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非結(jié)構(gòu)化WEB數(shù)據(jù)庫與圖書館多媒體信息資源的組織利用論文
【內(nèi)容提要】針對傳統(tǒng)關(guān)系數(shù)據(jù)庫在處理非結(jié)構(gòu)化多媒體WEB信息中所存在的問題，結(jié)合圖書館多媒體數(shù)據(jù)庫的特點及特定技術(shù)要求，介紹了非結(jié)構(gòu)化WEB數(shù)據(jù)庫的技術(shù)特點及其在組織與利用館藏多媒體信息資源中的作用。
【摘要題】信息資源建設(shè)
【關(guān)鍵詞】非結(jié)構(gòu)化WEB數(shù)據(jù)庫/多媒體/信息資源/組織利用/關(guān)系數(shù)據(jù)庫
【正文】
1 非結(jié)構(gòu)化WEB數(shù)據(jù)庫簡介
非結(jié)構(gòu)化WEB數(shù)據(jù)庫，是指其字段長度可變，并且每個字段的記錄又可以由可重復或不可重復的子字段構(gòu)成的基于INTERNET、INTRANET的數(shù)據(jù)庫，用它不僅可以處理結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)（如數(shù)字、符號等信息）而且更適合處理非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)（全文文本、圖象、聲音、影視、超媒體等信息）并在互聯(lián)網(wǎng)上發(fā)布。非結(jié)構(gòu)化WEB數(shù)據(jù)庫主要是針對非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)而產(chǎn)生的，與以往流行的關(guān)系數(shù)據(jù)庫相比，其最大區(qū)別在于它突破了關(guān)系數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)定義不易改變和數(shù)據(jù)定長的限制，支持重復字段、子字段以及變長字段并實現(xiàn)了對變長數(shù)據(jù)和重復字段進行處理和數(shù)據(jù)項的變長存儲管理，在處理連續(xù)信息（包括全文信息）和非結(jié)構(gòu)化信息（包括各種多媒體信息）中有著傳統(tǒng)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫所無法比擬的優(yōu)勢。
2 圖書館多媒體信息資源的特點及組織利用中的技術(shù)要求
2.1 圖書館多媒體信息的數(shù)據(jù)量非常大，象館藏影視資料和各種多媒體教育資料，其動態(tài)圖象信號，每秒可達數(shù)兆字節(jié)，一段幾分鐘的MP3音樂也有幾兆字節(jié)，即使經(jīng)過壓縮、也十分巨大。如何對多媒體海量數(shù)據(jù)進行有效地組織、存儲并構(gòu)成WEB數(shù)據(jù)庫提供給用戶網(wǎng)上使用，技術(shù)要求很高。
2.2 館藏多媒體信息的數(shù)據(jù)類型很多，包括各種圖文數(shù)據(jù)、聲音數(shù)據(jù)、影視數(shù)據(jù)、超媒體數(shù)據(jù)、多種格式的隨書光盤等等，其數(shù)據(jù)長度不固定，結(jié)構(gòu)上的差異大，使得處理這些數(shù)據(jù)十分困難，要求數(shù)據(jù)庫既能夠處理可變長度字段又能夠處理可重復的子字段。
2.3 多媒體信息處理在時間上要求很高，多媒體信息中的聲音和動態(tài)圖像對時間特別敏感，在使用這些信息時，必須保證其時間上的要求，否則將會使這些信息失真甚至變得毫無意義。
2.4 開發(fā)利用館藏多媒體信息資源經(jīng)常要多種信息集成描述，比如某種多媒體，既有圖像，又有聲音，還有文字說明，這樣就會改變傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫操作形式和數(shù)據(jù)庫接口，尤其對圖文并茂的數(shù)據(jù)庫的建立和查詢，需要統(tǒng)一語義描述。
基于多媒體信息資源的上述特點，要想使館藏豐富的多媒體信息資源得到充分利用，滿足信息用戶不斷增長的信息需求，對多媒體信息處理提出了不同于普通信息處理技術(shù)的新要求：
（1） 多媒體數(shù)據(jù)庫元數(shù)據(jù)存儲技術(shù)要求
我們知道音頻、圖象、視頻等多媒體信息數(shù)據(jù)是非結(jié)構(gòu)化的，它們不能用簡單的數(shù)字解析式表示，多媒體數(shù)據(jù)庫必須取得基于這些媒體對象內(nèi)容及信息特征的解釋，才能完成存儲及應用，這些解釋就稱為元數(shù)據(jù)，通過對元數(shù)據(jù)的歸類、整理、實現(xiàn)標準化的存儲是多媒體信息資源組織利用的關(guān)鍵。多媒體數(shù)據(jù)庫元數(shù)據(jù)存儲技術(shù)要求包括：文本元數(shù)據(jù)的存取，語音元數(shù)據(jù)的存取，圖象元數(shù)據(jù)的存取，視頻元數(shù)據(jù)的存取等方面的技術(shù)要求。
