个字段，那么遥感元数据中解析出来的这个字段就具备语义模板中对应字段的语义和类型。字段值是核心，不同遥感元数据的区别在于字段值不同，解析遥感元数据的目的就是获得各个字段值，然后这个对字段值根据语义模板进行验证以及赋予特定的语义后进行存储，供后期使用。

利用DOM标准验证遥感元数据是否符合xml文件的规范。

DOM（Document Object Model，文档对象模型）标准是用与平台和语言无关的方式表示xml文档的官方W3C标准。可以采用现有的java语言包实现该DOM标准。

在步骤2-2中，将遥感元数据中解析得到的字段映射至具体语义的方法为：首先，验证遥感元数据的有效性和合法性，将合法且有效的遥感元数据中的字段值进行类型转化，为类型转化后所得字段命名，使得字段与字段名字对应，其中字段名字为语义。

字段名字为具体的语义，则为每个字段命名以后，使得字段具有唯一的语义。在步骤2-2中解析遥感元数据时，可以赋予某个字段具体的语义，字段有了语义之后就可以进行展示、搜索等操作。

语义模板在步骤1中已经解析成了一系列字段，遥感元数据也解析成了字段，因此对比的时候，遥感元数据的一系列字段与语义模板的一系列字段进行比对。其中在验证遥感元数据中的字段值类型是否和语义模板中规定的字段类型一致:步骤2-1中从xml文件格式的遥感元数据中解析出来的原始的字段值都是字符串类型的，验证的方式是检查能不能强制转化成语义模板规定的目标类型。

在将遥感元数据与语义模板进行比对时，由用户指定所使用的语义模板。其中，语义模板中每个有效字段用具体语义命名，最后得到的映射是字段名称和字段值一一映射。

验证每一个遥感元数据的有效性和合法性方法为：将语义模板中的字段与遥感元数据中的字段进行比较，首先判断字段中字段值的xPath路径是否存在于语义模板中，无，则舍弃该字段；否则，验证字段值的类型是否能转化成语义模板中对应的目标类型：不能，舍弃该字段，否则保留，对每个字段都验证后，如果所得遥感元数据的字段数目少于语义模板字段数目，则该遥感元数据无效，否则有效。

有效的遥感元数据中字段数目如果大于语义模板字段数目，则在遥感元数据中存在多余字段，多余字段的xPath路径在语义模板中不存在，因此将多余的字段删除，得到最终的有效遥感元数据。

在步骤3中，进行映射的方法为：

步骤3-1，设置不同语义模板所需的公共字段；

步骤3-2，为语义模板中的每个字段添加对应的外键，将各个语义模板中语义相同的字段映射到同一公共字段上。

通过外键将语义相同的字段映射到同一公共字段上，在需要修改链接关系时，只需要修改这个外键即可。

在步骤3-1中，设置公共字段的方式为，设置公共字段表，在所述公共字段表中添加不同语义模板中具有相同语义的字段名字。

公共字段表中每个公共字段均有一个编号，在不同的语义模板中，具有相同语义的字段均添加对应的编号作为外键。

在步骤3-2中，将各个语义模板中语义相同的字段映射到同一公共字段上的方法为，对于语义模板中的每个字段，检查其在公共字段表中是否存在具有相同语义的字段名字，如果具有相同语义，则将该字段链接到对应的公共字段。

在进行访问时，根据公共字段查找外键所链接的不同语义模板中所对应的字段。根据各类遥感元数据中与对应语义模板所具有的相同xPath路径找到遥感元数据中对应的字段值，该字段值就是所需要的字段值。

本发明方法针对遥感元数据所具备的特点，能够根据语义，有效解决不同类型遥感元数据的集成。

附图说明

图1为本发明一个实施例中所涉及的实体之间的关系示意图；

图2为本发明当前实施例的遥感元数据、语义模板及公共字段的关系示意图；

图3为本发明当前实施例的方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施进行描述。应当注意，当前实施例只用于举例说明，并不用于限制本发明。

