（计算机应用技术专业论文）高校数字图书馆总体方案的设计与研究.pdf

塑墨 。 摘要 数字图书馆是当前科学研究的一个热点，自从1 9 9 2 年美国科学家 提出数字图书馆的概念，各国先后开展了对数字图书馆的研究，并且 建立了一定规模的数字图书馆；数字图书馆将是未来的主要信息中 心，人类知识的主要载体；具有资源数字化、网络化存取、分布式管 理等特点。 数字图书馆对于教育科研的巨大意义，也吸引了很多高校投入到 数字图书馆的研究和建设之中；高校以其自身的特点，在建设数字图 书馆时，既遵循数字图书馆的般概念和基本技术，同时有自己的服 务特点和技术特点。本文结合数字图书馆和高校的基本特点，从功能 上和技术上研究高校数字图书馆的体系结构。提出高校数字图书馆的 总体框架，分别阐述高校数字图书馆的资源建设方案、应用服务体系 和硬件体系( 主要指网络、存储) 的设计。 数字资源是数字图书馆的物质基础，在数字图书馆的建设中处于 核心地位，高校数字图书馆的数字资源建设，主要靠外购资源，同时 也在加强对自己所有的资源的加工，组建自己的特色资源库，本文论 述了高校创建特色资源库的一般流程，讨论了资源创建的一般标准， 提出了一套适合于高校数字图书馆的元数据方案和对象数据的管理 备份方案。 数字图书馆的建立，将有力支撑学校的教学与科研；为了给用户 提供多样的服务，这需要开发出符合实际需要的应用软件；结合高校 数字图书馆的特点，本文探讨了高校数字图书馆的应用服务框架，并 从总体上设计了应用服务框架的基本功能。 网络是数字图书馆的运行载体，海量的信息需要t b 级的存储容 量，本文结合高校的网络特点，综合考虑网络的并发访问量和传输量， 以及资源的存储量，提出了一种适应性可扩展的网络拓扑结构和具有 良好扩充性的存储方案。 总之，本论文从总体上设计了高校数字图书馆系统的资源、应用 服务、硬件的体系方案。并对其中的关键问题进行了探讨和研究。 关键词：数字图书馆，数字资源建设，应用服务框架，网络和存储体 系 a b s t r a c t a b s t r a c t i n19 9 2 ，s o m ea m e r i c a ns c i e n t i s t sp r o p o s e da c o n c e p t i o no fd i g i t a l l i b r a r y ( d l ) s i n c et h e n ，m a n yc o u n t r i e sh a v es u c c e s s i v e l yl a u n c h e di r i t e t h es t u d yo nd i g i t a l l i b r a r y p r e s e n t l y , d i g i t a ll i b r a r yh a sa t t r a c t e dm a n y a t t e n t i o n sf r o ms c i e n t i f i c r e s e a r c h e r s ，m a n yo r g a n i z a t i o n sh a v es e tu d s o m ed i g i t a ll i b r a r i e so fc e r t a i n s c a l e ；d i g i t a ll i b r a r y w i l lb et h em a i n i n f o l i n a t i o nc e n t e ra n dt h em a i nc a r d e ro fh a m a n k n o w l e d g e ；i th a ss u c h c h a r a c t e r i s t i c sa sr e s o u r c ed i g i t i z a t i o n , n e t w o r k a c c e s s i n g ，d i s t r i b u t e d m a n a g e m e n t r e a l i f i n gt h eg r e a ts i g n i f i c a n c eo fd i g i t a ll i b r a r yf o re d u c a t i o na n d s c i e n t i f i cr e s e a r c h m a n yu n i v e r s i t i e sl a u n c h e di n t ot h er e s e a r c ha n d c o n s t r u c t i o no f d i g i t a ll i b r a r y g e n e r a l l y , i nt h ep r o c e s so fb u i l d i n gd i g i t a l l i b r a r y , u n i v e r s i t i e sw i t ht h e i ro w nr e q u i r e m e n t sw o u l df o l l o wt h eb a s i c c o n c e p t i o n sa n dt e c h n o l o g i e so fd i g i t a ll i b r a r y , a n d 也e ym a yh a v et h e i r o w ns e r v i c ea n dt e c h n 0 1 0 9 yc h a r a c t e r