（計算機科學與技術(shù)專業(yè)論文）基于功能語義的可視化web服務發(fā)布與匹配的研究與實現(xiàn).pdf

獨創(chuàng)性聲明 本人聲明，所呈交的論文是本人在導師指導下進行的研究工作及 取得的研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標注和致謝的地方外， 論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得 武漢理工大學或其它教育機構(gòu)的學位或證書而使用過的材料。與我一 同工作的同志對本研究所做的任何貢獻均已在論文中作了明確的說 明并表示了謝意。 學位論文使用授權(quán)書 j 。憶；。 本人完全了解武漢理工大學有關(guān)保留、使用學位論文的規(guī)定，即： 學校有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復印件和電子版， 允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)武漢理工大學可以將本學位論文的 全部內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或其他復制 手段保存或匯編本學位論文。同時授權(quán)經(jīng)武漢理工大學認可的國家有 關(guān)機構(gòu)或論文數(shù)據(jù)庫使用或收錄本學位論文，并向社會公眾提供信息 服務。 ( 保密的論文在解密后應遵守此規(guī)定) 研究生( 簽名) ：挫盜里導師( 簽名) ：壺嗌日期：業(yè)了 力脅 武漢理工大學碩士學位論文 摘要 隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應用的迅速發(fā)展及可視化技術(shù)在航空、氣象、海洋、醫(yī)學、 地質(zhì)和商業(yè)領(lǐng)域廣泛應用，可視化技術(shù)需要處理的數(shù)據(jù)量會越來越大，而且數(shù) 據(jù)將呈現(xiàn)出分布性，動態(tài)性和異構(gòu)性的特點?；诋斍暗挠嬎銠C軟硬件性能的 限制，及日漸復雜的計算模型和不斷增長的數(shù)據(jù)規(guī)模，傳統(tǒng)的可視化技術(shù)已經(jīng) 不能很好的滿足人們各項科學研究的需要了。然而w e b 服務技術(shù)和網(wǎng)格技術(shù)的 出現(xiàn)，為分布式可視化技術(shù)帶來了新的發(fā)展契機。因為網(wǎng)格技術(shù)能夠很好的實 現(xiàn)各種異構(gòu)系統(tǒng)之間的信息、數(shù)據(jù)、知識和資源的共享；而w e b 服務技術(shù)是解 決各種異構(gòu)平臺之間互操作的重要技術(shù)。隨著分布式可視化技術(shù)的發(fā)展，w e b 上出現(xiàn)了越來越多的可視化服務資源，面對數(shù)量龐大的服務群，如何管理并發(fā) 現(xiàn)滿足需要的可視化服務是有效地利用各種可視化服務資源的前提與基礎(chǔ)，而 可視化w e b 服務匹配是解決這個問題的第一步也是最重要的一步?？梢暬痺 e b 服務匹配是w e b 服務匹配在可視化領(lǐng)域的特定應用，它既具有一般服務匹配的 共性，又具有可視化技術(shù)本身的鮮明個性。因此，研究可視化w e b 服務發(fā)布與匹 配機制，實現(xiàn)可視化w e b 服務發(fā)布與匹配原型系統(tǒng)將具有重要的理論和現(xiàn)實意 義，它將為可視化服務提供者提供服務發(fā)布、查找和管理的平臺，實現(xiàn)可視化服 務在更廣范圍內(nèi)的共享，同時也幫助可視化服務用戶準確的發(fā)現(xiàn)自己需要的服 務資源。 目前，有關(guān)可視化服務發(fā)布與匹配的研究還鮮見報道。面對這樣的一個研 究現(xiàn)狀，本文通過在深入研究可視化技術(shù)及w e b 服務匹配方法的基礎(chǔ)上，對如 何更好的實現(xiàn)可視化w e b 服務發(fā)布與匹配作出了初步的探索，主要的工作如下： 1 、可視化w 曲服務的語義描述：論文通過對可視化技術(shù)、語義w 曲服務 描述語言o w l - s 和本體描述語言o w l 進行深入研究，設(shè)計出了可視化w e b 服 務描述模型，并構(gòu)建了可視化服務本體庫。它們將規(guī)范可視化w e b 服務的描述， 并在一定程度上消除了服務描述的異構(gòu)問題，為可視化服務發(fā)布與匹配奠定堅 實的基礎(chǔ)。 2 、可視化w e b 服務發(fā)布與匹配機制研究：論文通過對可視化技術(shù)的研究， 發(fā)現(xiàn)可視化技術(shù)具有過程鮮明性特點，因此設(shè)計了按可視化過程分類的服務發(fā) 布方法；同時通過對現(xiàn)有語義距離相似度計算方法的深入研究，在綜合考慮概 武漢理工大學碩士學位論文 念二元關(guān)系及概念在概念樹中深度對相似度計算的影響，提出了一種改進的基 于語義距離的相似度算法；在該改進算法的基礎(chǔ)上，結(jié)合可視化技術(shù)自身特點， 設(shè)計出了一種基于功能語義的可視w e b 服務分類別、多階段的匹配方法，并針 對各階段的差異，設(shè)計了相應的匹配算法。 