1、利用主題圖實(shí)現(xiàn)城市圈電子政務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)整合模型的構(gòu)建夏立新教授、博士生導(dǎo)師 華中師范大學(xué)信息管理系,2,Contents,5 展望,4 利用主題圖實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)整合模型的構(gòu)建過程,2 利用主題圖實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)整合的可行性分析,1 問題提出的背景,3 利用主題圖實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)整合的整體思路,3,1 問題提出的背景,1.問題提出的背景： 1.1什么是城市圈？ 1.2城市圈間多電子政務(wù)系統(tǒng)間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn) 1.3利用主題圖進(jìn)行城市圈電子政務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)整合的必要性,4,1 問題提出的背景,5,1 問題提出的背景,6,1 問題提出的背景,7,1 問題提出的背景,傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)合并方法雖然可以解決異構(gòu)數(shù)據(jù)合并問題，但是無法很好解決

2、語義異構(gòu)問題，而主題圖的應(yīng)用解決了這一問題。,1.3 利用主題圖進(jìn)行城市圈電子政務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)整合 的必要性,8,2 利用主題圖實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)整合的可行性分析,2.1 數(shù)據(jù)庫(kù)與主題圖之間轉(zhuǎn)換的可行性設(shè)想 2.2 關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù) 2.3 數(shù)據(jù)庫(kù)與主題圖之間轉(zhuǎn)換的可行性分析 2.4 數(shù)據(jù)庫(kù)與主題圖之間轉(zhuǎn)換可行性的實(shí)例,9,2 利用主題圖實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)整合的可行性分析,一個(gè)結(jié)構(gòu)完整的電子政務(wù)系統(tǒng)至少應(yīng)該包括用戶層、應(yīng)用層、數(shù)據(jù)層三個(gè)層次。利用主題圖技術(shù)對(duì)多電子政務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)整合是在各政務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)層和應(yīng)用層之間增加了一個(gè)第三方主題圖索引層，如下圖所示。 在該層中首先從各RDBMS提取數(shù)據(jù)，利用主題圖構(gòu)成一個(gè)結(jié)構(gòu)化的語義

3、索引。應(yīng)用層根據(jù)用戶層的操作發(fā)出對(duì)數(shù)據(jù)的檢索請(qǐng)求，索引層首先響應(yīng)并對(duì)其進(jìn)行初步的語義檢索處理，然后根據(jù)檢索結(jié)果指向?qū)嶋H數(shù)據(jù)或者為RDBMS提供經(jīng)過數(shù)據(jù)整理和語義加工后的檢索關(guān)鍵詞，然后將最終檢索結(jié)果返回用戶層。,2.1 數(shù)據(jù)庫(kù)與主題圖之間轉(zhuǎn)換的可行性設(shè)想,10,2 利用主題圖實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)整合的可行性分析,主題圖索引層,2.1 數(shù)據(jù)庫(kù)與主題圖之間轉(zhuǎn)換的可行性設(shè)想,11,2 利用主題圖實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)整合的可行性分析,12,2 利用主題圖實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)整合的可行性分析,13,2 利用主題圖實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)整合的可行性分析,表1 單位信息,表2 職務(wù)信息,表3 員工信息,14,2 利用主題圖實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)整合的可行性分析,根據(jù)主題

4、圖TAO三要素的原理，可以對(duì)三個(gè)表格信息進(jìn)行分析，識(shí)別出數(shù)據(jù)信息中的主題(Topic)、聯(lián)系(Association)與事件(Occurrence)。將識(shí)別出的信息分別用XTM規(guī)定的元素節(jié)點(diǎn)進(jìn)行描述，生成XTM文檔，分別形成三個(gè)子主題圖。 由于主題圖具有良好的可擴(kuò)展性與可融合性，因此可以在全局模式的指導(dǎo)下，對(duì)建立的三個(gè)子主題圖進(jìn)行相似度分析，對(duì)高相似度或者一致的主題按一定規(guī)則進(jìn)行合并，把子主題圖按照自底而上的模式合并形成全局主題圖。這種方式可以方便實(shí)現(xiàn)底層數(shù)據(jù)的增、刪、修改甚至數(shù)據(jù)庫(kù)庫(kù)結(jié)構(gòu)的變化。,2.3 數(shù)據(jù)庫(kù)與主題圖之間轉(zhuǎn)換可行性的實(shí)例,15,2 利用主題圖實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)整合的可行性分析,2.3

