數據庫支持的RDF(S)構建與存儲方法研究.pdf

1、語義Web是當前Web的延伸，它賦予Web資源機器可理解的語義，從而使計算機能夠更好地與人協同工作。語義Web的核心是通過為Web資源添加能夠被計算機理解的語義元數據，從而使整個Web成為一個通用的信息交換媒介。資源描述框架RDF及其模式RDF Schema(統(tǒng)稱為RDF(S))是語義Web資源標注的推薦標準。RDF(S)在語義Web中發(fā)揮著至關重要的作用，有關RDF(S)的研究引起了人們的廣泛關注。
　　語義Web的實現很大程度

2、上依賴于RDF(S)數據的管理，包括構建、存儲以及查詢等。從構建的角度來看，當前許多應用領域包含大量有價值的信息資源，為了使語義Web應用程序能夠訪問和處理領域信息并實現已有系統(tǒng)中信息的重用和共享，如何從已有的領域數據資源來構建RDF(S)成為了語義Web領域中的一個研究熱點。從存儲的角度來看，隨著語義Web的發(fā)展，應用領域出現了越來越多規(guī)模龐大的RDF(S)數據，如何有效地存儲進而使用這些資源已變得越來越重要。數據庫是當今許多應用領域

3、存儲和管理數據資源的主要形式，因此利用數據庫技術支持RDF(S)數據的存儲也就成為語義Web領域一個重要的研究內容。從查詢的角度來看，隨著RDF(S)數據的大量涌現，如何有效地查詢大規(guī)模RDF(S)數據集引起了越來越廣泛的關注。當前大部分現有的RDF(S)管理工具（例如Jena和Sesame等）都采用關系數據庫系統(tǒng)來管理RDF(S)數據，這樣就可以利用關系數據庫成熟的數據查詢和優(yōu)化技術來達到有效查詢RDF(S)數據集的目的。但是應當注意

4、到，RDF(S)的標準查詢語言是SPARQL，而關系數據庫的標準查詢語言是SQL，因此，研究基于SPARQL到SQL查詢轉換的RDF(S)查詢方法也成為了RDF(S)數據管理領域一個重要的研究問題。
　　近年來國內外已有許多工作致力于RDF(S)數據管理相關的構建、存儲和查詢技術方面的研究。應當看到的是，現有的RDF(S)數據管理技術在現實應用中常常面臨難以滿足應用需要的挑戰(zhàn)，對它們的完善和研究實際上一直都在進行著，如此才促進了它

5、們的進步和發(fā)展。為此，本文深入系統(tǒng)地研究了RDF(S)數據管理相關的構建、存儲和查詢問題，提出了一個RDF(S)從構建到存儲以及查詢的完整框架，給出了具體的解決方案和實現方法。具體研究內容主要包括以下幾個方面:
　　(1)針對RDF(S)構建問題，提出了一種基于UML類圖的RDF(S)完整構建方法。統(tǒng)一建模語言UML(Unified Modeling Language)已經成為了業(yè)界公認的建模標準，同時UML類圖也被常用于數據庫建

6、模。因此，從已有UML數據源中抽取知識來構建RDF(S)成為了語義Web進行知識管理的重要手段。為此，本文首先給出了UML和RDF(S)的形式化定義;然后，通過深入比較和分析UML和RDF(S)的特點，提出了從UML到RDF(S)的構建方法，給出了詳細的構建規(guī)則，提供了相應的構建實例，并對方法進行了分析和討論;最后，基于提出的構建方法，實現了相應的自動構建原型系統(tǒng)，通過實驗進一步驗證了構建方法和原型系統(tǒng)的可行性。
　　(2)針對R

7、DF(S)存儲問題，提出了一種基于關系數據庫的RDF(S)多元存儲模式。首先，通過深入分析RDF(S)數據和模式語義信息的特點，提出了RDF(S)在關系數據庫中的總體存儲框架;然后，給出了詳細的存儲規(guī)則以及存儲算法，提供了相應的存儲實例，并證明了存儲方法的正確性;最后，基于提出的存儲方法，實現了相應的自動存儲原型系統(tǒng)，通過實驗進一步驗證了存儲方法和原型系統(tǒng)的可行性，并與已有的方法進行了對比分析。
　　(3)針對RDF(S)查詢問題

8、，提出了一種基于SPARQL到SQL查詢轉換的RDF(S)查詢方法。首先，深入研究了RDF標準查詢語言SPARQL的查詢機制，重點研究了SPARQL圖模式到SQL的查詢轉換，構建了基于圖模式的SPARQL結構樹，并對結構樹進行先序遍歷進而根據遍歷節(jié)點內容的不同給出不同的轉換算法;然后，在此基礎上，提出了將SPARQL查詢轉換到SQL查詢的方法;最后，根據提出的方法，建立了SPARQLtoSQL實驗系統(tǒng)，對實驗結果進行了分析，證明了實驗系