3 、可視化w e b 服務發(fā)布與匹配模型的設(shè)計與實現(xiàn)：為了更好地實現(xiàn)可視化 w e b 服務資源的共享及管理，筆者利用對可視化w e b 服務發(fā)布與匹配機制研究 的成果，結(jié)合服務資源管理的需要，設(shè)計出了可視化w e b 服務的發(fā)布與匹配模 型，并采用j 2 e e 技術(shù)實現(xiàn)了原型系統(tǒng)，它使用戶可以方便的實現(xiàn)可視化w 曲 服務資源的發(fā)布、查詢、管理和共享，同時原型系統(tǒng)還具有良好的可擴展性， 便于升級。 4 、原型系統(tǒng)的性能評估：為了驗證可視化w e b 服務發(fā)布與匹配原型系統(tǒng)的 可行性及有效性。筆者通過構(gòu)建一些可視化w e b 服務實例，對原型系統(tǒng)進行了 服務發(fā)布與服務查詢的測試，并采用查全率、查準率和響應時間對測試結(jié)果進 行了定量的分析。 本論文受武漢市國際合作項目：“基于語義的可視化服務發(fā)布與匹配平臺 的研究與實現(xiàn) ( 項目編號：2 0 0 9 7 0 6 3 4 2 6 9 ) 的資助。 關(guān)鍵詞：可視化，w e b 服務，w e b 服務匹配，本體，o w l - s i i 武漢理工大學碩士學位論文 a b s t r a c t w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to f i n t e r n e tt e c h n o l o g y , t h ev i s u a l i z a t i o nt e c h n o l o g y i sb e i n gw i d e l ya p p l i ei n t oal o to ff i e l d s ，s u c ha sa v i a t i o n , m e t e o r o l o g y , o c e a n o g r a p h y , m e d i c i n e , b u s i n e s sp r o c e s sa n ds oo n ，t h ed a t a , w h i c hn e e d st ob ev i s u a l i z e d ，a r ea l s o b e c o m i n gl a r g e ra n dm o r ed i s t r i b u t e d ，a u t o n o m i c , h e t e r o g e n e o u sa n dd y n a m i c i nt h e c u r r e n tr e s t r i c t i o n so nc o m p u t e rh a r d w a r ea n ds o f t w a r ep e r f o r m a n c e ， a n dt h e i n c r e a s i n gc o m p l e xc o m p u t i n g m o d e la n dt h ee x p a n s i o no f t h ed a t as c a l e , t h e t r a d i t i o n a lv i s u a l i z e a t i o nm o d ec a l l tw e l lm e e tt h en e e d so ft h es c i e n t i f i c r e s e a r c h b u tw e bs e r v i c et e c h n o l o g ya n dg r i dc o m p u t i n gr e p r e s e n t so n eo ft h em o s t p r o m i s i n ga d v a n c e m e n t sf o rt o d a y d i s t r i b u t e dv i s u a l i z a t i o n t h eg r i dc a nr e a l i z et h e s h a r i n go fi n f o r m a t i o nb e t w e e nt h eh e t e r o g e n e o u ss y s t e m s ，t h ei n f o r m a t i o n ，s u c ha s d a t a , k n o w l e d g er e s o u r c e sa n ds o0 1 1 a n d t h ew e bs e r v i c et e c h n o l o g yc a na l l o w i n t e r o p e r a b i l i t yb e t w e e nh e t e r o g e n e o u sp l a t f o r m s a st h ed e v e l o p m e n to fd i s t r i b u t e d v i s u a l i z a t i o n ，t h e a r ea r em o r ea n dm o r ev i s u a l i z a t i o ns e r v i c e s f a c i n g s om a n y v i s u a l i z a t i