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元數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)

摘　要: 元數(shù)據(jù)就是描述數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)，隨著信息技術的快速向前發(fā)展,元數(shù)據(jù)在地理空間信息資源共享過程中起著關鍵的作用。元數(shù)據(jù)有自己的標準，這個標準的主要作用是介紹了元數(shù)據(jù)的組成元素和分類應用，提出了一些元數(shù)據(jù)建庫的基本原則，并且給出了基于XML格式的元數(shù)據(jù)管理的設計方案。本文主要是研究元數(shù)據(jù)的管理和標準，并根據(jù)此標準實現(xiàn)了元數(shù)據(jù)的建庫、編輯、導入導出、查詢和目錄關聯(lián)管理的功能。

關鍵詞：元數(shù)據(jù)； 標準； XML

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

目錄

1.概述... 2

2.元數(shù)據(jù)的標準... 2

3.建立元數(shù)據(jù)庫... 3

4.系統(tǒng)體系結構設計... 4

5.關鍵技術與現(xiàn)實方案... 5

5.1Tree控件與XML相互轉化... 5

5.2 Oracle與XML相互轉化... 7

6.總結... 8

參考文獻：... 8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.概述

隨著信息技術的快速發(fā)展，空間數(shù)據(jù)也在不斷的增多，并且變得非常復雜，對空間數(shù)據(jù)的管理變得更加的重要和困難。因為人們需要對所使用的空間數(shù)據(jù)進行分析和做不同的處理，例如查詢、計算和查看等等。但是面對網(wǎng)絡中分布的海里空間數(shù)據(jù)，我們應該怎樣查詢這些數(shù)據(jù)，我們又該如何很好的利用這些數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)本身的意義可能不是那么明顯。解決這些問題已經非常的急迫和重要，不然大量的空間數(shù)據(jù)信息就不能派上用場，或者是浪費大量的時間來管理和查詢這些空間數(shù)據(jù)。

元數(shù)據(jù)就是為了描述數(shù)據(jù)信息而誕生的，元數(shù)據(jù)通常來講就是描述“數(shù)據(jù)”的數(shù)據(jù)。由于空間數(shù)據(jù)復雜，用元數(shù)據(jù)來描述空間數(shù)據(jù)，可以大大提高管理和利用空間數(shù)據(jù)的效率，讓抽象的空間數(shù)據(jù)變得具體化，對于空間數(shù)據(jù)的利用也更加的準確和方便，對于空間數(shù)據(jù)的管理也更加的規(guī)范化，當然管理的手段就更加豐富。描述空間數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)我們稱為空間元數(shù)據(jù)，元數(shù)據(jù)的應用當然不僅僅在空間數(shù)據(jù)方面，只是在空間數(shù)據(jù)應用更加的貼切�？臻g元數(shù)據(jù)是對空間數(shù)據(jù)進行描述的數(shù)據(jù)，它以結構化的形式描述了地理數(shù)據(jù)集的內容、質量、表示方式、空間參考、管理方式以及數(shù)據(jù)集的其他特征。它不僅可以提供對空間信息數(shù)據(jù)的搜索、導航,而且便于數(shù)據(jù)的轉換、維護、理解和使用。它是實現(xiàn)地理空間信息共享的基礎,是數(shù)字地球的重要技術支撐條件之一。建立一套空間元數(shù)據(jù)管理系統(tǒng),提供對元數(shù)據(jù)的采集、管理、維護與網(wǎng)絡發(fā)布,是元數(shù)據(jù)項目實施的當務之急。

對于元數(shù)據(jù)的管理是本文重點介紹的內容，主要的內容包括元數(shù)據(jù)的標準、元數(shù)據(jù)庫的建立、從XML格式的元數(shù)據(jù)導入數(shù)據(jù)庫中、從數(shù)據(jù)庫中導出數(shù)據(jù)為XML格式、元數(shù)據(jù)的目錄關聯(lián)管理、元數(shù)據(jù)的檢索以及元數(shù)據(jù)的編輯等。

 

2.元數(shù)據(jù)的標準

元數(shù)據(jù)由描述數(shù)據(jù)特征的元素組成�？臻g元數(shù)據(jù)標準一般都包括這么幾個部分:表示方法的說明、構成元數(shù)據(jù)的元素分類及定義(元數(shù)據(jù)字典) 、按層次關系的元素組織(元數(shù)據(jù)模式) 、元數(shù)據(jù)擴展方法與專用標準定義。本文討論一個具體的元數(shù)據(jù)標準，對于上面提到的幾個部分都有體現(xiàn)。本標準規(guī)定了8個必選元數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)集名稱、數(shù)據(jù)集出版日期、數(shù)據(jù)集摘要、數(shù)據(jù)集負責方、關鍵詞、數(shù)據(jù)集分類、數(shù)據(jù)志說明和元數(shù)據(jù)標識）和3個可選元數(shù)據(jù)，用以描述空間數(shù)據(jù)的標識、內容、管理等信息。元數(shù)據(jù)模式有一個xsd文件所定義，主要描述了對元數(shù)據(jù)的一些約束和層次關系。

