元數(shù)據(jù)在網(wǎng)上高校中的應(yīng)用研究

林 欣

LIN Xin

（貴州師范大學(xué) 數(shù)學(xué)與計算機科學(xué)學(xué)院，貴陽 550001）

0 引言

隨著我國高校網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)的不斷發(fā)展，我國高校信息系統(tǒng)整體水平有了很大的提高，取得了較大的成就。然而，在高校信息化的過程中也碰到了一些新的問題，例如：不同高校之間，同一高校不同的部門之間進行業(yè)務(wù)協(xié)作時，應(yīng)該以哪個高?；蛘吣膫€部門的哪些數(shù)據(jù)作為業(yè)務(wù)協(xié)作的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)；高校在建立門戶系統(tǒng)時如何統(tǒng)一不同高校、不同職能部門間信息發(fā)布的格式等問題。

造成這個問題的原因，筆者認(rèn)為主要有三方面的因素：首先，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)不一致。早期的系統(tǒng)建設(shè)過程中，各高校、各行政部門以及各院系只關(guān)心內(nèi)部的事務(wù)，很少考慮與外部的協(xié)作。因此在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫的設(shè)計上只是滿足了當(dāng)時內(nèi)部需要，造成了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的不一致；其次，信息資源的描述結(jié)構(gòu)不統(tǒng)一。因為以前的系統(tǒng)建設(shè)主要是各高?；蚋餍姓块T和院系根據(jù)自己的需求獨立進行建設(shè)，例如：網(wǎng)站上校務(wù)的發(fā)布格式，辦事指南的格式都是各個行政部門根據(jù)自己的需要確定的，因此產(chǎn)生了信息資源描述的不一致問題；最后一個問題就是制度問題，例如：有些高校、院系不愿意與其他高校、院系共享自己的信息資源。

從數(shù)據(jù)的層面分析能明確知道，這三方面的因素直接導(dǎo)致了在高校與高校之間、高校各個職能部門與院校之間，或者院校與學(xué)生之間需要系統(tǒng)互操作的情況下，存在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)需要標(biāo)準(zhǔn)化、文檔需要標(biāo)準(zhǔn)化、信息資源分類和描述需要標(biāo)準(zhǔn)化這三方面的問題。那么我們應(yīng)該用什么來解決這一系列問題呢？筆者認(rèn)為應(yīng)該在網(wǎng)上校園系統(tǒng)中引入元數(shù)據(jù)的概念。

1 元數(shù)據(jù)的引入

1.1 元數(shù)據(jù)的定義

“Metadata”一詞作為計算機科學(xué)領(lǐng)域的專用術(shù)語最先出現(xiàn)在美國國家航空與航天局的“Directory Interchange Format”(DIF)手冊中，而后被廣泛應(yīng)用于地理界、藝術(shù)界、博物館界、圖書情報界等。目前，對Metadata存在不同的譯法，主要有“元數(shù)據(jù)”，“描述數(shù)據(jù)”，“詮釋資料”等。

元數(shù)據(jù)最簡單的英文定義是：“data about data”，即元數(shù)據(jù)是有關(guān)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)。這是人們普遍認(rèn)同的一個定義，也是具有最廣泛外延的一個定義。在元數(shù)據(jù)的概念應(yīng)用較廣泛的數(shù)據(jù)倉庫中，它是指關(guān)于數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)，用以描述數(shù)據(jù)倉庫的數(shù)據(jù)和環(huán)境。并可分為兩類：一類是管理元數(shù)據(jù)(Administrative Metadata)，它是對源數(shù)據(jù)及其內(nèi)容、數(shù)據(jù)倉庫主題、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換及各種操作信息的描述。另一類是用戶元數(shù)據(jù)(User Metadata)，它幫助用戶查詢信息、理解信息，了解數(shù)據(jù)倉庫中的數(shù)據(jù)和組織。

1.2 元數(shù)據(jù)在網(wǎng)上高校中的作用

盡管不同專業(yè)領(lǐng)域?qū)υ獢?shù)據(jù)的定義有諸多的不同，但其本質(zhì)是一樣的，通俗的說元數(shù)據(jù)就是一種有效的信息資源組織和管理的工具，是一種編碼體系。筆者認(rèn)為用元數(shù)據(jù)來描述高校信息資源或數(shù)據(jù)對象，可以使高校與高校之間、高校各個職能部門與院校之間，或者院校與學(xué)生之間當(dāng)需要系統(tǒng)互操作的情況下用戶能夠發(fā)現(xiàn)資源，識別資源，評價資源，而且使用元數(shù)據(jù)可以對相關(guān)的信息資源進行選擇、定位和調(diào)用，追蹤資源在使用過程中的變化，實現(xiàn)信息資源的整合、有效管理和長期保存。這樣不僅避免了高校的系統(tǒng)與系統(tǒng)之間信息資源描述的不一致導(dǎo)致信息資源出現(xiàn)“信息孤島”，而且可以集成各類復(fù)雜繁多的政務(wù)信息、提高數(shù)據(jù)質(zhì)量。在通常的網(wǎng)上高校系統(tǒng)開發(fā)工程中，數(shù)據(jù)關(guān)系缺乏規(guī)范、統(tǒng)一的描述，影響系統(tǒng)管理、維護的效率和質(zhì)量，系統(tǒng)開發(fā)周期長。有了元數(shù)據(jù)，系統(tǒng)開發(fā)人員可以合理規(guī)劃開發(fā)計劃，確定工作難點，對改造和升級等工作進行相應(yīng)分析，提高系統(tǒng)建設(shè)各環(huán)節(jié)的效率。