o ns e r v i c e s h o wt of i n dt h es u i t a b l ev i s u a l i z a t i o nw e bs e r v i c e si st h ev e r y i m p o r t a n tf o r t h ee f f e c t i v e 躐o fv i s u a l i z a t i o nw e bs e r v i c e sr e s o u r c e s ，a n d v i s u a l i z a t i o nw e bs e r v i c em a t c h i n gi st h ek e ys t e pt os o l v et h i sp r o b l e m a sas p e c i f i c a p p l i c a t i o n i n v i s u a l i z a t i o nd o m a i n , v i s u a l i z a t i o nw e bs e r v i c e sm a t c h i n gh a st h e c o m m o nc h a r a c t e r so fg e n e r a ls e r v i c em a t c h i n gt e c h n o l o g i e s ，a n dd i s t i n c ts p e c i f i c c h a r a c t e r so fv i s u a l i z a t i o nt e c h n o l o g yi t s e l fa sw e l l s or e s e a r c h i n gt h ew a yo f v i s u a l i z a t i o nw e bs e r v i c e s p u b l i s h i n ga n dm a t c h i n g ，a n dd e v e l o p i n gt h es y s t e mf o r v i s u a l i z a t i o nw e bs e r v i c e s p u b u l i s h i n ga n dm a t c h i n gw i l lh a sv e r yn e c e s s a r ya n d m e a n i n g f u l t h i ss y s t e mw i l la l l o wu s e r st op u b l i s ha n ds e a r c hv i s u a l i z a t i o nw e b s e r v i c e se a s i l y , a n dm a k eu s e rs h a r et h ev i s u a l i z a t i o nw e bs e r v i c e sc o n v e n i e n t l y n o w a d a y s ，t h e r ea r es t i l ln or e p o r t sa b o u tv i s u a l i z a t i o nw e bs e r v i c em a t c h i n g i n r e s p o n s et o t h i ss i t u a t i o n ，w ec o m m i ta l li n i t i a le x p l o r a t i o no nh o wt op u b l i s ha n d m a t c hs e r v i c e si nv i s u a l i z a t i o nd o m a i n o u rw o r k sa n da c h i e v e m e n t si n c l u d ea s f o l l o w i n g ： 1 t h es e m a n t i cd e s c r i p t i o n so fv i s u a l i z a t i o nw e bs e r v i c e i i i 武漢理工大學碩士學位論文 a f t e rr e s e a r c h i n gt h ev i s u a l i z a t i o nt e c h n o l o g y , s e m a n t i cw e bs e r v i c ed e s c r i p t i o n l a n g u a g eo w l - s a n d o n t o l o g yl a n g u a g eo w l ，t h e t h e s i s d e s i g n s as e r v i c e d e s c r y p t i o n m o d e lf o rt h ev i s u a l i z a t i o nw e b 溯 v i c e ，a n db u i l dal i b r a r yq f v i s u a l i z a t i o ns e r v i c e s i tw i l lr e g u l a t et h es e r v i c ed e s c r i p t i o nf o rv i s u a l i z a t i o nw e b s e r v i c e ，a n dc a ne l i