在元數(shù)據(jù)標準里面涉及到一些專業(yè)術語，為了更加清楚的理解元數(shù)據(jù)以及元數(shù)據(jù)標準，我們需要先了解一下這些術語。

元數(shù)據(jù)元素（metadata element）：元數(shù)據(jù)的基本單元，用以描述空間數(shù)據(jù)的某個特性。

元數(shù)據(jù)實體 （metadata entity）：一組說明空間數(shù)據(jù)相關特性的元數(shù)據(jù)元素。

數(shù)據(jù)集（dataset）：可標識的數(shù)據(jù)集合。

了解了什么事元數(shù)據(jù)的標準了就需要知道怎么利用這個標準，這個標準其實就是我們建立元數(shù)據(jù)庫的參考，我們必須嚴格按照標準的定義來建立元數(shù)據(jù)庫，包括它定義的數(shù)據(jù)之間的關系和每一條數(shù)據(jù)的約束，數(shù)據(jù)之間的關系主要是指主鍵和外鍵的關系，而約束主要指的是對每一條數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)類型和范圍的約束。

3.建立元數(shù)據(jù)庫

元數(shù)據(jù)庫指的就是存放元數(shù)據(jù)信息的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，可以用任何的關系數(shù)據(jù)庫來建立。作為本文的一個實際項目案例，我采用的是Oracle 10g。采用Oracle數(shù)據(jù)庫有一個需要解決的問題就是：Oracle建立數(shù)據(jù)庫需要用專門的工具（也可以用命令，但是也很復雜），我希望的是通過程序就完全能夠做到，用戶可以在本系統(tǒng)上就能輕松的完成從建庫到管理等功能。SqlServer能夠通過簡單的Sql語句（調用執(zhí)行Sql語句的接口）就能建立，Oracle不能這么輕松的完成。為了簡化程序功能，我采用一種巧妙的方法來實現(xiàn)：就是在已存在的Oracle數(shù)據(jù)庫實例上面，用數(shù)據(jù)庫的名字作為所有的表的前綴，后面就跟著具體的表名（具體表名就是這種格式：xxx_xxxxx）。這對用戶來說是完全透明的，只是我們用程序在后臺處理好就可以了。

在介紹元數(shù)據(jù)標準里面說道，建立元數(shù)據(jù)庫必須嚴格按照元數(shù)據(jù)定義的標準來建立。而且元數(shù)據(jù)標準的定義是一個XML格式的文件，后綴名是.xsd，也稱它為XML模式定義文件，就是約束XML文件，使XML的格式更加規(guī)范。這個元數(shù)據(jù)標準文件里面有我們建立元數(shù)據(jù)庫的所有信息，包括數(shù)據(jù)庫的各個表名、各個表的主鍵和外鍵、各個表的字段類型和字段名稱等。

要通過元數(shù)據(jù)標準文件建立元數(shù)據(jù)庫，第一步需要做的是解析這個元數(shù)據(jù)標準文件。因為xsd文件時一個標準的格式定義，所以解析它不是很困難。這里推薦兩種解析方案，第一種相對來說比較簡單，利用微軟的一個解析xsd的工具，它會自動生成一個文件（C#的代碼文件），其實它生成的就是一個數(shù)據(jù)集（這個數(shù)據(jù)集是指的C#里面的數(shù)據(jù)集，專門用于管理數(shù)據(jù)集合，可以是一張物理表，也可以是多張表，而且它可以維護數(shù)據(jù)表之間的關系）。這個方案的好處是不用寫一行代碼就可以擁有一個完整的數(shù)據(jù)集來解析這個標準文件，而且這個數(shù)據(jù)集在以后管理一條元數(shù)據(jù)時非常方便。第二種方案就是完全按照個人的思路，把它當成普通的XML格式文件，讀入并自己分析他們之間的關系，可以專門寫一個這樣的解析類，同樣可以達到上面一樣的效果，只是程序相對來說比較復雜，而且維護元數(shù)據(jù)的時候還需要自己專門寫處理類。但是它的好處也是顯而易見的，就是更加靈活，怎樣解析完全由自己掌控，只要自己寫的解析類沒有bug，這種解析方案還是很不錯的。本系統(tǒng)采用的是第一種方案，因為這樣可以節(jié)約大量的時間，當然程序穩(wěn)定性也會更加好。具體怎樣利用微軟的那個代碼生成工具可以在google上收索，而且操作也是相對簡單的。

 