圖1 數(shù)據(jù)存儲元數(shù)據(jù)

2 元數(shù)據(jù)在網(wǎng)上校園中的元數(shù)據(jù)表示

2.1 數(shù)據(jù)存儲元數(shù)據(jù)

網(wǎng)上高校信息系統(tǒng)功能的實現(xiàn)一般都以高?；A(chǔ)數(shù)據(jù)為依據(jù)，所以靈活、高效的管理這些數(shù)據(jù)是我們的基本目標(biāo)。為此，筆者引入（如圖1所示）數(shù)據(jù)存儲元數(shù)據(jù)管理機制。所有與基礎(chǔ)數(shù)據(jù)相關(guān)的元數(shù)據(jù)都采用面向?qū)ο笕M（實體、關(guān)系、屬性）方式表示，例如：數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)存放在一個有序數(shù)組中，其中數(shù)組中每一個元素描述數(shù)據(jù)庫表的屬性信息：如各屬性的基本信息，屬性之間的關(guān)系，數(shù)據(jù)庫表之間的關(guān)系等。

2.2 業(yè)務(wù)管理元數(shù)據(jù)

網(wǎng)上高校系統(tǒng)不僅要管理數(shù)據(jù)，更主要的是控制數(shù)據(jù)流程，包括用戶數(shù)據(jù)流和系統(tǒng)數(shù)據(jù)流。如果把用戶的操作信息及數(shù)據(jù)傳遞規(guī)則固化在程序中，當(dāng)用戶的操作或規(guī)則發(fā)生變化時，變動程序是不可避免的，為此該系統(tǒng)提出業(yè)務(wù)管理元數(shù)據(jù)。這里可以把整個組織業(yè)務(wù)看成事務(wù)對象的集合，一類工作看成集合中的一個元素，相當(dāng)于一個事務(wù)對象。針對此類工作的所有操作活動聯(lián)合在一起形成了該事務(wù)對象的基本功能。

因此可以把整個業(yè)務(wù)邏輯抽象成一個可任意擴展的樹型結(jié)構(gòu)，它定義用戶可選擇的系統(tǒng)功能、有權(quán)操作的數(shù)據(jù)子集、設(shè)定數(shù)據(jù)子集的操作方式以及每個數(shù)據(jù)子集的數(shù)據(jù)項等信息。以信息流轉(zhuǎn)為例，系統(tǒng)管理員需要控制以下內(nèi)容：用戶可以操作的數(shù)據(jù)表（例如：辦文數(shù)據(jù)表，校務(wù)督察數(shù)據(jù)表），對數(shù)據(jù)表的控制權(quán)限（完全控制，修改，瀏覽），可操作的數(shù)據(jù)表元組的集合（例如：已經(jīng)得到領(lǐng)導(dǎo)批示的公文），可以選擇的操作類型（例如：基本操作或自定義操作），可以操作的數(shù)據(jù)表的屬性（可瀏覽或可編輯），操作的類型（添加、修改、瀏覽及統(tǒng)計等）。為實現(xiàn)信息流轉(zhuǎn)需要給不同用戶設(shè)定相應(yīng)的操作功能和界面，也就是為用戶提供操作集。其中操作全集是系統(tǒng)的關(guān)鍵元數(shù)據(jù)集，這個元數(shù)據(jù)集是一個可擴展的樹，而每個元數(shù)據(jù)元素，也就是樹的各個節(jié)點采用可變數(shù)組的方式來表示，這樣操作集元數(shù)據(jù)在各個層次上都是可擴展的，元素之間可以按照業(yè)務(wù)規(guī)則任意組合。

2.3 數(shù)據(jù)交換元數(shù)據(jù)