m i n a t e st h ep r o b l e mo fs e r v i c ed e s c r i p t i o nh e t e r o g e n e o u s 2 v i s u a l i z a t i o nw e bs e r v i c ep u b l i s h i n ga n dm a t c h i n g b ys t u d y i n gt h ec h a r a c t e r i s t i c so fv i s u a l i z a t i o nt e h n o l o g y , t h et h e s i sd e s i g naw a y f o r p u b l i s h i n g v i s u a l i z a t i o nw e bs e r v i c e , w h i c hi s a c c o r d i n g t ov i s u a l i z a t i o n p r o c e s s a tt h es a m et i m e ，t h et h e s i sr e s e a r c h st h ee x i s t i n gs i m i l a r t ym e a s u r ew h i c h b a s e so ns e m a n t i cd i s t a n c e - d e p t h w i t hc o n s i d e r i n gt h ec o n c e p t sb i n a r y , r e d a t i g n sa n d c o n c e p td e p t h ，i tp r o p o s a r t i m p r o v e d d i s t a n c e - b a s e ds e m a n t i c s i m i l a r i t y a l g o r i t h m b a s e i n go nt h i si m p r o v e da l g o r i t h ma n dc o n s i d e r i n gt h ec h a r a c t e r i s t i c so f v i s u a l i z a t i o nt e c h n i q u e s ，t h et h e s i sd e s i g n sav i s u a l i z a t i o nw e bs e r v i c em a t c h i n g a l g o r i t h mw h i c hi sb a s eo nf u n c t i o n a ls e m a n t i ca n dh a sm u l t i l e v e lm a t c h i n g 3 t h ed e s i g na n dd e v e l o p i n go fv i s u a l i z a t i o nw e bs e r v i c ep u b l i s h i n ga n dm a t c h i n g m o d e l i no r d e rt om a n a g ea n ds h a r et h ev i s u a l i z a t i o nw e bs e r v i c ew e l l ，t h et h e s i sd e s i g n av i s u a l i z a t i o nw e bs e r v i c ep u b l i s h i n ga n dm a t c h i n gm o d e lw h i c hb a s e so nt h e r e s u l t so f r e s e a r c h i n gt h ev i s u a l i z a t i o nw e bs e r v i c e sp u b l i s h i n ga n dm a t c h i n g a n d w ed e v e l o p sam o d e ls y s t e mb a s e so nt h a tv i s u a l i z a t i o nw e bs e r v i c ep u b l i s h i n ga n d m a t c h i n gm o d e l 4 s y s t e mp e r f o r m a n c ee v a l u a t i o n t h et h e s i sc o n s t r u c t sm a n yv i s u a l i z a t i o nw e bs e r v i c et oa u t h e n t i ct h ef e a s i b i l i t y a n de f f e c t i v e n e s so ft h ev i s u a l i z a t i o nw e bs e r v i c e sp u b l i s h i n ga n dm a t c h i n gm o d e l s y s t e m ，a n da n a l y s i st h et e s tr e s u l t sb yr e c a l l ，p r e c i s i o na n dr e s p o n s et i