（2） 多媒體數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)字段設(shè)計與數(shù)據(jù)記錄處理方面的要求
a.允許可變長字段、可重復字段、子字段和MARC字段。
b.數(shù)據(jù)庫記錄的數(shù)目與記錄長度，字段數(shù)目與字段長度，字段可重復次數(shù)不應受到限制。
c.允許建立可以快速存取的倒排文件和多媒體、多語言記錄表。
d.數(shù)據(jù)庫可自動接受和產(chǎn)生MARC和ISO2709記錄格式的文件，并且滿足對MEDADATA數(shù)據(jù)模式的支持功能。
（3） 基于WEB的多媒體信息檢索與信息發(fā)布的技術(shù)要求
隨著用戶對于信息需求的大量增加，以及對于多媒體信息的實效性要求，基于WEB的數(shù)據(jù)庫信息存儲的檢索越來越傾向于多媒體全文信息檢索的查詢語言，并且對于檢索結(jié)果的需求也側(cè)重于多媒體全文信息的獲取。與此同時，WEB數(shù)據(jù)庫的信息發(fā)布形式開始更多地過渡到通過網(wǎng)絡瀏覽器以多媒體電子文檔的方式（B/S）傳輸給網(wǎng)上用戶。也要求利用多媒體WEB傳輸技術(shù)，向用戶提供主動的特定多媒體信息的推送服務。
3 非結(jié)構(gòu)化WEB數(shù)據(jù)庫的特點及其在組織與利用多媒體信息資源中的作用
3.1 豐富的數(shù)據(jù)類型與靈活的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，滿足多種類型館藏多媒體數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組織
根據(jù)非結(jié)構(gòu)化多媒體數(shù)據(jù)信息的特殊性，非結(jié)構(gòu)化WEB數(shù)據(jù)庫在進行存儲和管理多媒體信息時，整個數(shù)據(jù)庫的管理機制擯棄了傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)化關(guān)系數(shù)據(jù)庫對于信息采取定長和結(jié)構(gòu)化定義和管理的局限，它從多媒體數(shù)據(jù)模型入手，采用子字段、多值字段以及變長字段的機制，允許創(chuàng)建許多不同類型的非結(jié)構(gòu)化或任意格式的字段，從而突破了關(guān)系數(shù)據(jù)庫非常嚴格的表結(jié)構(gòu)，解決了關(guān)系數(shù)據(jù)庫模型過于簡單，不便于表達復雜嵌套的問題。非結(jié)構(gòu)化WEB數(shù)據(jù)庫在數(shù)據(jù)類型上不僅支持字符型、數(shù)值型數(shù)據(jù)，而且由于具有很強的外部文件支持功能，使其可以支持如超長文本、圖像、聲音、動畫等多種多媒體擴展數(shù)據(jù)類型。與傳統(tǒng)關(guān)系數(shù)據(jù)庫相同之處是非結(jié)構(gòu)化WEB數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)也是建立在二維表的基礎(chǔ)之上的，但它與關(guān)系數(shù)據(jù)庫不同的是：（1）非結(jié)構(gòu)化WEB數(shù)據(jù)庫二維表的屬性長度是不可變的，在列的維度上可以隨意擴展，這就能較好地滿足多媒體數(shù)據(jù)處理時，需要靈活的可變長字段的要求。（2）非結(jié)構(gòu)化WEB數(shù)據(jù)庫由于支持重復字段、子字段，使其可以在數(shù)據(jù)庫記錄中實現(xiàn)二維嵌套，解決了非結(jié)構(gòu)化多媒體數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復雜、可能存在重復字段和多個嵌套子字段的問題。（3）非結(jié)構(gòu)化WEB數(shù)據(jù)庫一個字段可以存放關(guān)系數(shù)據(jù)庫的一張表，它可以在一張表中壓縮關(guān)系數(shù)據(jù)庫中一對多的關(guān)系，因此利用非結(jié)構(gòu)化WEB數(shù)據(jù)庫能很好地實現(xiàn)多種多媒體數(shù)據(jù)庫的集中組織與管理。
3.2 基于廣域網(wǎng)的圖書館海量多媒體數(shù)據(jù)庫存儲管理機制的實現(xiàn)
