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—71—关系数据库存储OWL 本体方法的研究罗 军，陈 波(重庆大学计算机学院，重庆 400030)摘 要：Web 本体语言(OWL)是一种用于对本体进行语义描述语言，不仅提供强大的语义表达能力，而且能够表达机器可以理解的内容。
关系数据库在存储与管理大规模数据方面相应技术比较成熟。
针对该情况，结合两者的优势，提出一种关系数据库存储OWL 本体的存储模式，在存储大规模数据和保持语义完整性两者之间取得一个平衡点，使关系数据库存储OWL 本体既能存储海量数据，又能最大限度保持其语义完整性。
关键词：关系数据库；Web 本体语言；本体Research on Method About Relational DatabaseStoring OWL OntologyLUO Jun, CHEN Bo(College of Computer, Chongqing University, Chongqing 400030, China)【Abstract 】OWL is a language that depicts semantics of ontology. It not only provides the strong semantic expression, but presents content that computer can be understandable. In the area of storage and managing megadata, the relevant techniques of relational database are matured. In this paper, the advantages of both are fully taken. It puts forward a storage model of relational database storing OWL ontology, which means that it can achieve a balance between storing megadata and maintaining the semantic integrity that renders relational database storing OWL ontology not only can store megadata, but also maximum maintain the semantic integrity. 【Key words 】relational database; Ontology Web Language(OWL); ontology计 算 机 工 程 Computer Engineering 第36卷 第21期Vol.36 No.21 2010年11月November 2010·软件技术与数据库· 文章编号：1000—3428(2010)21—0071—02文献标识码：A中图分类号：N9451 概述OWL(Web Ontology Language)是W3C 推荐的语义网(Semantic Web)中本体描述语言的标准[1]，在表达含义和语义方面，它继承了XML 与RDF 和RDFS 的优点，以XML 为语法基础，并结合RDF 与RDFS 的丰富语义，能够表达机器可以理解的内容。
OWL 本体在关系数据库中的存储方法研究【摘要】本文给出了OWL 本体的形式化定义，对OWL 语言的抽象语法、相应的语义按照表格的方式予以说明。
本章的核心内容是OWL 本体在关系型数据库中的存储方法，设计了映射转化后的关系数据库中的基本表的结构，最后对OWL 语言中的类、数据类型属性、对象属性和个体的映射规则进行了规范说明。
【关键词】OWL 本体关系数据库存储方法1OWL 本体的形式化定义一个本体的形式化定义为{I，OP，OPE，DP，DPE，C CE, DT, DR, a, It, F},可以看出，一个本体包括以下部分：I表示个体的集合，集合中的每个个体都可能是一个抽象或具体域个体；0P表示一个对象属性；OPE表示一个对象属性的表达式；DP表示数据属性；DPE表示数据属性的表达式；C表示一个类；CE表示一个类的表达式；DT表示一个数据类型；DR 表示数据范围；a 表示一个个体；It 表示文本；F表示约束面。
OWL本体的完全语法规则（即OWL抽象语法以及对应的语义）包括键公理、类描述、类描述公理、对象属性公理、数据属性公理、断言。
1.1类描述OWL 本体的类描述语法规则如图1 所示。
1.2类描述公理OWL 本体的类描述公理语法规则如图2 所示。
1.3对象属性描述公理OWL 本体的对象属性描述公理语法规则如图3 所示。
1.4断言OWL 本体的断言公理语法规则如图4 所示。
2本体在关系数据库中的存储规则将OWL 本体存储在关系型数据库中，即将OWL 本体转化成关系型数据库中的表。
将本体转化为关系型数据库可以分为两部分来看，外层表示将本体转化为关系型数据库。
其中，本体是源，关系数据库是目标；在内层，本体模型按预先设计好的规则映射成为关系模型。
这一过程中，本体和本体模型保持一致，关系模型和关系型数据库保持一致，而映射按照预先设计好的规则对应转化这一动作。
在现有的映射转化方法基础上，得到改进的映射转化方法，关系型数据库中的主要表结构如图5 所示。
一种OWL本体进化方法
高俊杰;邓贵仕
【期刊名称】《计算机应用研究》
【年(卷),期】2009(026)007
【摘要】针对从关系数据库模式学习所得的OWL本体大都是轻量级的,其概念层
次结构过于扁平,很难被直接用于实际的本体应用,提出一种新颖的OWL本体进化
方法.其通过形式概念分析对已有轻量级OWL本体进行概念聚类,根据概念等同度、概念包含度计算,自动提出丰富、修改本体概念语义关系的建议,从而辅助设计者实
现本体进化.该方法将FCA与相似度计算结合使用,既发挥FCA语义强度较高的特点,又发挥相似度计算执行效率高且容易实现的特点;同时,规避了相似度计算语义强度较低与FCA实现较为困难且执行效率较低的不足.一个实例结果的评估证实了该方法的有效性.