m e t h i sw o r ki sf u n d e db yw u h a ni n t e r n a t i o n a lc o o p e r a t i o np r o j e c t , s t u d ya n d i m p l e m e n t a t i o no ns e m a n t i c - b a s e dv i s u a l i z a t i o ns e r v i c e sp u b l i s h i n ga n dm a t c h i n g p l a t f o i t l l ”( p r o j e c tn u m b e r ：2 0 0 9 7 0 6 3 4 2 6 9 ) k e y w o r d s ：v i s u a l i z a t i o n ，w e bs e r v i c e ，w e bs e r v i c em a t c h i n g , o n t o l o g y , o w l s ， i v 武漢理工大學碩士學位論文 目錄 第1 章緒論1 1 1 研究背景與意義1 1 2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與存在問題分析3 1 3 研究的內(nèi)容及目的5 1 4 論文的組織結(jié)構(gòu)。7 1 5 本章小結(jié)8 第2 章w e b 服務及語義w e b 服務。9 2 1 引言9 2 2w e b 服務技術(shù)9 2 2 1w e b 服務的定義9 2 2 2w e b 服務的體系結(jié)構(gòu)9 2 3 語義w 曲1o 2 4 語義w e b 服務13 2 4 1 語義w c b 服務概述1 3 2 4 2o w l - s 描述語言13 2 5 本章小結(jié)1 6 第3 章可視化技術(shù)與本體1 7 3 1 引言。1 7 3 2 可視化概述l7 3 2 1 可視化技術(shù)研究背景1 7 3 2 2 可視化技術(shù)的應用領(lǐng)域1 8 3 2 3 可視化技術(shù)的研究內(nèi)容19 3 2 4 可視化技術(shù)研究的意義2 0 3 3 本體2 0 3 3 1 本體論2 0 3 3 2 本體定義2 1 3 3 3 本體構(gòu)成。2 1 3 3 4 本體的描述語言o w l 2 2 3 4 可視化本體的研究與實現(xiàn)2 2 3 4 1 可視化本體的研究現(xiàn)狀2 2 v 武漢理工大學碩士學位論文 3 4 2 可視化本體的構(gòu)建規(guī)則2 6 3 4 3 可視化本體的建模2 6 3 4 4 可視化本體的實現(xiàn)2 9 3 4 5 可視化本體的一致性檢測3l 3 5 本章小結(jié)3 l 第4 章基于功能語義的可視化w e b 服務匹配算法的研究3 2 4 1 引言3 2 4 2 語義w e b 服務匹配算法的研究現(xiàn)狀一3 2 4 3 改進的基于語義距離的相似度算法3 5 4 3 1 算法思想3 5 4 3 2 算法介紹3 6 4 3 3 分配權(quán)重。3 7 4 3 4 構(gòu)造概念節(jié)點路徑表3 8 4 3 5 計算語義距離3 8 4 3 6 概念相似度計算3 9 4 4 可視化w e b 服務的描述及發(fā)布。4 0 4 4 1 可視化w e b 服務的描述4 0 4 4 2 可視化w e b 服務的發(fā)布4 l 4 5 基于功能語義的可視化w e b 服務匹配的總體目標4 2 4 6 基于功能語義的可視化w e b 服務匹配算法4 2 4 6 1s e r v i c ec a t e g o r y 匹配4 2 4 6 2t e x t d e s e r i p t i o n 匹配4 3 4 6 3d a t a m o d e l 匹配4 4 4 6 4i o 匹配一4 5 4 6 5 可視化w e b 服務綜合匹配4 5 4 7 本章小結(jié)4 6 第5 章可視化w e b 服務發(fā)布與匹配模型的設(shè)計與實現(xiàn)4 7 5 1 引言4 7 5 2 設(shè)計思想4 7 5 3 模型層次設(shè)計4 8 5 3 1 模型總體結(jié)構(gòu)4 8 5 3 2 數(shù)據(jù)庫層4 9 5 3 3 注冊匹配層4 9 5 3 4 信息抽取層。5 0 v i 武漢理工大學碩士學位論文 5 3 5 用戶接口層5 0 5 4 可視化w e b 服務發(fā)布與匹配流程設(shè)計5l 5 4 1 可視化w e b 服務發(fā)布流程5 1 5 4 2 可視化w e b 服務匹配流程j 。：5 2 5 5 模型的實現(xiàn)5 4 5 5 1 實現(xiàn)概述5 4 5 5 2 開發(fā)環(huán)境的搭建5 4 5 5 3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計5 5 5 5 4o w l 廣一s 解析器的實現(xiàn)5 6 5 5 5 本體推理機的實現(xiàn)一5 7 5 5 6 服務發(fā)布的實現(xiàn)5 8 5 5 7 服務查詢的實現(xiàn)6 0 5 6 本章小結(jié)6 l 第6 章實驗測試與結(jié)果分析。