數(shù)據(jù)庫技術(shù)最新應(yīng)用領(lǐng)域研究

崔英輝

(安徽理工大學(xué),安徽 淮南 232001)

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)庫技術(shù)已成為信息社會(huì)中對(duì)大量數(shù)據(jù)進(jìn)行組織與管理的重要技術(shù)手段及軟件技術(shù)，是網(wǎng)絡(luò)信息化管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，不管是家庭、公司或大型企業(yè)，還是政府部門，都需要使用數(shù)據(jù)庫來存儲(chǔ)信息。隨著信息時(shí)代的發(fā)展，數(shù)據(jù)庫也相應(yīng)產(chǎn)生了一些新的應(yīng)用領(lǐng)域，主要有多媒體數(shù)據(jù)庫、移動(dòng)數(shù)據(jù)庫、空間數(shù)據(jù)庫等。

1.多媒體數(shù)據(jù)庫

1.1 多媒體數(shù)據(jù)庫簡介

多媒體數(shù)據(jù)庫是數(shù)據(jù)庫技術(shù)與多媒體技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物。這類數(shù)據(jù)庫主要存儲(chǔ)與多媒體相關(guān)的數(shù)據(jù)，如聲音、圖像和視頻等數(shù)據(jù)。多媒體數(shù)據(jù)庫不是對(duì)現(xiàn)有的數(shù)據(jù)進(jìn)行界面上的包裝，而是從多媒體數(shù)據(jù)與信息本身的特性出發(fā)，考慮將其引入到數(shù)據(jù)庫中之后而帶來的有關(guān)問題。多媒體數(shù)據(jù)庫從本質(zhì)上來說，要解決三個(gè)難題。第一是信息媒體的多樣化，不僅僅是數(shù)值數(shù)據(jù)和字符數(shù)據(jù)，要擴(kuò)大到多媒體數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、組織、使用和管理。第二要解決多媒體數(shù)據(jù)集成或表現(xiàn)集成，實(shí)現(xiàn)多媒體數(shù)據(jù)之間的交叉調(diào)用和融合，集成粒度越細(xì)，多媒體一體化表現(xiàn)才越強(qiáng)，應(yīng)用的價(jià)值也才越大。第三是多媒體數(shù)據(jù)與人之間的交互性。

1.2 多媒體數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)中面臨的問題

多媒體數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)比較復(fù)雜，面臨的問題也很多，主要表現(xiàn)在以下方面。

（1）數(shù)據(jù)庫的組織和存儲(chǔ)：媒體數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量大，而且媒體間的差異也極大，從而影響數(shù)據(jù)庫的組織和存儲(chǔ)方法。

（2）媒體種類的增加：每一種多媒體數(shù)據(jù)類型除了都要有自己的一組最基本的操作和功能、適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及存取方式等外，還要有一些標(biāo)準(zhǔn)的操作，包括各種多媒體數(shù)據(jù)通用的操作及多種新類型的集成。不同媒體類型對(duì)應(yīng)不同數(shù)據(jù)處理方法，這就要求多媒體數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)能夠不斷擴(kuò)充新的媒體類型及其相應(yīng)的操作方法。

（3）數(shù)據(jù)庫的查詢問題：傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫查詢只處理精確的概念和查詢。但在多媒體數(shù)據(jù)庫中非精確匹配和相似性查詢將占相當(dāng)大的比重。提取的復(fù)合、分散，及其形象化的特點(diǎn)，注定要使數(shù)據(jù)庫不再是只通過字符進(jìn)行查詢，而應(yīng)該是通過媒體的語義進(jìn)行查詢。然而，我們卻很難了解并且正確處理多媒體的語義信息。

（4）用戶接口的支持：多媒體數(shù)據(jù)庫的用戶接口肯定不能用一個(gè)表格來描述，對(duì)于媒體的公共性質(zhì)和每一種媒體的特殊性質(zhì)，都要在用戶接口上、在查詢的過程中加以體現(xiàn)。

（5）信息的分布對(duì)多媒體數(shù)據(jù)庫體系的影響：因特網(wǎng)的迅速發(fā)展，使得網(wǎng)上的資源日益豐富，傳統(tǒng)的那種固定模式的數(shù)據(jù)庫形式已經(jīng)顯得力不從心。多媒體數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)要考慮如何從萬維網(wǎng)的信息空間中尋找信息，查詢所要的數(shù)據(jù)。

