數據庫技術最新應用領域研究

崔英輝

(安徽理工大學,安徽 淮南 232001)

隨著計算機技術與網絡通信技術的發展，數據庫技術已成為信息社會中對大量數據進行組織與管理的重要技術手段及軟件技術，是網絡信息化管理系統的基礎。數據庫的應用領域非常廣泛，不管是家庭、公司或大型企業，還是政府部門，都需要使用數據庫來存儲信息。隨著信息時代的發展，數據庫也相應產生了一些新的應用領域，主要有多媒體數據庫、移動數據庫、空間數據庫等。

1.多媒體數據庫

1.1 多媒體數據庫簡介

多媒體數據庫是數據庫技術與多媒體技術結合的產物。這類數據庫主要存儲與多媒體相關的數據，如聲音、圖像和視頻等數據。多媒體數據庫不是對現有的數據進行界面上的包裝，而是從多媒體數據與信息本身的特性出發，考慮將其引入到數據庫中之后而帶來的有關問題。多媒體數據庫從本質上來說，要解決三個難題。第一是信息媒體的多樣化，不僅僅是數值數據和字符數據，要擴大到多媒體數據的存儲、組織、使用和管理。第二要解決多媒體數據集成或表現集成，實現多媒體數據之間的交叉調用和融合，集成粒度越細，多媒體一體化表現才越強，應用的價值也才越大。第三是多媒體數據與人之間的交互性。

1.2 多媒體數據庫設計中面臨的問題

多媒體數據庫的設計比較復雜，面臨的問題也很多，主要表現在以下方面。

（1）數據庫的組織和存儲：媒體數據的數據量大，而且媒體間的差異也極大，從而影響數據庫的組織和存儲方法。

（2）媒體種類的增加：每一種多媒體數據類型除了都要有自己的一組最基本的操作和功能、適當的數據結構以及存取方式等外，還要有一些標準的操作，包括各種多媒體數據通用的操作及多種新類型的集成。不同媒體類型對應不同數據處理方法，這就要求多媒體數據庫管理系統能夠不斷擴充新的媒體類型及其相應的操作方法。

（3）數據庫的查詢問題：傳統的數據庫查詢只處理精確的概念和查詢。但在多媒體數據庫中非精確匹配和相似性查詢將占相當大的比重。提取的復合、分散，及其形象化的特點，注定要使數據庫不再是只通過字符進行查詢，而應該是通過媒體的語義進行查詢。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：多媒體數據庫的用戶接口肯定不能用一個表格來描述，對于媒體的公共性質和每一種媒體的特殊性質，都要在用戶接口上、在查詢的過程中加以體現。

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

（6）處理長事務增多：傳統的事務一般是短小精悍的，在多媒體數據庫管理體系中也應該盡可能采取短事務。但有些場合，短事務不能滿足需要，如從動態視頻庫中提取并播放一段數字化影片，往往需要長達幾個小時的時間，作為良好的數據庫管理系統，應該保證播放過程中不會發生中斷，因此不得不增加處理長事務的能力。

（7）多媒體數據庫對服務質量的要求：許多應用對多媒體數據庫的傳輸、表現和存儲方式的質量要求是不一樣的。系統能提供的資源也要根據系統運行的情況進行控制。

（8）多媒體數據管理還要考慮版本控制的問題

2.移動數據庫

2.1 移動數據庫概念

移動數據庫是能夠支持移動式計算環境的數據庫，其數據在物理上分散而邏輯上集中。與傳統的數據庫相比，移動數據庫具有移動性，位置相關性，頻繁的斷接性，網絡通訊的非對稱性等特征。該數據庫最大的特點是通過無線數字通信網絡傳的。移動數據庫可以隨時隨地地獲取和訪問數據，為一些商務應用和一些緊急情況帶來了很大的便利。

2.2 移動數據庫的關鍵技術

（1）復制和緩存技術。移動數據庫環境中，通過采用一種弱一致性服務器級復制機制，提高了響應時間。緩存技術是通過在客戶機上緩存數據服務器上的部分數據，降低客戶訪問數據庫服務器的頻率。

（2）數據廣播技術。利用從服務器到移動客戶機的下行帶寬遠遠大于從移動客戶機到服務器的上行帶寬的這種網絡費對稱性，把大多數移動用戶頻繁訪問的數據組織起來，以周期性的廣播形式提供給移動客戶機。