6 2 6 1 引言6 2 6 2 測試環(huán)境搭建6 2 6 3 測試過程6 3 6 3 1 可視化w c b 服務實例的構(gòu)建6 3 6 3 2 測試方案6 4 6 4 測試結(jié)果及分析“ 6 4 1 測試結(jié)果6 4 6 4 2 結(jié)果分析6 6 6 5 本章小結(jié)6 8 第7 章總結(jié)與展望6 9 7 1 工作總結(jié)6 9 7 2 工作展望7 0 致 射71 參考文獻7 2 在校攻讀碩士學位期間公開發(fā)表論文7 5 i 武漢理工大學碩士學位論文 1 1 研究背景與意義 第1 章緒論 可視化( v i s u a l i z a t i o n ) 是利用計算機圖形學和圖像處理技術(shù)，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換 成圖形或圖像在屏幕上顯示出來，并進行交互處理的理論、方法和技術(shù)。它涉 足到計算機圖形學、計算機輔助設(shè)計、圖像處理、計算機視覺等諸多領(lǐng)域【1 1 。是 一項對數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)表示、及決策分析進行研究的綜合技術(shù)。可視化技術(shù)是 在社會的巨大需求和技術(shù)水平極大進步的深刻歷史背景下出現(xiàn)的。早在2 0 世紀 初期，圖表和統(tǒng)計等原始的可視化技術(shù)已經(jīng)被人們應用到科學數(shù)據(jù)的分析當中。 計算機的誕生和普及，將人類社會推向了一個嶄新的信息時代，目前所進行的 科學研究的目的已不再是單純的為了獲得數(shù)據(jù)，而是為了能夠挖掘數(shù)據(jù)信息背 后的內(nèi)在規(guī)律，更好的探索自然規(guī)律。隨著科學研究的不斷深入，及處理數(shù)據(jù) 規(guī)模的不斷膨脹，傳統(tǒng)的可視化技術(shù)已經(jīng)無法滿足人們的需求。不過隨著人類 制造工藝水平、材料科學的發(fā)展進步，計算機軟硬件性能的不斷提高，把計算 機技術(shù)引入可視化領(lǐng)域，將大大加速可視化技術(shù)的發(fā)展?？梢暬饕▋蓚€ 方面的技術(shù)：信息可視化技術(shù)和科學可視化技術(shù)，而后者是近年來可視化學者 和專家研究的重點、熱點。“科學可視化 一詞是在1 9 8 7 年2 月美國國家科學 基金會( n a t i o n a ls c i e n c ef o u n d a t i o n ，簡稱n s f ) 主辦的一個專題研討會上被提出 來的，而且在會議上還討論了“科學可視化 的研究內(nèi)容，及未來的發(fā)展方向 等。此后，有很多的國家都開始逐漸重視，并加大對該新興技術(shù)的研究力度， 這也意味著“科學可視化 這門新興學科在國際范圍內(nèi)已經(jīng)開始成熟起來。當 前它的應用領(lǐng)域已經(jīng)非常廣泛，例如工程計算，地理，生物，考古和醫(yī)學等， 而且都取得的了很大的成績。 但是，隨著電子計算硬件產(chǎn)品的不斷高速發(fā)展，各種更高性能計算機不斷 出現(xiàn)，各種軟件技術(shù)不斷產(chǎn)生，人們科學研究中能獲得的數(shù)據(jù)將越來越大。同 時因為可視化技術(shù)主要就是用于對數(shù)據(jù)的處理，所以這樣勢必大大的增加了可 視化過程中需要處理的數(shù)據(jù)量，這將是可視化技術(shù)發(fā)展必然面臨的一個重大問 題。當前，在可視化應用中需要處理大規(guī)模數(shù)據(jù)的領(lǐng)域主要有醫(yī)學影像，航天 通信數(shù)據(jù)，超級計算機輸出數(shù)據(jù)及地理勘測數(shù)據(jù)等。比如，現(xiàn)在美國宇航局每 武漢理工大學碩士學位論文 天大概要通過衛(wèi)星獲取3 - 4 t b 的空間數(shù)據(jù)信息，而且為方便對這些空間數(shù)據(jù)信 息進行后期的處理研究還需要長期的存儲工作【2 】。而且隨著可視化技術(shù)在各領(lǐng)域 的進一步深入廣泛的應用，可視化技術(shù)需要處理的數(shù)據(jù)量會越來越大，而且數(shù) 據(jù)將呈現(xiàn)出分布性，動態(tài)性和異構(gòu)性的特點。基于當前的計算機電子產(chǎn)品的軟 硬件性能的限制，及日漸復雜的計算模型和不斷增長的數(shù)據(jù)規(guī)模，傳統(tǒng)的可視 化技術(shù)已經(jīng)不能很好的滿足人們各項科學研究的需要了。所以可視化技術(shù)必須 利用分布式技術(shù)的特點，充分挖掘現(xiàn)有的可視化計算資源，向一種的新的分布 式可視化技術(shù)轉(zhuǎn)型。 分布式可視化技術(shù)是分布式技術(shù)與可視化技術(shù)結(jié)合產(chǎn)物，是分布式技術(shù)在 可視化領(lǐng)域的具體應用【3 】。它可以將分散在不同地理位置上的可視化數(shù)據(jù)資源整 合起來進行相關(guān)的可視化應用處理。分布式可視化技術(shù)中的分布主要是指可視 化處理的數(shù)據(jù)源及可視化執(zhí)行主體具有地理空間韻分散性。