（6）處理長事務(wù)增多：傳統(tǒng)的事務(wù)一般是短小精悍的，在多媒體數(shù)據(jù)庫管理體系中也應(yīng)該盡可能采取短事務(wù)。但有些場合，短事務(wù)不能滿足需要，如從動(dòng)態(tài)視頻庫中提取并播放一段數(shù)字化影片，往往需要長達(dá)幾個(gè)小時(shí)的時(shí)間，作為良好的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，應(yīng)該保證播放過程中不會(huì)發(fā)生中斷，因此不得不增加處理長事務(wù)的能力。

（7）多媒體數(shù)據(jù)庫對(duì)服務(wù)質(zhì)量的要求：許多應(yīng)用對(duì)多媒體數(shù)據(jù)庫的傳輸、表現(xiàn)和存儲(chǔ)方式的質(zhì)量要求是不一樣的。系統(tǒng)能提供的資源也要根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行的情況進(jìn)行控制。

（8）多媒體數(shù)據(jù)管理還要考慮版本控制的問題

2.移動(dòng)數(shù)據(jù)庫

2.1 移動(dòng)數(shù)據(jù)庫概念

移動(dòng)數(shù)據(jù)庫是能夠支持移動(dòng)式計(jì)算環(huán)境的數(shù)據(jù)庫，其數(shù)據(jù)在物理上分散而邏輯上集中。與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫相比，移動(dòng)數(shù)據(jù)庫具有移動(dòng)性，位置相關(guān)性，頻繁的斷接性，網(wǎng)絡(luò)通訊的非對(duì)稱性等特征。該數(shù)據(jù)庫最大的特點(diǎn)是通過無線數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)傳的。移動(dòng)數(shù)據(jù)庫可以隨時(shí)隨地地獲取和訪問數(shù)據(jù)，為一些商務(wù)應(yīng)用和一些緊急情況帶來了很大的便利。

2.2 移動(dòng)數(shù)據(jù)庫的關(guān)鍵技術(shù)

（1）復(fù)制和緩存技術(shù)。移動(dòng)數(shù)據(jù)庫環(huán)境中，通過采用一種弱一致性服務(wù)器級(jí)復(fù)制機(jī)制，提高了響應(yīng)時(shí)間。緩存技術(shù)是通過在客戶機(jī)上緩存數(shù)據(jù)服務(wù)器上的部分?jǐn)?shù)據(jù)，降低客戶訪問數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的頻率。

（2）數(shù)據(jù)廣播技術(shù)。利用從服務(wù)器到移動(dòng)客戶機(jī)的下行帶寬遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于從移動(dòng)客戶機(jī)到服務(wù)器的上行帶寬的這種網(wǎng)絡(luò)費(fèi)對(duì)稱性，把大多數(shù)移動(dòng)用戶頻繁訪問的數(shù)據(jù)組織起來，以周期性的廣播形式提供給移動(dòng)客戶機(jī)。

（3）位置管理。移動(dòng)用戶的位置管理主要集中在兩個(gè)方面：一是如何確定移動(dòng)用戶的當(dāng)前位置，二是如何存儲(chǔ)，管理和更新位置信息?？梢圆捎靡苿?dòng)計(jì)算機(jī)都在自己的宿主服務(wù)器上作永久登記，當(dāng)它移動(dòng)到任何其它區(qū)域是，向其宿主服務(wù)器通報(bào)其當(dāng)前位置。

（4）查詢處理及優(yōu)化。在移動(dòng)數(shù)據(jù)庫環(huán)境中，由于用戶的移動(dòng)，頻繁的斷接以及用戶所處網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的多樣性，移動(dòng)查詢優(yōu)化必須采用動(dòng)態(tài)策略，以適應(yīng)不斷變化的畫境。

（5）移動(dòng)事務(wù)處理。

2.3 移動(dòng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的特征

（1）內(nèi)核結(jié)構(gòu)微小化。（2）對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的SQL支持。（3）事務(wù)管理功能的強(qiáng)化。（4）完善的數(shù)據(jù)同步機(jī)制。（5）支持串行通信，TCP/IP通信，紅外線，藍(lán)牙等多種連接協(xié)議。（6）完備的嵌入式數(shù)據(jù)庫管理功能。（7）支持Windows CE，Palm OS等多種目前流行的嵌入式操作系統(tǒng)。

2.4 移動(dòng)數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)管理

(1)數(shù)據(jù)的分布和復(fù)制。（2）事務(wù)模型。（3）查詢處理。（4）回復(fù)和容錯(cuò)。（5）移動(dòng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)。（6）基于位置的服務(wù)。（7）安全。