图1为本发明一个实施例中所涉及的实体间关系示意图，根据该实施例进行本发明方法的详细说明。

如图3所示，本发明方法的具体步骤如下：

步骤1，为待集成的每一类遥感元数据制作对应的语义模板，并存储语义模板。

其中，同一类遥感元数据所对应的语义模板具有统一语义，语义模板的具体制作步骤如下：

步骤1-1，设定统一语义，为遥感元数据制作xml格式的初始语义模板，所述初始语义模板具有统一语义。

对于每一类遥感元数据，根据该类遥感元数据所应当遵守的规范及语义，抽取出具备该类遥感元数据统一语义的语义模板，实现相同类型遥感元数据的语义统一。

在当前实施例中，统一语义的设定通过表1所示的接口文档设定。

表1

字段信息还可包括字段的属性，属性是可选的，根据需要可以动态扩展，例如可以是对这个字段的备注，作用就是对字段进行补充描述，丰富其含义。对于步骤1-1所得的每个语义模板，将其每个字段解析出来，得到字段信息，将每个字段信息作为一项记录，存入mysql数据库中的字段表，同时在存储遥感元数据时，将每个遥感元数据所对应的语义模板ID作为该遥感元数据的外键进行保存，遥感元数据通过外键链接到对应的语义模板，该关系从图2中可体现出来。

例如，根据表1所示接口文档的描述，抽取得到表2所示的语义模板。

表2

从表2中可以看到，语义模板里面描述了将遥感元数据进行规范化后应当遵守的schema、各个字段值的目标类型、各个字段的中文语义、字段与字段之间的关系，另外也可选择性地添加遥感元数据字段与公共字段的映射关系。其中统一语义也可为预设的数据规范或者从一类遥感元数据中提取出来的共同属性。

制作得到语义模板后，将语义模板存储于mysql数据库中，并且将语义模板的相关信息进行存储，相关信息包括：语义模板的文本信息，语义模板所对应的遥感元数据来源，语义模板的表述。例如，对于表2所示的语义模板，将其文本信息存入语义模板的来源单位，将语义模板的添加时间以及对语义模板的描述信息存入mysql数据库中的模板表。

步骤2，根据语义模板解析并存储对应类型的遥感元数据，将遥感元数据字段中的字段值进行类型转化，并将转化后所得字段与具体的语义关联。

基于语义模板，将待集成的遥感元数据进行验证、类型转化、语义解析等处理，并将处理之后的遥感元数据以键值对的形式存储入库，实现遥感元数据数据与具体语义之间的映射。具体步骤为：

在验证是否符合规范之前首先进行一些预处理，去除遥感元数据中的一些不必要的信息，预处理后再验证遥感元数据是否符合xml文件的规范。

不经过语义模板，利用DOM标准直接验证遥感元数据的有效性与合法性，将遥感元数据解析为无具体语义的xPath路径与字段值的对应关系。

步骤2-2，将字段映射至具体的语义，并以键值对形式存储步骤所得映射。

将字段映射至具体语义的方法为：

首先，验证遥感元数据的有效性和合法性。对于每一个遥感元数据，验证其有效性和合法性的方法为：将语义模板中的字段与遥感元数据中的字段进行比较，首先判断字段中字段值的xPath路径是否存在于语义模板中，无，则舍弃该字段；否则，验证字段值的类型是否能转化成语义模板中对应的目标类型：不能，舍弃该字段，否则保留，对每个字段都验证后，如果所得遥感元数据的字段数目少于语义模板字段数目，则该遥感元数据无效，否则有效。有效的遥感元数据中字段数目如果大于语义模板字段数目，则在遥感元数据中存在多余字段，多余字段的xPath路径在语义模板中不存在，因此将多余的字段删除，得到最终的遥感元数据。

然后，将合法且有效的遥感元数据中的字段值进行类型转化，为类型转化后所得字段命名，使得字段与字段名字对应，其中字段名字为具体的语义。

此关系从图2中可体现出来。

最后得到的字段名字和字段对应的映射。其中，字段名字具有具体的语义，字段中的字段值为某种类型的数据值，以字段名字作为键，字段值作为值，将这个映射以键值对形式进行存储。某一类型遥感元数据中含有多个遥感元数据，在进行遥感元数据的存储时，从同一个遥感元数据中解析出来的全部字段集中在一条记录中，并且在保存各个遥感元数据时，将各个遥感元数据的语义模板ID作为外键进行保存。在访问时，据根据所保存的语义模板ID来确定遥感元数据属于哪一类。