隨著時間的推移，不僅可獲得的信息數(shù)量和類型在不斷膨脹，而且信息的領(lǐng)域也更加廣泛。所以，利用其他系統(tǒng)的信息以及向其他系統(tǒng)輸出信息成為系統(tǒng)設(shè)計需要考慮的主要問題。無論是輸入還是輸出信息都不是簡單的拷貝過程，多系統(tǒng)之間除了數(shù)據(jù)定義方式和輸出方式存在很大區(qū)別，系統(tǒng)集合也在不斷變化。采用元數(shù)據(jù)解決多系統(tǒng)之間的交互操作是一種比較靈活方便的方法。元數(shù)據(jù)可以通過對數(shù)據(jù)交換中數(shù)據(jù)對象的內(nèi)容、質(zhì)量條件等特征與數(shù)據(jù)交換行為進行描述與說明，幫助用戶有效地定位、評價、比較、獲取和使用數(shù)據(jù)對象。其中，對數(shù)據(jù)對象某一特征的描述，稱為一個元數(shù)據(jù)項。某一交換數(shù)據(jù)的所有元數(shù)據(jù)項構(gòu)成一個元數(shù)據(jù)紀(jì)錄。數(shù)據(jù)交換元數(shù)據(jù)是一個由若干復(fù)雜或簡單的元數(shù)據(jù)項與紀(jì)錄組成的集合(如圖2所示)。在數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)交換元數(shù)據(jù)主要可以在下幾個方面發(fā)揮作用：描述待交換數(shù)據(jù)對象的內(nèi)容及完整性規(guī)則；描述待交換數(shù)據(jù)對象的存儲方式及位置；描述待交換數(shù)據(jù)對象的分割、提取、清理、安全性；描述待交換數(shù)據(jù)對象的轉(zhuǎn)換方法及途徑；描述數(shù)據(jù)交換行為的方式。

圖2 數(shù)交換元數(shù)據(jù)

2.4 圖像元數(shù)據(jù)

多媒體信息如音頻、圖像、視頻等需計算機處理的二進制數(shù)據(jù)，是非結(jié)構(gòu)化的，不能簡單地用數(shù)學(xué)解析式表示。在網(wǎng)上高校中對多媒體數(shù)據(jù)的要求越來越多。如網(wǎng)上數(shù)據(jù)共享；網(wǎng)站的網(wǎng)頁制作；遠(yuǎn)程多媒體教學(xué)以及多媒體課件制作等。

圖像元數(shù)據(jù)可以通過媒體對象的特征提取函數(shù)生成。原始圖像信息經(jīng)特征提取函數(shù)(圖像預(yù)處理器)，提取媒體特征后形成獨立媒體；再經(jīng)后級特征提取函數(shù)處理形成媒體依賴，即媒體的產(chǎn)生時間、地點和所有者等形成元數(shù)據(jù)，圖像元數(shù)據(jù)通過檢索接口輸出，存儲并供用戶查詢使用。

3 結(jié)論

從實踐運用的角度，對元數(shù)據(jù)在網(wǎng)上校園中的數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)管理等方面的作用進行了探討。把元數(shù)據(jù)的概念引入網(wǎng)上高校，可以使我們現(xiàn)有的網(wǎng)上高校系統(tǒng)具有極高的可操作性、可移植性、可擴展性、可維護性和數(shù)據(jù)一致性、靈活性。除以上討論的元數(shù)據(jù)外，筆者認(rèn)為保證系統(tǒng)安全、智能化統(tǒng)計、音頻、視頻等方面的問題在網(wǎng)上高校中的運用還有待研究探討。

[1]趙慧勤.網(wǎng)絡(luò)信息資源組織——元數(shù)據(jù)[J].情報理論與實踐.2000.6.

[2]元數(shù)據(jù)及其相關(guān)術(shù)語[J].情報理論與實踐.2005.5.

[3]莊育飛.Dublin Core∶網(wǎng)絡(luò)資源組織與整理的新思路.情報學(xué)報[J].2000.2.

[4]李郎達(dá).METADATA初探.情報科學(xué)[J].2001(6).

[5]趙志榮, 張曉林.GILS∶ 結(jié)構(gòu)、元數(shù)據(jù), 應(yīng)用.情報科學(xué)[J].2000.9.

[6]PublicRecord office.Management[J], appraisal and preservation of electronic Records-Vo11.2nd edition 1999.

[7]PublicRecord office.Management[J], appraisal and preservation of electronic Records-Vo12.2nd edition 1999.

[8]張曉林.元數(shù)據(jù)開發(fā)應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)化框架[J].現(xiàn)代圖書情報技術(shù)2001.2.

[9]楊治平、馮素梅.多媒體數(shù)據(jù)庫的元數(shù)據(jù)存儲與檢索[J].重慶師范學(xué)院學(xué)報, 2002.3.

[10]Rachna Dhamija rachna, Adrian Perrig DéjàVu.A user study using images for authentication[J].Proceedings of the 9th USENIX Security Symposium, 2005, 9(2)∶ 201-207.

[11]呂波,王延章,王紅梅.數(shù)據(jù)倉庫元數(shù)據(jù)的界定與分類[J].信息與控制, 2001, 30(6)∶ 498-501.