任何新技術(shù)的發(fā)展 都是一個艱難的過程，分布式可視化技術(shù)也不例外，隨著分布式可視化技術(shù)的 不得不斷發(fā)展它逐漸暴露出各種問題，比如如何很好的實現(xiàn)異構(gòu)平臺互操作及 可視化計算資源在異構(gòu)系統(tǒng)之間的共享問題等。然而w e b 服務技術(shù)和網(wǎng)格技術(shù) 的出現(xiàn)，為分布式可視化技術(shù)的帶來了新的發(fā)展契機。因為網(wǎng)格技術(shù)能夠很好 的實現(xiàn)各種異構(gòu)系統(tǒng)間各種信息、數(shù)據(jù)、知識資源的共享；而w c b 服務技術(shù)又 是解決各種異構(gòu)平臺間互操作的重要有效技術(shù)。利用這兩種技術(shù)可以實現(xiàn)可視 化過程更加靈活的構(gòu)建，基于它們研究可視化技術(shù)將具有重要的理論和現(xiàn)實意 義，勢必將有助于充分整合利用各種已有的分散的可視化資源，更好的實現(xiàn)大 規(guī)模數(shù)據(jù)的處理，促進人們科學研究的快速發(fā)展。 然而，新的問題總是伴隨著情況的復雜化而產(chǎn)生。隨著分布式可視化技術(shù) 的發(fā)展，可視化服務的數(shù)量急劇增加，面對數(shù)量龐大的服務群，如何管理并發(fā) 現(xiàn)滿足需要的可視化w e b 服務是有效地利用各種可視化服務資源的前提與基 礎(chǔ)，而可視化服務匹配是解決這個問題的第一步也是最重要的一步。可視化服 務匹配本質(zhì)上是通過一定的匹配算法對用戶需求描述與可視化服務描述之間相 似程度進行計算或評價。可視化服務匹配作為w e b 服務匹配在可視化領(lǐng)域的應 用，它既具有一般服務匹配的共性，又具備可視化技術(shù)本身鮮明的個性，例如， 可視化服務匹配應該特別強調(diào)服務行為約束以及服務質(zhì)量的要求，因為可視化 服務的核心是各種可視化算法，同時可視化過程常常具有實時性的要求，所以 研究可視化服務發(fā)布與匹配機理，具有很大必要性，及重要的理論價值和現(xiàn)實 2 武漢理工大學碩士學位論文 意義。本文將針對可視化領(lǐng)域自身的特點，以服務發(fā)現(xiàn)的高效率、高查全率和 高查準率為目標，基于功能語義研究可視化w e b 服務的發(fā)布與匹配機理。 1 2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與存在問題分析 目前，有關(guān)可視化服務發(fā)布與匹配的研究還鮮見報道。而作為w e b 服務各 種應用的關(guān)鍵，w e b 服務的發(fā)布與匹配研究已經(jīng)成為熱點問題。目前研究人員 普遍采用服務查全率、查準率和查詢效率作為服務匹配算法的評估參數(shù)，而且 國內(nèi)外學者對于w e b 服務匹配已經(jīng)作出很多研究，其中比較有代表的工作如下。 國外研究現(xiàn)狀 ( 1 ) 卡梅隆大學的p a o l u c c i 等人【4 】提出的基于輸入輸出語義w e b 服務匹配 算法。該算法是建立在領(lǐng)域本體概念繼承關(guān)系基礎(chǔ)上，考慮服務請求和服務廣 告輸入輸出參數(shù)在本體概念樹中的上下位繼承關(guān)系，定義了四種匹配度：精確 匹配( e x a c t ) ，插入匹配( p l u g i n ) ，包含匹配( s u b s u m e ) 和失敗( f a i l e d ) 。這個 算法提出時間較早，它突破了單純基于關(guān)鍵字的服務匹配思想禁錮，是基于語 義的w e b 匹配的新起點。該算法由于引入了服務語義信息，并基于語義概念本 體上下位關(guān)系推理，所以提高了服務的“查全率”和“查準率”。然而該匹配 算法相對比較粗糙，匹配度的劃分粒度比較大。而且考慮的匹配范圍較小，只 考慮了i n p u t 信息和o u t p u t 信息。后來也有不少學者，對p a o l u c c i 等人的算法進 行了匹配等級的擴展，并引入了屬性匹配，但是目前基于關(guān)系推理的概念匹配 存在匹配等級粒度加大，匹配等級有限不能進行更細致的區(qū)分等等不足。 ( 2 ) 美國g e o r g i a 大學的m e t e r o s t 5 j 項目是關(guān)于w e b 服務技術(shù)的研究項 目。它采用o w l - s 作為描述語言，對w e b 服務的接口進行計算機可理解的、 無歧義的描述。它設(shè)計了一種基于服務模板的匹配算法，為用戶提供服務查詢 功能。同時，由于它是基于p 2 p 網(wǎng)絡進行服務注冊信息的管理，采用了基于本 體推理的語義服務匹配算法。所以m e t e r o s 系統(tǒng)具有伸縮性好、服務查準率 高等特點。但是由于系統(tǒng)是基于p 2 p 網(wǎng)絡拓撲機構(gòu)的，而且這個網(wǎng)絡系統(tǒng)共享 一個本體庫，隨著本體規(guī)模的不斷擴大，這樣使本體越來越難于維護，因此， 在某種程度上限制p 2 p 網(wǎng)絡自身特點的發(fā)揮。而且該系統(tǒng)匹配算法是采用基于 模板的設(shè)計，實現(xiàn)簡單，不能滿足復雜匹配算法和邏輯推理的需要。 ( 3 ) 南洋理工大學的v a n q u o cn g u y e n e 6 j 等人開發(fā)了能同時匹配w s d l 和 o w l - sw c bs e r v i c e s 的系統(tǒng)。