i s t i c sa sw e l l b a s e do nt h e c h a r a c t e r i s t i c so fu n i v e r s i t i e sa n dd i g i t a ll i b r a r y , t h et h e s i ss t u d i e st h e a r c h i t e c t u r e o fd i g i t a ll i b r a r yo fu n i v e r s i t i e si nf u n c t i o n a la n dt e c h n i e a l p e r s p e c t i v e s t h et h e s i sp r o p o s e sa no v e r a l lf r a m e w o r ko fd i g i t a ll i h 舭y o fu n i v e r s i t i e s ，a n di l l u s t r a t e st h e d e s i g n s o ft h e d i g i t a l r e s o u r c e c o n s t r u c t i o np l a n ，t h ea r c h i t e c t u r eo fa p p l i c a t i o ns e r v i c ea n dh a r d w a r e a r c h i t e c t u r e d i g i t a lr e s o u r c e sa r et h em a t e r i a lb a i l so fd i g i t a ll i b r a r y t h e yp l a ya c e n t r a lr o l ei nt h ec o n s t r u c t i o no fd i g i t a l l i b r a r y d i g i t a l r e s o u r c e c o n s t r u c t i o n m a i n l yd e p e n d s o nr e s o u r c e s p u r c h a s e d f r o mr e s o u r c e p r o v i d e r s ，w h i l eu n i v e r s f f i e sc a n e s t a b l i s hc h a r a c t e r i s t i cr e s o u r c eb a s e sb y p r o c e s s i n g t h e i ro w ni s o i l r c e s t h i st h e s i se l a b o r a t e st h e g e n e r a l p r o c e d u r eo fe s t a b l i s h i n gt h ec h a r a c t e r i s t i cr e s o u r c e sb a s e s ，d i s c u s s e st h e g e n e r a l s t a n d a r do fr e s o u r c e p r o c e s s i n g ，a n dp u t s f o r w a r das e to f m e t a d a t as c h e m e sa n das e to f p l a n so f o b j e c tm a n a g e m e n ta n db a c k u p t h eb u i l d i n go fd i g i t a l l i b r a r y w o u l ds u p p o r tt h e t e a c h i n ga n d s c i e n t i f i cr e s e a r c ho fu n i v e r s i t i e se f f e c t i v e l y t op r o v i d ed i f f e r e n tk i n d so f a b s t r a c t s e r v i c ef o ru s e r s ，a p p l i c a t i o n ss h o u l db ed e v e l o p e da n di m p l e m e n t e do n d i # t u ll i b r a r y c o m b i n i n g t h e r e q u i r e m e n t s o ft h e d i g i t a ll i b r a r y o f u n i v e r s i t i e s ，t h e t h e s i ss t u d i e st h e g e n e r a l f r a m e w o r ko f a p p l i c a t i o n s e r v i c e ，a n dd e s i g n st h eb a s i cf u n c t i o no f t h ef r a m e w o r ko nt h ew h o l e n e 咖r ki st h e o p e r a t i n g c a r r i e ro f d i g i t a ll i b r a r y v o l u m i n o u s i n