5、 數(shù)據(jù)庫(kù)與主題圖之間轉(zhuǎn)換可行性的實(shí)例,主題圖轉(zhuǎn)換及合并,16,3 利用主題圖實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)整合的整體思路,在深入探討主題圖在知識(shí)組織、信息資源定位等方面優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上，針對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)特性，構(gòu)建基于主題圖的城市圈電子政務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)整合模型。 該模型通過對(duì)異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行逆向工程，利用ER模型及OAI技術(shù)生成相關(guān)主題圖，并利用主題圖的可融合性進(jìn)行主題圖合并，從而實(shí)現(xiàn)異地異構(gòu)電子政務(wù)系統(tǒng)間數(shù)據(jù)的整合，支持跨政府部門的業(yè)務(wù)協(xié)同，增強(qiáng)電子政務(wù)系統(tǒng)集成能力和協(xié)調(diào)能力。該方法具有計(jì)算量相對(duì)較小，經(jīng)濟(jì)成本低等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)可保證數(shù)據(jù)整合的語義性、可擴(kuò)展性和靈活性。,17,4 利用主題圖實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)整合模型的構(gòu)建過程,多系統(tǒng)間數(shù)據(jù)整

6、合的基礎(chǔ)在于對(duì)異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)的統(tǒng)一化，而對(duì)數(shù)據(jù)的交互操作是模型設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。 本模型利用OAI技術(shù)形成元數(shù)據(jù)集合，從而實(shí)現(xiàn)異構(gòu)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化；通過對(duì)各政務(wù)系統(tǒng)的DBMS分別進(jìn)行逆向工程，在元數(shù)據(jù)倉(cāng)儲(chǔ)的基礎(chǔ)上按照相關(guān)規(guī)則生成局部子主題圖并遵循一定原則進(jìn)行合并，利用生成的全局主題圖實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交互操作。,18,4 利用主題圖實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)整合模型的構(gòu)建過程,4.1 模型概述 4.2 ER模型提取 4.3 OAI元數(shù)據(jù)收割模塊 4.4 主題圖生成與合并,19,4 利用主題圖實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)整合模型的構(gòu)建過程,20,4 利用主題圖實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)整合模型的構(gòu)建過程,21,4 利用主題圖實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)整合模型的構(gòu)建過程,22,4 利用主題圖

7、實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)整合模型的構(gòu)建過程,23,4 利用主題圖實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)整合模型的構(gòu)建過程,ER Generator通過JDBC對(duì)RDBMS進(jìn)行連接以后，得到一個(gè)Connection對(duì)象，可以從這個(gè)對(duì)象獲得RDBMS的各種信息。獲取這些信息的方法都是通過ResultSetMetaDataa類和Database Metadata類實(shí)現(xiàn)，使用ResultSetMetaData獲得數(shù)據(jù)表的信息，使用Database Metadata獲得數(shù)據(jù)庫(kù)的信息，主要步驟如下： 1)建立數(shù)據(jù)庫(kù)連接 2)獲取實(shí)體屬性信息 3)獲取實(shí)體關(guān)系信息,4.2 ER模型提取,24,4 利用主題圖實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)整合模型的構(gòu)建過程,1)建立數(shù)據(jù)庫(kù)連接

8、 Class.forName(oracle.jdbc.driver.OracleDriver); String url=jdbc:oracle:thin:202.114.37.152:1521:oemrep; String user=usernm; String password=huashi; Connection conn=DriverManager.getConnection(url,user,password); 使用ResultSetMetaData類和DataBaseMetaData類，需要使用JDBC API與數(shù)據(jù)庫(kù)連接。首先加載連接數(shù)據(jù)庫(kù)的JDBC驅(qū)動(dòng)程序,然后調(diào)用java.s

9、ql包中DriverManager類的getConnection方法,獲得一個(gè)Connection對(duì)象。此Connection對(duì)象是java .sql包中接口Connection的一個(gè)實(shí)現(xiàn)，表示與該數(shù)據(jù)庫(kù)的一次連接。,4.2 ER模型提取,25,4 利用主題圖實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)整合模型的構(gòu)建過程,2)獲取實(shí)體屬性信息 Statement smt=conn.createStatement(); ResultSet rs=st.executeQuery(SELECT * FROM myTableName); ResultSetMetaData rsMetaData=rs.getMetaData(); int

10、 numberOfColumns=rsMetaData.getColumnCount(); System.out.println(resultSet MetaData column Count=+ numberOfColumns); for (int i=1;i=numberOfColumns;i+) System.out.println(column MetaData); System.out.println(column number+i); System.out.println(rsMetaData.getTableName(i); ER圖中的實(shí)體屬性是通過列（Column）來表示，根據(jù)