4. 系統(tǒng)體系結構設計

本系統(tǒng)包含有元數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、元數(shù)據(jù)建庫和管理系統(tǒng)、基礎數(shù)據(jù)庫目錄查詢系統(tǒng)。實現(xiàn)本系統(tǒng)時，通過元數(shù)據(jù)編輯器，元數(shù)據(jù)管理工具（元數(shù)據(jù)服務配置管理工具、元數(shù)據(jù)導入導出工具、目錄管理工具）、元數(shù)據(jù)服務器、元數(shù)據(jù)查詢系統(tǒng)提供相應的功能和服務。

元數(shù)據(jù)管理詳細系統(tǒng)結構功能圖如下所示：

 

1）元數(shù)據(jù)編輯：負責元數(shù)據(jù)信息的采集，各種元數(shù)據(jù)的操作。

2）元數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建：元數(shù)據(jù)庫用于存儲元數(shù)據(jù)，所以就是創(chuàng)建存儲元數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫。

3）元數(shù)據(jù)轉換：負責在Oracle數(shù)據(jù)庫與XML格式文件相互轉化。

4）元數(shù)據(jù)目錄關聯(lián)：負責建立目錄與元數(shù)據(jù)之間的關聯(lián)關系，這樣就可以通過目錄來查看元數(shù)據(jù)信息，也可以更好的對元數(shù)據(jù)進行分類管理。

5）元數(shù)據(jù)查詢系統(tǒng)：實現(xiàn)對元數(shù)據(jù)統(tǒng)一查詢。在元數(shù)據(jù)查詢子系統(tǒng)中用戶可以通過目錄結構查詢元數(shù)據(jù)，也可以通過關鍵詞查詢元數(shù)據(jù)。

6）顯示元數(shù)據(jù)的詳細信息：由于元數(shù)據(jù)的內容多，而且每一條元數(shù)據(jù)的格式可能不完全相同，所以單獨用一個模塊來展示一條元數(shù)據(jù)的詳細信息。

5.關鍵技術與現(xiàn)實方案

本系統(tǒng)采用的C#的WinForm工程實現(xiàn)的，所以以下所有技術的實現(xiàn)都是采用的C#語言。

5.1Tree控件與XML相互轉化

Tree控件就是常說的樹形控件，因為它的結構很像樹。Tree控件和XML格式上很相似，都有遞歸的思想在里面，所以它們之間可以通過程序相互轉化，程序中也會用到遞歸的思想。具體請參考下面的代碼，有詳細的注釋。

（1）XML向Tree轉化

 

 

XMLToTree(

);






;

;
74
75 n = n.Parent;
76
77 }
78
79 }
80
81 }
82
83 }
84
85 }

 

（2）Tree向XML轉化

 

TreeToXML(AdvTree advTree,
);
,, );
);

).Nodes, (XmlElement)xnRoot, strXmlFilePath);
46
47 }

 

5.2 Oracle與XML相互轉化

XML格式的元數(shù)據(jù)是元數(shù)據(jù)的一種主要來源，把XML格式的元數(shù)據(jù)導入數(shù)據(jù)庫是所有工作的前提，也是很重要的一個功能。同樣把Oracle中的數(shù)據(jù)導出為XML格式有著同樣的意義。下面實現(xiàn)這兩個功能的具體代碼，用到了上面提到的數(shù)據(jù)集（通過微軟工具自動生成的NewDataSet數(shù)據(jù)集，管理有關一條元數(shù)據(jù)的15張表）。

（1）從Oracle中導出數(shù)據(jù)到XML文件中

 

ExportXmlFromOracle(+ strDatabaseName + ;
strMdid = odr[
+ strMdid + );
38
39 }
40
41 }

 

 

（2）導入XML中的數(shù)據(jù)到Oracle中

 

 

ImportXmlToOracle((System.Data.DataTable dt ;
+ dt.TableName;
]);
(dt.Rows.Count > + dt.TableName;
+ strTableName;
]);
33 OracleCommandBuilder builder = new OracleCommandBuilder(oda);
34 oda.Fill(ds);
35 oda.Update(dt);
36 }
37 }
38 }

 

6.總結

本文詳解介紹了元數(shù)據(jù)的相關概念以及應用，對于元數(shù)據(jù)本身的管理是本文介紹的重點，，元數(shù)據(jù)的管理同其他普通數(shù)據(jù)的管理有著相似也有特殊的地方。本文介紹的元數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)能夠很好很方便的管理元數(shù)據(jù)，讓元數(shù)據(jù)發(fā)揮更加重要的作用。元數(shù)據(jù)的組織、存儲、表達、傳輸、查詢、管理等是元數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)實現(xiàn)時必須考慮的一些問題。在將來的工作中,要結合信息技術領域的新進展,對元數(shù)據(jù)庫機制進一步完善,并在面向網(wǎng)絡的大型地理信息系統(tǒng)中發(fā)揮支柱作用。

參考文獻：

[1] 中國21世紀議程管理中心. 中國地理信息元數(shù)據(jù)標準研究[ C ].北京:科學出版社, 1999.

  本文關鍵詞：數(shù)據(jù)管理，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：162855