【总页数】4页(P2564-2567)
【作者】高俊杰;邓贵仕
【作者单位】大连理工大学,系统工程研究所,辽宁,大连,116024;大连理工大学,系统工程研究所,辽宁,大连,116024
【正文语种】中文
【中图分类】TP391
【相关文献】
1.一种将关系数据库转换为OWL本体的方法 [J], 丁岚;贾琦
2.一种基于规则的OWL-S本体语法一致性维护方法 [J], 鲍爱华;张维明;袁金平;姚莉
3.一种基于扩展Owl-S本体的Web服务质量度量及评价方法的研究 [J], 周敏;张为群;林已杰;石莹
4.基于变化生成图的OWL本体协同进化方法研究 [J], 鲍爱华;姚莉;张维明
5.一种基于OWL-S领域本体的Web服务语义标注方法研究 [J], 李建新;柯钢;杨怀德
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目前这种结构的万维网，很像一本地图做得很差的地理书，我们对于Web 中可以使用的文档和服务的了解，都是基于关键字搜索的，同时还需要灵活地使用文档的链接和使用模式。
如果没有强有力的工具的支持，这么大规模的数据是很难管理的，为了能够给Web绘制出更为详实的地图，计算代理需要对于网络上可用资源的内容和能力做一个机器能够读得懂的描述。
这些描述是人类能够读得懂的信息的扩展。
OWL，这种本体描述语言，可以用来描述Web文档和应用中内在的类和关系。
这篇文章解释了OWL语言的使用：通过定义类以及类的属性来形式化某个领域；定义个体并说明它们之间的属性；在OWL语言的形式化语义允许的层次上，对类和个体进行推理。
本文的各章节间是按照类、属性、个体的集合的定义给出来的，从最简单的概念开始，逐渐过渡到更为复杂的概念。
本文档的状态本文档已被W3C成员及其他相关方面审阅，并已被W3C总监（W3C Director）批准为W3C推荐标准（W3C Recommendation）。
W3C制定推荐标准的任务是使之受到关注，并促使其被广泛应用。
这将增强Web的功能性与互操作性。
本文档是W3C关于Web本体语言OWL的推荐标准的六个部分之一。
它已经被Web 本体工作小组(小组章程) 作为W3C语义Web行动 (行动声明) 的一部分于2004年2月10日发布。
本文档的早期版本中所描述的关于OWL的设计已被广泛评阅，并已满足工作小组的技术需求。
工作小组充分考虑所有收到的意见，并做了必要的修改。
本文档自从候选推荐标准版本以来的所有修改都在文后的变更日志中。
欢迎通过public-webont-comments@ (历史存档)提出您的意见，也可以通过www-rdf-logic@ (mailto:www-rdf-logic@)(历史存档) 参与相关技术的讨论。
可以访问到有关实现的一个列表。
W3C维护着一个与这些工作相关的专利声明的目录。
这节描述了本文档在发布时的状态。
一种在关系型数据库中存储OWL对象的方法
王巍;闫新庆;李文锋;陈定方
【期刊名称】《微计算机信息》
【年(卷),期】2006(022)030
【摘要】本为在调查了几种在关系型数据库中存储OWL和RDF对象的方法的基础上,分析了每种方法的不足,提出了一种新的方法,即把每类对象和属性的实例存储在数据库单独的表中,使用数据库中的视图来表示对象之间的关系.我们也实现了一个Java程序来实现描述逻辑推理器的功能,把用户输入的一阶谓词逻辑查询转换成为关系型数据库的SQL语句.实验证明,本方法适用于中等数量的OWL对象的存储.【总页数】3页(P156-158)
【作者】王巍;闫新庆;李文锋;陈定方
【作者单位】467000,河南省平顶山学院计算机系;430070,湖北武汉市武汉理工大学;430070,湖北武汉市武汉理工大学;430070,湖北武汉市武汉理工大学
【正文语种】中文
【中图分类】TP312
【相关文献】
bVIEW中实现Oracle大对象数据存储的一种方法 [J], 孙熙文;王友钊
2.一种在关系型数据库中存储OWL对象的方法 [J], 王巍;闫新庆;李文锋;陈定方
3.面向对象数据库中对象存储的一种方法 [J], 张文东;邱晓凤;侯飞
4.基于对象关系型数据库的IFC存储模型 [J], 张迪;刘华;李航
5.应用对象关系型数据库存储GIS数据 [J], 罗忠文
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从关系数据库学习OWL本体的方法
摘要：提出了一种从关系数据库半自动学习OWL本体的方法。
该方法在形式化表示关系数据库模式和OWL本体的基础上，遵循从关系数据库模式到OWL本体的一组通用映射方法和规则，并基于Java 2平台实现了原型工具OntoLearner。
利用OntoLearner进行的典型案例研究表明了该方法的有效性。
关键词：本体学习；关系数据库模式；本体工程；OWL；语义Web 本体是语义Web的关键使能技术。
使用现有本体编辑器手工开发本体是一项冗长而繁琐的工作，极易导致知识获取的瓶颈，所以本体学习[1]技术应运而生。
它极大地简化了本体的构建，满足了语义Web对于快速简便构造本体的需求，在语义Web中起到了杠杆的作用。