f o r m a t i o nn e e d s s t o r a g ec a p a c i t y o ft b g r a d e b a s e d 0 1 1t h e c h a r a c t e r i s t i c so ft h en e t w o r ko fu n i v e r s i t i e s ，c o n s i d e r i n gt h e s t o r a g e c a p a c i t ya n d t h ec o n c u r r e n ta m o u n to f a c c e s sa n dt r a n s m i s s i o n t h r o u g ht h e n e t ，t h et h e s i sp r o p o s e sa ne x t e n d a b l ea n da d a p t a b l et o p o l o g i c a ls t r u c t u r e o f t h en e t w o r k o f d i g i t a ll i b r a r y , a n dd e s i g n sas c a l a b l es t o r a g es c h e m e i nc o n c l u s i o n ，t h et h e s i sp r o p o s e st h ed e f i g n so fs u c hp r o j e c t sa s d i g i t a l r e s o u r c ec o n s t r u c t i o n ，f r a m e w o r ko f a p p l i c a t i o ns e r v i c ea n dn e t w o r ka n ds t o r a g ea r c h i t e c t u r eo v e r a l l a n ds o m ek e y p r o m e m so fd i g i t a l l i b r a r ya l ed i s c u s s e da n d r e s e a r c h e di nt h et h e s i s k e y w o r d s ：d i g i t a ll i b r a r y ( d l ) ，d i g i t a lr e s o u r c ec o n s t r u c t i o n ， f r a m e w o r k o f a p p l i c a t i o ns e r v i c e ，n e t w o r k a n d s m r a g e a r c h i t e c t u r e 独创性声明 本人声明，所呈交的学位论文是我个人在导师指导 下进行的研究工作及取得的研究成果。尽本人所知，除 了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北 京交通大学或其他教学机构的学位或证书而使用过的 材料。与我一起工作的同志对本研究所做的任何贡献已 在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 本人签名： 日期：年一月一日 关于论文使用授权的说明 本人完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论 文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许 论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内 容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。论 文中所有创新和成果归北京交通大学计算机与信息技 术学院所有。未经许可，任何单位和个人不得拷贝。版 权所有，违者必究。 本人签名： e t 期：年一月一曰 1 1 课题研究背景 第一章绪论 数字图书馆是没有时空限制的、便于使用的、超大规模的知识中 心，作为知识经济的重要载体，数字图书馆是国家信息基础设施重要 组成部分，目前己成为评价一个国家信息基础水平的重要标志和本世 纪各国文化科技竞争的焦点之一。 数字图书馆自从9 0 年代以来，曾作为美国克林顿政府倡导的信息 高速公路计划的重要部分；其中影响比较大的包括下面两个项目： 美国国会图书馆是美国最早进行数字图书馆尝试的图书馆之一， 其“美国的记忆”( a m e r i c a nm e m o r y ) 影响深远。“美国的记忆”最 早是一个于1 9 9 0 年一1 9 9 5 年间实施的试验性计划，该计划的目标是 确定数字式馆藏的读者对象，建立数字图书馆的一整套技术过程，讨 论有关知识资产的论题，进行分发演示，并最终确定国会图书馆数字 化的方针与规范，由于该计划的成功，后来它就演变成为国会图书馆 的国家数字图书馆计划。美国国会图书馆数字图书馆的项目特点是着 眼于如何进行数字馆藏的建立。对历史文散的数字化中产生的问题与 技术规范进行了较为深入的研究，国会图书馆数字化工作中的最大贡 献是在资源建设方面，这也是与其图书馆的特点与特长息息相关。 美国“数字图书馆首倡计划”由美国科学基金会0 q s f ) 、美国国 防部高级研究计划署( d a r p a ) 、美国宇航局( n a s a ) 发起资助的包含6 北京交通大学硕士学位论文 个项目的数字图书馆计划，于1 9 9 4 到1 9 9 8 财年施行，平均每个项目 的资助金额为4 百万美元。