11、對(duì)列的讀取可以獲取實(shí)體的屬性信息。ResultSetMetaData類提供getColumns方法獲取所有數(shù)據(jù)列信息的結(jié)果集。,4.2 ER模型提取,26,4 利用主題圖實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)整合模型的構(gòu)建過程,3)獲取實(shí)體關(guān)系信息 DatabaseMetaData dbMetaData=conn.getMetaData(); ResultSet rs=dbMetaData.getImportedKeys(conn.getCatalog(),null, myTableName); while(rs.next() String fkTableName=rs.getString(FKTABLE_NAME); S

12、tring fkColumnName=rs.getString(FKCOLUMN_NAME); int fkSequence=rs.getInt(KEY_SEQ); System.out.println(getImportedKeys():fkTableName=+fkTableName); System.out.println(getImportedKeys():fkColumnName=+fkColumnName); System.out.println(getImportedKeys():fkSequence=+fkSequence); ER圖中的關(guān)系通過FK來表示，根據(jù)程序?qū)K的讀取

13、，可以獲取到實(shí)體間的關(guān)系。DatabaseMetaData類提供getImportedKeys方法得到已經(jīng)references到它表的字段。通過這個(gè)接口可以很方便的得到有關(guān)FK的信息 。,4.2 ER模型提取,27,4 利用主題圖實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)整合模型的構(gòu)建過程,由于各電子政務(wù)系統(tǒng)RDBMS中數(shù)據(jù)信息的異構(gòu)特征，該模型采用OAI元數(shù)據(jù)收割技術(shù)來進(jìn)行元數(shù)據(jù)提取。 本模型中利用OAI技術(shù)進(jìn)行跨庫(kù)元數(shù)據(jù)收割的結(jié)構(gòu)如下圖所示。該模塊由三個(gè)步驟組成： 1）首先將各系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)資源處理成數(shù)字對(duì)象存儲(chǔ)在數(shù)字倉(cāng)儲(chǔ)中，建立元數(shù)據(jù)庫(kù)，然后對(duì)元數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)化組織，從而形成數(shù)據(jù)提供者(DP，Data Provider

14、)，為OAI元數(shù)據(jù)收割提供元數(shù)據(jù)信息。 2）元數(shù)據(jù)收集。利用元數(shù)據(jù)收集器對(duì)數(shù)據(jù)提供者提供的元數(shù)據(jù)進(jìn)行收集。 3）對(duì)收集的元數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)范化處理：元數(shù)據(jù)過濾；元數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換；元數(shù)據(jù)索引。經(jīng)過上述規(guī)范化處理后形成元數(shù)據(jù)集合。,4.3 OAI元數(shù)據(jù)收割模塊,28,四 利用主題圖實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)整合模型的構(gòu)建過程,OAI元數(shù)據(jù)收割,4.3 OAI元數(shù)據(jù)收割模塊,29,4 利用主題圖實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)整合模型的構(gòu)建過程,30,4 利用主題圖實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)整合模型的構(gòu)建過程,主題圖自動(dòng)生成,4.4 主題圖生成與合并,31,4 利用主題圖實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)整合模型的構(gòu)建過程,4.4.2 主題圖合并模塊 主題圖遵循的合并原則有：當(dāng)兩個(gè)主題被合并

15、，代表同一事物的主題和聯(lián)系將被合并，并刪除重復(fù)項(xiàng)。當(dāng)兩個(gè)主題被合并，結(jié)果是一個(gè)主題，其特征元素是原來兩個(gè)元素的并集。 兩個(gè)主題滿足下列條件之一則視為描述同一概念：兩者具有一個(gè)或多個(gè)相同的主題提示符。兩者在同一范圍定義中有相同的主題提示符。它們是對(duì)同一個(gè)可尋址事物的具體化。,4.4 主題圖生成與合并,32,4 利用主題圖實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)整合模型的構(gòu)建過程,基于以上原則，本文采用類程序語言來描述在主題圖的合并采用的三種方法：主題合并；屬性合并；關(guān)聯(lián)合并。 主題合并： IF (主題a in 主題圖A)與(主題b in 主題圖B)一致 THEN 生成 (新主題c in 主題圖C) ELSE 復(fù)制(主題a in 主題圖A) into 主題圖C 復(fù)制(主題b in 主題圖B) into 主題圖C ENDIF 其中主題c應(yīng)該是與主題a和主題b一致的新主題，主題圖C是合并后的新主題圖。,4.4 主題圖生成與合并,33,4 利用主題圖實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)整合模型的構(gòu)建過程,屬性合并： IF (屬性p of 主題a)與(屬性q of 主題b)一致 THEN 生成(屬性p of 主題C) OR 生成(屬性q of 主題C) ELSEIF (屬性p of 主題a)與(屬性q of 主題b) NOT一致 THEN 生成(屬性p of 主題C)AND生成(屬性q of 主題C) ENDIF,4.4 主題圖生成與合