关系数据库是基于Web的数据密集型应用的主要信息源，数据库模式中隐含着领域知识。
因此，从关系数据库学习出的OWL本体更适合于数据密集型Web应用的需要。
本文在形式化表示关系数据库模式和OWL本体的基础上，介绍了一种从关系数据库半自动学习OWL本体的方法，设计出一套通用的映射方法和规则，并基于Java 2平台实现了原型工具OntoLearner。
1 关系数据库模式关系数据库模型是以集合论中的关系(relation)概念为基础发展起来的数据模型[2]。
为了便于形式化描述本体学习方法中的映射规则，这里给出了关系数据库模式的形式化定义（符合3NF）。
定义1：一个关系数据库模式S=(L，pkey，unique，notnull，fkey，subof，fdependency)是七元组，其中： 2 OWL本体本体是一组描述某领域内概念及其属性以及概念间关系的词汇和公理的集合。
W3C在2004年2月发布了标准化的Web 本体语言OWL[3]。
这里给出OWL DL本体的形式化定义。
定义3：一个OWL DL本体O=(Cept，Axiom)是二元组，其中： (1)标识符集Cept=CID∪DPID∪OPID∪DTID是一个有限集，由两两不相交的集合组成：①一个类（class）标识符集CID；②一个数据类型属性(datatype property)标识符集DPID；③一个对象属性（object property）标识符集OPID；④一个数据类型（data type）标识符集DTID，每个数据类型标识符是OWL 本体中使用的预定义XML Schema数据类型标识符。
(2)公理集Axiom=CAxiom∪PAxiom 是一个有限集，由两两不相交的集合组成：①一个类公理（class axiom）集CAxiom，包含本体中定义的所有类公理；②一个属性公理（property axiom）集PAxiom，包含本体中定义的所有属性公理。
3 从关系数据库学习OWL本体的方法从关系数据库学习OWL 本体的可行性基于以下事实：运用数据库逆向工程方法可从关系数据库模式中提取ER模式[4]；ER模式可语义保持地转换成OWL本体[5-6]。
因此，本文针对现有本体学习方法和工具的不足，提出了一种从关系数据库学习OWL本体的方法，该方法分为关系数据库的逆向工程和从关系数据库模式到OWL本体的映射两部分。
3.1 关系数据库的逆向工程数据库逆向工程DBRE(Database Reverse Engineering)指的是从物理数据库恢复数据库逻辑和概念模式，一般分成两个互相独立的阶段：数据结构的提取和概念化。
在研究和分析数据库逆向工程现有理论和方法的基础上，本文制定了一套适合本体学习工程环境的较完备的逆向工程方法。
3.2 从关系数据库模式到OWL本体的映射为了形式化表示从关系数据库模式到OWL本体的映射规则，需要预先定义以下辅助函数： (1)IS(x)：布尔函数。
若x（表达式）成立，则IS(x)=True；否则IS(x)=False。
(2)idMap(ID)：将关系数据库模式中的关系名和属性名映射为OWL本体中的同名标识符。
即若ID是关系数据库模式中的关系名和属性名，则idMap(ID)=ID∈CID∪DPID∪OPID。
(3)dtMap(DT)：将关系数据库模式中的数据类型名映射为OWL本体中使用的数据类型（XML Schema数据类型）标识符。
即若DT是关系数据库模式中的数据类型名，则dtMap(DT)=DType∈DTID。
3.2.1 属性公理的生成规则规则1 将关系数据库模式中关系的非外键属性及其相应的预定义数据类型映射为OWL 本体中以关系对应类为定义域的数据类型属性及其相应的预定义XML Schema数据类型。
形式化表示为： 3.2.3 类关系的启发式规则规则11 如果两个实体关系的主键之间存在包含
依赖关系，则这两个关系对应的OWL本体中的两个类之间存在父类和子类的关系。
形式化表示为： 3.3 OntoLearner设计思想本体学习工具OntoLearner的体系结构。
基于OntoLearner，本体学习的过程由下面三个子过程组成：
(1)关系数据库的逆向工程。
使用逆向工程的方法从关系数据库中获取规范化至3NF的数据库模式信息，明确数据源的语义； (2)从关系数据库模式到OWL本体的映射。
以提取出的关系数据库模式（3NF）作为输入，按照一组通用的启发式规则实现从关系数据库模式到OWL本体的映射，并以可视化的方式显示； (3)利用现有本体工程工具对生成的OWL本体进行精炼、评估和验证。
4 实例使用MS SQL Server 2000创建一个包含大学基本信息情况的关系数据库University，并插入实例数据。
利用OntoLearner对该数据库进行本体学习，运行结果。
语义Web研究的重点就是如何把信息表示为计算机能够理解和处理的形式，即带有语义。
本体在创建这种机器可理解和处理的Web内容中扮演着关键的角色。
由于关系数据库是本体学习重要的知识源，所以研究从关系数据库学习OWL本体的方法，对数据密集型Web站点向语义Web迁移、动态Web页语义标注、构建新一代信息管理基础结构等均具有重要的现实意义。