他們研究的方法，很好的規(guī)避了現(xiàn)有服務發(fā)現(xiàn)系 3 武漢理工大學碩士學位論文 統(tǒng)只能發(fā)現(xiàn)w s d l 服務或o w l - s 服務( 既一個w s d l 請求無法匹配一個o w l - s 服務) 的限制。不足之處是該系統(tǒng)使用的是輸入輸出匹配算法，不利于匹配算 法的移植和擴展。 ( 4 ) 德國人工智能研究所的m a t t h i a sk l u s c h ，p a t r i c kk a p a h n k e 和h 1 9 0z i n n i k u s 提出了s a w s d l - m x 2 7 j ：am a c h i n e 1 e a r n i n ga p p r o a c hf o ri n t e g r a t i n gs e m a n t i c w e bs e r v i c em a t c h m a k i n gv a r i a n t s 匹配算法。他們針對s a w s d l 服務設(shè)計了 s a w s d i _ , - m x 2 方法，采用邏輯推理和文本相似度相結(jié)合，構(gòu)建匹配模型，同時 構(gòu)建了一個s v m 平臺。該方法的不足之處是復雜度過高，與運用環(huán)境有關(guān)。 ( 5 ) 文獻 8 】提出m i x e d - i n t e g e rp r o g r a m m i n gf o rq o s b a s e dw e bs e r v i c e m a t c h m a k i n g 方法。他們最終開發(fā)了兩種可選擇匹配算法：c p b a s e d 和 q o s - b a s e dw s 匹配算法。而且為了增加o o s b a s e dw s 匹配精確度，設(shè)計了一 種排序算法。該算法能夠很好發(fā)掘服務的非功能屬性在服務匹配中的形象，但 是沒有提出一種綜合性匹配算法。 ( 6 ) 文獻 9 】中提出了m a t c h i n gs e m a n t i cw e bs e r v i c e su s i n gl e a r n i n g a c c u r a c y 的算法。算法允許根據(jù)服務的相關(guān)性來劃分服務的等級。l e a f i n g a c c u r a c y 被定義為一種衡量服務請求和服務發(fā)布的相似性度量。算法通過考察 服務本體間的概念語義相似性和屬性間語義相關(guān)性來設(shè)計概念間的匹配方法情 況。該算法只是基于概念樹語義距離相似性算法的擴展，而且沒有充分考慮概 念樹中結(jié)點所處層次及結(jié)點的密集程度對相似度計算的影響。 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 ( 1 ) 清華大學計算系的s e w s i p 項目組做了相對深入的研究工作【1 0 1 。該項 目組主要是開發(fā)了一基于語義的w e b 服務管理平臺。該管理平臺在服務匹配方 面主要設(shè)計了服務接口匹配、服務非功能屬性匹配和服務邏輯匹配。 ( 2 ) 史忠植等人提出的多主體服務環(huán)境m a g e b l 】。采用基于描述邏輯的概 念層次推理，設(shè)計了一種基于描述邏輯的服務匹配算法，進而實現(xiàn)服務主體之 間的相似度匹配計算。其設(shè)計的匹配算法只是單純的考慮了概念的層次距離， 并沒有考慮到本體概念在概念層次樹中的深度對概念相似度計算的影響。 ( 3 ) 同濟大學c i m s 研究中心的劉敏，沈偉民，嚴俊偉和高琦提出了一個多 層次的語義w e b 服務匹配框架【i 列。設(shè)計了一種擴展語義w e b 服務框架。匹配過 程包括五個層次：句法，靜態(tài)語義，動態(tài)語義，定性服務和可靠性服務。該方法在一 定程度上提高了服務匹配的查準率，但是其查全率并不高，而且層次劃分界限 比較模糊。 4 武漢理工大學碩士學位論文 通過對國內(nèi)外學者對w e b 服務匹配的研究分析發(fā)現(xiàn)，目前對于w c b 服務匹 配研究工作中存在下面問題： ( 1 ) 缺乏專門針對可視化領(lǐng)域，基于可視化特性的可視化w e b 服務匹配方 法研究。 ( 2 ) 目前基于功能語義w e b 服務匹配算法大多都只是研究服務i o 匹配。而 且目前基于語義相似度的語義w e b 服務匹配算法，主要考慮的是概念間的語義 距離，而沒有考慮到概念在層次結(jié)構(gòu)樹中的深度對概念相似度計算的影響。 總之，目前針對可視化特定領(lǐng)域的，基于功能語義的服務發(fā)布與匹配方法 的研究還鮮見報道。而隨著可視化技術(shù)應用的不斷深入普及，和可視化w e b 服 務的不斷增加，對于如何高效的查找到用戶需要的可視化w 西服務的研究將具 有非常重要的理論與現(xiàn)實意義。 1 3 研究的內(nèi)容及目的 基于功能語義的可視化w e b 服務發(fā)布與匹配機制的研究與實現(xiàn)概括起來主 要是指基于服務的功能語義描述，充分考慮可視化技術(shù)領(lǐng)域自身的特點，設(shè)計 可視化w e b 服務的發(fā)