分布式多媒体信息系统概念建模方法研究报告

分布式多媒体信息系统概念建模方法研究

摘要：概念建模是提高需求分析质量的重要技术。针对分布式多媒体信息系统概念建模面临的系统的异构性、海量数据和格式的差异性、时空的不一致性问题，本文介绍了信息系统常见概念建模方法，包括结构化概念建模、面向对象概念建模和本体概念建模，在此基础上，采用基于uml的面向对象概念建模法对分布式多媒体网络教学系统概念模型进行描述和表达，并建立了uml类图到本体模型的转换。

关键词：分布式；多媒体信息系统；概念建模；uml；本体research on the conceptual modeling method in distributed multimedia information system fu da-jie(jiangxi vocational college of finance and economics, jiujiang, jiangxi, 332000)

【abstract】conceptual modeling is the important technology to improve the quality of demand analysis. there are problems in the distributed multimedia information system, which include heterogeneity, different forma of mass data and time-space inconsistency. this paper introduces some mon conceptual modeling methods such as structured conceptual modeling, object-oriented conceptual modeling and ontology conceptual modeling, then describes and represents the concept model of the distributed multimedia internet teaching system using uml class diagram, and establishes the translation of uml class diagram to ontology model.

【key words】distributed; multimedia information system; conceptual modeling; uml; ontology

0 引言

多媒体信息系统涉及文字、图形、图像、动画、音频、视频等各种信息媒体，特别是分布式多媒体系统，其数据结构的复杂性、系统功能的多样性、交互实现的实时性对系统提出了更高、更新的要求，从而加剧了系统开发的难度。实证研究表明在系统开发过程中一半以上的错误是由需求的不准确和不完整引起的，在开发的早期阶段的质量保证要比在末端测试的效益高出33倍多[1]。而概念建模是提高需求分析的质量的重要技术。研究多媒体信息系统概念建模方法，对于多媒体信息系统的开发、引进、改造、标准化和集XX 具有积极的质量保证作用。

1 分布式多媒体信息系统概念建模面临的问题

文献[2-6]从不同角度对概念建模进行了定义，不难发现，信息系统的概念建模是并不考虑系统底层的具体实现技术，它从需求的角度表述了系统的主要特征并形成抽象的轮廓。对于多媒体信息系统而言，概念建模并不涉及到媒体存储、转换、检索等相关的技术问题，但需考虑媒体的相关应用和类型。要在一个分布式多媒体信息系统中实现各种多媒体对象的集成、同步、交互和展现，就必须为其建立一个独立于现实环境的抽象的表示模型。当前，分布式多媒体信息系统概念建模主要面临如下问题：

（1）分布式系统的异构性。分布式多媒体信息系统的跨平台的

特点，涉及不同的计算机体系结构、不同的操作系统、不同的网络协议标准和不同的数据库，从而产生各种异构，导致应用系统开发的复杂化。

（2）海量数据存储和格式的差异性。多媒体数据有别于一般数据，它集成多种形式的内容，其数据量是海量（mass data），数据量大，且数据格式差异极大，不利于信息系统的组织和存储，增加了数据处理的难度。

（3）时空的不一致性问题。很多多媒体数据带有时间属性和空间属性，如音频数据、视频数据、图形数据，在分布式多媒体信息系统中，由各计算节点的计算延时、网络传输延时、节点空间坐标系不同等容易造成的时空不一致问题，从而影响概念建模的准确性和适应性。

2 分布式多媒体信息系统概念建模方法介绍

概念建模方法是提供使用概念建模语法的程式，通常主要规定如何把对一个领域的观察结果映射为概念模型[7]。从上世纪70年代起新的概念建模方法开始激增，据不完全统计，大概有1000多种概念建模方法，而且每年还在不断地增长[8]。文献[9-11]结合应用领域对概念建模方法做了实践性研究，从理论上讲，当前概念建模方法主要有三种：结构化概念建模、面向对象概念建模、本体概念建模。

（1）结构化概念建模。即根据“自顶向下、逐步细化、模块化设计”的思想，将采用自顶将整个系统功能划分成一系列实现独立

功能且可相互调用的模块，用模块结构关系来表示系统模型。但其存在“需求冻结”的隐患，不适合结构复杂的分布式多媒体信息系统。

（2）面向对象概念建模。使用类、对象、继承和消息机制进行概念建模。分析阶段通过类或对象的认定，确定类之间（或对象间）关系，然后对它们的属性、所提供的方法和所需要的方法进行描述，并按照它们之间的关系进行组织，得到类（或对象）结构。面向对象概念建模，就是要将类和对象映射为概念，只要找出类和对象并建立了类结构，也就建立了概念模型[12]。面向对象建模单个对象表示的行为粒度过于精细，难以把握问题的实质和总体结构，容易造成系统结构不合理及各部分关系失调等问题。

（3）本体概念建模。通过对静态的领域本体和动态的任务本体两个部分进行分析描述,并结合用户需求分析，获得语义层面上的概念模型;借助本体描述语言及建模工具将概念化的实体与过程图形化表达，形成具体的功能模型[13]。本体作为共享概念形式化建模工具,可增强系统模型的语义表达能力，以便更好的消除语义差异，实现不同系统间的知识共享和互操作，是未来建模技术的发展方向和趋势[14]。

3 分布式多媒体信息系统概念建模实践

通过上述介绍，可以发现几种概念建模方法各有所长，下面笔者以分布式多媒体网络教学系统中课程实例为例，简要说明面向对象概念建模念建模方法与本体概念建模方法的具体应用。