设置名字转化服务器，对不同语义模板中有相同语义的字段进行名字映射，为后期的数据展示及数据进一步处理提供统一的名字访问接口。实现不同类型遥感元数据的名字统一。具体步骤为：

步骤3-1，设置不同语义模板所需的公共字段。

在名字存储器中，存储不同语义模板所要用到的公共字段，该公共字段可以灵活地添加与修改。

例如，可以在mysql数据库中添加一张公共字段表，该表中添加不同语义模板所具有的相同语义的字段名字。

步骤3-2，为语义模板中的每个字段添加对应的外键，将语义相同的字段映射到同一公共字段上。

在语义模板中，对每个字段添加一个外键，将与公共字段意义相同的字段映射到公共字段上。从而，不同语义模板中，相同语义的字段均映射到了同一个公共字段上。

例如，对于语义模板字段中的每个字段，检查其是否与某个公共字段具有相同的含义，如果具有相同含义，则将该字段链接到对应的公共字段。

在进行访问时，根据公共字段查找外键所链接的不同语义模板中所对应的字段。通过存储的遥感元数据所对应的语义模板ID寻找到对应的语义模板，并根据遥感元数据中与对应语义模板所具有的相同xPath路径找到遥感元数据中对应的字段值，该字段值就是所需要的字段值。

当需要修改或添加映射时，只需要对语义模板中的外键进行相应的修改或添加操作，并不影响已经存储于数据库的遥感元数据中的名字。而且，由于遥感元数据是依赖于其对应的语义模板，语义模板中映射的公共字段发生变化时，该模板所对应的所有数据中改字段的对应关系也自动的进行了改变。

例如，当发现某个语义模板中的模板字段链接错误或者漏过链接，可直接修改模板字段所链接的外键值即可，由于数据字段与模板字段有对应关系，因此，该语义模板所对应的所有数据不需要做任何改变即完成了公共字段的重新映射。

针对遥感元数据所具备的特点，能够根据语义，有效解决不同类型遥感元数据的集成。

Claims

1.一种基于语义模板的遥感元数据集成方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述基于语义模板的遥感元数据集成方法，其特征在于，在步骤1中，为待集成的每一类遥感元数据制作语义模板的方法如下：

3.如权利要求2所述基于语义模板的遥感元数据集成方法，其特征在于，在步骤1-1中，根据进行访问所需的接口文档设定统一语义。

4.如权利要求2所述基于语义模板的遥感元数据集成方法，其特征在于，在步骤2中，转化字段值的类型，并将转化后所得字段与具体的语义关联方法为：

5.如权利要求4所述基于语义模板的遥感元数据集成方法，其特征在于，利用DOM标准验证遥感元数据是否符合xml文件的规范。

6.如权利要求4所述基于语义模板的遥感元数据集成方法，其特征在于，在步骤2-2中，将遥感元数据中解析得到的字段映射至具体语义的方法为：首先，验证遥感元数据的有效性和合法性，将合法且有效的遥感元数据中的字段值进行类型转化，为类型转化后所得字段命名，使得字段与字段名字对应，其中字段名字为语义。

7.如权利要求6所述基于语义模板的遥感元数据集成方法，其特征在于，验证每一个遥感元数据的有效性和合法性方法为：将语义模板中的字段与遥感元数据中的字段进行比较，首先判断字段中字段值的xPath路径是否存在于语义模板中，无，则舍弃该字段；否则，验证字段值的类型是否能转化成语义模板中对应的目标类型：不能，舍弃该字段，否则保留，对每个字段都验证后，如果所得遥感元数据的字段数目少于语义模板字段数目，则该遥感元数据无效，否则有效。

8.如权利要求1所述基于语义模板的遥感元数据集成方法，其特征在于，在步骤3中，进行映射的方法为：

步骤3-1，设置不同语义模板所需的公共字段；

9.如权利要求8所述基于语义模板的遥感元数据集成方法，其特征在于，在步骤3-1中，设置公共字段的方式为，设置公共字段表，在所述公共字段表中添加不同语义模板中具有相同语义的字段名字。

10.如权利要求9所述基于语义模板的遥感元数据集成方法，其特征在于，在步骤3-2中，将各个语义模板中语义相同的字段映射到同一公共字段上的方法为，对于语义模板中的每个字段，检查其在公共字段表中是否存在具有相同语义的字段名字，如果具有相同语义，则将该字段链接到对应的公共字段。