（3）位置管理。移動用戶的位置管理主要集中在兩個方面：一是如何確定移動用戶的當前位置，二是如何存儲，管理和更新位置信息。可以采用移動計算機都在自己的宿主服務器上作永久登記，當它移動到任何其它區域是，向其宿主服務器通報其當前位置。

（4）查詢處理及優化。在移動數據庫環境中，由于用戶的移動，頻繁的斷接以及用戶所處網絡環境的多樣性，移動查詢優化必須采用動態策略，以適應不斷變化的畫境。

（5）移動事務處理。

2.3 移動數據庫管理系統的特征

（1）內核結構微小化。（2）對標準的SQL支持。（3）事務管理功能的強化。（4）完善的數據同步機制。（5）支持串行通信，TCP/IP通信，紅外線，藍牙等多種連接協議。（6）完備的嵌入式數據庫管理功能。（7）支持Windows CE，Palm OS等多種目前流行的嵌入式操作系統。

2.4 移動數據庫的數據管理

(1)數據的分布和復制。（2）事務模型。（3）查詢處理。（4）回復和容錯。（5）移動數據庫設計。（6）基于位置的服務。（7）安全。

3.空間數據庫

3.1 空間數據庫概念

空間數據庫指的是地理信息系統在計算機物理存儲介質上存儲的與應用相關的地理空間數據的總和，一般是以一系列特定結構的文件的形式組織在存儲介質之上的。空間數據庫的研究始于20世紀 70年代的地圖制圖與遙感圖像處理領域,其目的是為了有效地利用衛星遙感資源迅速繪制出各種經濟專題地圖。由于傳統的關系數據庫在空間數據的表示、存儲、管理、檢索上存在許多缺陷，從而形成了空間數據庫這一數據庫研究領域。而傳統數據庫系統只針對簡單對象，無法有效的支持復雜對象（如圖形、圖像）。

3.2 空間數據庫的特點

（1）數據量龐大。

空間數據庫面向的是地學及其相關對象，而在客觀世界中它們所涉及的往往都是地球表面信息、地質信息、大氣信息等及其復雜的現象和信息，所以描述這些信息的數據容量很大，容量通常達到 GB級。

（2）具有高可訪問性 。

空間信息系統要求具有強大的信息檢索和分析能力，這是建立在空間數據庫基礎上的，需要高效訪問大量數據。

（3）空間數據模型復雜

空間數據庫存儲的不是單一性質的數據，而是涵蓋了幾乎所有與地理相關的數據類型，這些數據類型主要可以分為 3類：（1）屬性數據：與通用數據庫基本一致，主要用來描述地學現象的各種屬性，一般包括數字、文本、日期類型。（2）圖形圖像數據：與通用數據庫不同，空間數據庫系統中大量的數據借助于圖形圖像來描述。（3）空間關系數據：存儲拓撲關系的數據，通常與圖形數據是合二為一的。（4）屬性數據和空間數據聯合管理。（5）應用范圍廣泛。

4.其他應用領域數據庫

4.1 信息檢索系統

信息檢索就是根據用戶輸入的信息，從數據庫中查找相關的文檔或信息，并把查找的信息反饋給用戶。信息檢索領域和數據庫是同步發展的，它是一種典型的聯機文檔管理系統或者聯機圖書目錄。

4.2 分布式信息檢索

這類數據庫是隨著Internet的發展而產生的數據庫。它一般用于因特網及遠距離計算機網絡系統中。特別是隨著電子商務的發展，這類數據庫發展更加迅猛。許多網絡用戶（如個人、公司或企業等）在自己的計算機中存儲信息，同時希望通過網絡使用發送電子郵件、文件傳輸、遠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

專家決策系統也是數據庫應用的一部分。由于越來越多的數據可以聯機獲取，特別是企業通過這些數據可以對企業的發展作出更好的決策，以使企業更好地運行。由于人工智能的發展，使得專家決策系統的應用更加廣泛。

[1]湯庸.多媒體數據庫與網絡應用.人民郵電出版社，2000.6.

[2]吳信才.空間數據庫技術.科學出版社，2009.5.

[3]劉曉強.信息系統與數據庫技術.機械工業出版社，2008.7.