3.空間數(shù)據(jù)庫

3.1 空間數(shù)據(jù)庫概念

空間數(shù)據(jù)庫指的是地理信息系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)物理存儲(chǔ)介質(zhì)上存儲(chǔ)的與應(yīng)用相關(guān)的地理空間數(shù)據(jù)的總和，一般是以一系列特定結(jié)構(gòu)的文件的形式組織在存儲(chǔ)介質(zhì)之上的?？臻g數(shù)據(jù)庫的研究始于20世紀(jì) 70年代的地圖制圖與遙感圖像處理領(lǐng)域,其目的是為了有效地利用衛(wèi)星遙感資源迅速繪制出各種經(jīng)濟(jì)專題地圖。由于傳統(tǒng)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫在空間數(shù)據(jù)的表示、存儲(chǔ)、管理、檢索上存在許多缺陷，從而形成了空間數(shù)據(jù)庫這一數(shù)據(jù)庫研究領(lǐng)域。而傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)只針對(duì)簡單對(duì)象，無法有效的支持復(fù)雜對(duì)象（如圖形、圖像）。

3.2 空間數(shù)據(jù)庫的特點(diǎn)

（1）數(shù)據(jù)量龐大。

空間數(shù)據(jù)庫面向的是地學(xué)及其相關(guān)對(duì)象，而在客觀世界中它們所涉及的往往都是地球表面信息、地質(zhì)信息、大氣信息等及其復(fù)雜的現(xiàn)象和信息，所以描述這些信息的數(shù)據(jù)容量很大，容量通常達(dá)到 GB級(jí)。

（2）具有高可訪問性 。

空間信息系統(tǒng)要求具有強(qiáng)大的信息檢索和分析能力，這是建立在空間數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)上的，需要高效訪問大量數(shù)據(jù)。

（3）空間數(shù)據(jù)模型復(fù)雜

空間數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)的不是單一性質(zhì)的數(shù)據(jù)，而是涵蓋了幾乎所有與地理相關(guān)的數(shù)據(jù)類型，這些數(shù)據(jù)類型主要可以分為 3類：（1）屬性數(shù)據(jù)：與通用數(shù)據(jù)庫基本一致，主要用來描述地學(xué)現(xiàn)象的各種屬性，一般包括數(shù)字、文本、日期類型。（2）圖形圖像數(shù)據(jù)：與通用數(shù)據(jù)庫不同，空間數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中大量的數(shù)據(jù)借助于圖形圖像來描述。（3）空間關(guān)系數(shù)據(jù)：存儲(chǔ)拓?fù)潢P(guān)系的數(shù)據(jù)，通常與圖形數(shù)據(jù)是合二為一的。（4）屬性數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)聯(lián)合管理。（5）應(yīng)用范圍廣泛。

4.其他應(yīng)用領(lǐng)域數(shù)據(jù)庫

4.1 信息檢索系統(tǒng)

信息檢索就是根據(jù)用戶輸入的信息，從數(shù)據(jù)庫中查找相關(guān)的文檔或信息，并把查找的信息反饋給用戶。信息檢索領(lǐng)域和數(shù)據(jù)庫是同步發(fā)展的，它是一種典型的聯(lián)機(jī)文檔管理系統(tǒng)或者聯(lián)機(jī)圖書目錄。

4.2 分布式信息檢索

這類數(shù)據(jù)庫是隨著Internet的發(fā)展而產(chǎn)生的數(shù)據(jù)庫。它一般用于因特網(wǎng)及遠(yuǎn)距離計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中。特別是隨著電子商務(wù)的發(fā)展，這類數(shù)據(jù)庫發(fā)展更加迅猛。許多網(wǎng)絡(luò)用戶（如個(gè)人、公司或企業(yè)等）在自己的計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)信息，同時(shí)希望通過網(wǎng)絡(luò)使用發(fā)送電子郵件、文件傳輸、遠(yuǎn)程登錄方式和別人共享這些信息。分布式信息檢索滿足了這一要求。

4.3 專家決策系統(tǒng)

專家決策系統(tǒng)也是數(shù)據(jù)庫應(yīng)用的一部分。由于越來越多的數(shù)據(jù)可以聯(lián)機(jī)獲取，特別是企業(yè)通過這些數(shù)據(jù)可以對(duì)企業(yè)的發(fā)展作出更好的決策，以使企業(yè)更好地運(yùn)行。由于人工智能的發(fā)展，使得專家決策系統(tǒng)的應(yīng)用更加廣泛。

[1]湯庸.多媒體數(shù)據(jù)庫與網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用.人民郵電出版社，2000.6.

[2]吳信才.空間數(shù)據(jù)庫技術(shù).科學(xué)出版社，2009.5.

[3]劉曉強(qiáng).信息系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫技術(shù).機(jī)械工業(yè)出版社，2008.7.