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非結構化WEB數(shù)據(jù)庫與圖書館多媒體信息資源的組織利用論文
【內容提要】針對傳統(tǒng)關系數(shù)據(jù)庫在處理非結構化多媒體WEB信息中所存在的問題，結合圖書館多媒體數(shù)據(jù)庫的特點及特定技術要求，介紹了非結構化WEB數(shù)據(jù)庫的技術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
【關鍵詞】非結構化WEB數(shù)據(jù)庫/多媒體/信息資源/組織利用/關系數(shù)據(jù)庫
【正文】
1 非結構化WEB數(shù)據(jù)庫簡介
非結構化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成的基于INTERNET、INTRANET的數(shù)據(jù)庫，用它不僅可以處理結構化數(shù)據(jù)（如數(shù)字、符號等信息）而且更適合處理非結構化數(shù)據(jù)（全文文本、圖象、聲音、影視、超媒體等信息）并在互聯(lián)網上發(fā)布。非結構化WEB數(shù)據(jù)庫主要是針對非結構化數(shù)據(jù)而產生的，與以往流行的關系數(shù)據(jù)庫相比，其最大區(qū)別在于它突破了關系數(shù)據(jù)庫結構定義不易改變和數(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）和非結構化信息（包括各種多媒體信息）中有著傳統(tǒng)關系型數(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、存儲并構成WEB數(shù)據(jù)庫提供給用戶網上使用，技術要求很高。
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，結構上的差異大，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的新要求：
（1） 多媒體數(shù)據(jù)庫元數(shù)據(jù)存儲技術要求
我們知道音頻、圖象、視頻等多媒體信息數(shù)據(jù)是非結構化的，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鍵。多媒體數(shù)據(jù)庫元數(shù)據(jù)存儲技術要求包括：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要求。
（2） 多媒體數(shù)據(jù)庫結構字段設計與數(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，并且對于檢索結果的需求也側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絡瀏覽器以多媒體電子文檔的方式（B/S）傳輸給網上用戶。也要求利用多媒體WEB傳輸技術，向用戶提供主動的特定多媒體信息的推送服務。
3 非結構化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)結構，滿足多種類型館藏多媒體數(shù)據(jù)結構組織
根據(jù)非結構化多媒體數(shù)據(jù)信息的特殊性，非結構化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)結構化關系數(shù)據(jù)庫對于信息采取定長和結構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構化或任意格式的字段，從而突破了關系數(shù)據(jù)庫非常嚴格的表結構，解決了關系數(shù)據(jù)庫模型過于簡單，不便于表達復雜嵌套的問題。非結構化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)關系數(shù)據(jù)庫相同之處是非結構化WEB數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)結構也是建立在二維表的基礎之上的，但它與關系數(shù)據(jù)庫不同的是：（1）非結構化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）非結構化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，解決了非結構化多媒體數(shù)據(jù)結構復雜、可能存在重復字段和多個嵌套子字段的問題。（3）非結構化WEB數(shù)據(jù)庫一個字段可以存放關系數(shù)據(jù)庫的一張表，它可以在一張表中壓縮關系數(shù)據(jù)庫中一對多的關系，因此利用非結構化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，支持基于廣域網的海量多媒體信息存儲和管理是非結構化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非結構化數(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，關系數(shù)據(jù)庫檢索能力也受到很大限制。非結構化WEB數(shù)據(jù)庫由于有著靈活的數(shù)據(jù)結構，在其底層存儲機制變革的基礎上，采用先進的索引倒排擋技術，使它支持的索引方式比關系數(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。配合非結構化數(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非結構化數(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、相關檢索、集合檢索、媒體特征檢索等等大量關系數(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)多媒體網絡信息發(fā)布與多種服務功能
關系數(shù)據(jù)庫在基于因特網應用時，由于結構模型等原因的限制，不能與因特網完全地融合，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)庫基于網絡應用的難度，給數(shù)據(jù)庫在因特網應用帶來了新的網絡瓶頸，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應用的阻塞。非結構化數(shù)據(jù)庫模型全部是基于因特網，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結構擴展來的瀏覽器/WEB服務器加應用服務器/數(shù)據(jù)庫服務的三層體系結構，集成瀏覽器/WEB數(shù)據(jù)庫發(fā)布系統(tǒng)（B/S）的因特網計算結構，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，非結構化數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)可以為系統(tǒng)建設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，利用非結構化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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