圖書館多媒體信息資源數(shù)據(jù)庫是海量數(shù)據(jù)庫，支持基于廣域網(wǎng)的海量多媒體信息存儲和管理是非結(jié)構(gòu)化WEB數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的主要功能之一，不僅存儲數(shù)據(jù)量大，而且存取速度快，同時檢索功能強、檢索速度快，在檢索速度方面一般不受信息量大的影響。以IBASE非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)庫為例，每個數(shù)據(jù)庫最大的記錄數(shù)可達到1000萬條，每條記錄的最大長度可達64000字節(jié)。每個數(shù)據(jù)庫最多可有800個字段。
3.3 利用多種索引方式，實現(xiàn)多媒體全文檢索、媒體特征檢索等多種檢索策略
館藏多媒體信息資源組織利用的關(guān)鍵是要實現(xiàn)多種方式的多媒體全文檢索，而要實現(xiàn)多種檢索方式，建立索引是前提，傳統(tǒng)關(guān)系數(shù)據(jù)庫支持的索引只限于單字段索引、復合索引等幾種方式，受其限制，關(guān)系數(shù)據(jù)庫檢索能力也受到很大限制。非結(jié)構(gòu)化WEB數(shù)據(jù)庫由于有著靈活的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，在其底層存儲機制變革的基礎(chǔ)上，采用先進的索引倒排擋技術(shù)，使它支持的索引方式比關(guān)系數(shù)據(jù)
庫要豐富得多，可以滿足極其復雜檢索的需要，實現(xiàn)對于海量多媒體信息的快速全文檢索功能，它支持字段索引、子字段索引和全文索引甚至可以支持人工標引索引，中英文混合索引等方式。配合非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)庫的格式化語言，可以對同一字段進行若干種不同的索引，以滿足特殊檢索的需求，實現(xiàn)多種檢索策略。例如IBASE非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)目前支持8種不同的索引方式，可以涵蓋所有關(guān)系數(shù)據(jù)庫所提供的90％以上的檢索方式，同時還提供了包括簡單檢索、組合檢索、字段檢索、右截斷檢索、全文檢索、擴展檢索、相關(guān)檢索、集合檢索、媒體特征檢索等等大量關(guān)系數(shù)據(jù)庫所不具備的檢索方式和檢索策略。
3.4 集成WEB服務器和數(shù)據(jù)庫服務器，實現(xiàn)多媒體網(wǎng)絡信息發(fā)布與多種服務功能
關(guān)系數(shù)據(jù)庫在基于因特網(wǎng)應用時，由于結(jié)構(gòu)模型等原因的限制，不能與因特網(wǎng)完全地融合，需在WEB服務器與數(shù)據(jù)庫之間加入大量的中間件，從而在無形中加大了數(shù)據(jù)庫基于網(wǎng)絡應用的難度，給數(shù)據(jù)庫在因特網(wǎng)應用帶來了新的網(wǎng)絡瓶頸，應用服務器由于與數(shù)據(jù)庫頻繁交互，其本身的效率和數(shù)據(jù)庫檢索效率易造成因特網(wǎng)應用的阻塞。非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)庫模型全部是基于因特網(wǎng)，采用WEB服務器和數(shù)據(jù)庫服務器緊密集成的方法，可以將目前傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫廠商由C/S結(jié)構(gòu)擴展來的瀏覽器/WEB服務器加應用服務器/數(shù)據(jù)庫服務的三層體系結(jié)構(gòu)，集成瀏覽器/WEB數(shù)據(jù)庫發(fā)布系統(tǒng)（B/S）的因特網(wǎng)計算結(jié)構(gòu)，使多媒體數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)成為WEB的一個重要有機組成部分，實現(xiàn)在單一平臺上融合所有多媒體數(shù)據(jù)庫和應用服務器的功能，這不僅大大減少了用戶對多媒體數(shù)據(jù)庫額外硬件、中間件和其他昂貴的集成業(yè)務的需求，而且極大地縮短了用戶開發(fā)和采用基于因特網(wǎng)應用的時間，有利于用戶把更多時間用于多媒體信息資源的開發(fā)和描述，非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)可以為系統(tǒng)建設(shè)者提供快速有效的方法實現(xiàn)基于WEB的多媒體數(shù)據(jù)庫的建立和信息檢索發(fā)布，實現(xiàn)網(wǎng)上多媒體信息檢索、在線點播、閱讀，圖書館多媒體資源聯(lián)合編目和聯(lián)合建庫。同時，利用非結(jié)構(gòu)化WEB數(shù)據(jù)庫還可以實現(xiàn)許多新的多媒體信息服務功能，如采用多媒體信息推送技術(shù)和郵件服務器功能實現(xiàn)定題服務和個性化多媒體信息服務。
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