这个计划的任务是共同研究和发展一个用 于创立、操作、利用与评价一个大跨度的不断发展的数字图书馆的试 验平台，该数字图书馆的内容主要为有关地球与空间技术的科学资 料。该计划的重点是偏重于进行一些试验研究，偏重于如何来测试与 评价利用因特网技术面对广泛的用户群体( 包括在大学校园中的学 生，本地高中以及公共图书馆用户) 提供服务的一个系统模型。目前 “数字图书馆首倡计划”进入了第二阶段，新增加了几家赞助机构， 这一计划的内容更为宽泛，但主要重点仍是侧重于应用研究与测试平 台的建立。 除了美国之外，其他西方国家及许多发展中国家分别制定了自己 的信息社会发展计划，以求在未来知识经济的竞争中立于不败之地。 在我国数字图书馆从1 9 9 8 年开始升温，在国家科技部的支持和协 调下，国家8 6 3 计划智能计算机系统主题专家组设立了数字图书馆重 点项目“中国数字图书馆示范工程”，这是一个由国内许多单位 联手参与的大文化工程。该工程于1 9 9 9 年启动，首都图书馆成为“中 国数字图书馆工程首家示范单位”。国家计委批准立项“全国党校系 统数字图书馆建设计划”，总投资达1 9 亿元。2 0 0 1 年5 月2 3 日， 国家重点科技项目“中国试验型数字式图书馆”通过专家技术鉴定。 目前，中国数字图书馆已经进入初步实用阶段，我国的数字图书馆研 究、建设已经初具规模。 同时，各个高校也投入了数字图书馆的研究，北京大学、东北师 范大学等院校相继成立数字图书馆研究所，在全国范围内掀起了数字 2 结论 指导高校数字图书馆建设和制定标准。 也有很多社会企业投入到数字图书馆工程中，并且开发出比较成 熟有效的数字图书馆方案和产品，影响比较大的有：超星公司的中文 数字图书馆，书生公司的基于全息数字化技术的方案和方正a p a b i 数 字图书馆等。 1 2 课题项目背景 高校信息化对于提高高校教学水平、丰富高校教学手段、提高师 资水平等各个教学环节都具有重要的意义。在校园信息环境中，与教 学直接相关的教学文档、图书资料、期列杂志和影音资源 句成校园信 息资源的重要组成部分，实践和研究表明，数字图书馆正是容纳这些 信息资源的最好的信息环境。 以计算枫私信怠类专业为主的薪兴高等学校石家庄某商校，在 校园信息化建设中，进行数字图书馆建设。提出如下目标： 具有千兆高速网络作为资源传输与工作环境 具有高速和大规模( t b 级) 存储环境 具有自主资源和丰富的外购资源 功能完善、易于维护 易于访问，服务完善 与国际国内标准接轨 我们人工智能与知识工程研究所承担此项目建设，在广泛调研国 内外数字图书馆的建设情况基础上，结合高校数字图书馆的实际特 点，采用最新的技术，完成了此项目的研究设计与建设实施工作，对 北京交通大学硕士学位论文 t b 级大规模数据管理技术( 存储、访问、管理、备份) ，网络技术， 检索技术，多媒体技术，元数据管理技术等关键技术进行了一定的研 究。 本项目对于高校数字图书馆的建设，具有定的代表性。在此项 目中本人参与项目总体设计工作，并且负责完成资源、软件系统的设 计开发工作。 1 3 本文的研究内容与组织安排 对于数字图书馆建设，本文以实际项目为背景，对高校数字图书 馆系统的总体结构进行了洋细研究；论述了高校数字图书馆的基本体 系：数字资源建设体系、应用服务体系和硬件环境体系，并且给出了 他们的具体设计；概括性地说明了高校数字图书馆建设的基本内容和 技术。 本文共分七章，安排如下： 第一章绪论。介绍了本课题的研究背景及国内外研究现状，阐述 了作为本课题项目背景的项目情况，说明了本论文的研究内容与组织 安排。 第二章数字图书馆的基本概念和技术。本章首先介绍了数字图书 馆的概念和特点；然后介绍了数字图书馆的基本技术和面临的挑战： 阐述了数字图书馆的基本体系结构：最后对高校数字图书馆建设的现 状和特点也进行了比较具体的调研。 第三章高校数字图书馆系统的总体设计。本章是全论文的纲领性 章节，依据高校数字图书馆的功能任务，分别从资源角度和业务角度 4 绪论 章节，依据高校数字图书馆的功能任务，分别从资源角度和业务角度 给出了高校数字图书馆的总体设计方案，并且扼要的论述了总体设计 的三大组成体系：数字资源的建设与管理体系，功能全面的应用服务 体系和硬件环境体系( 主要包括海量的存储系统和高性能的网络平 台) 。 第四章数字资源建设体系的研究与设计。本章是本论文的重点章 节，主要从资源的角度论述了高校数字图书馆的建设，首先从建设方 案角度说明了数字资源的建设，然后详细的研究了数字资源的元数据 和组织方式，并且给出了一个元数据设计方案，然后设计了数字资源 的创建和发布流程，最后给出了数字资源检索系统和调度系统的解决 方案。 第五章功能全面豹应用服务体系设计。本章从图书馆提供服务的 角度出发，论述了各种服务的特点和意义，给出了服务项目的设计， 主要包括：数字图书馆的门户网站、虚拟参考咨询系统、电子阅览室 管理软件等服务，最后详细探讨了数字图书馆安全运行的数据备份方 案。 第六章硬件环境体系的设计。本章从高校数字图书馆的实际需求 出发，设计了数字图书馆的网络拓扑结构，包括总体的网络设计和图 书馆实体内部的网络设计；探讨了当前流行的几种存储方案( s a n ， n a s ，d a s ) ，并且各自给出了这些方案的设计。其中s a n 是当前最 流行的方案，也是未来的发展趋势。 第七章结束语。对全文进行了总结，并提出了课题下一步的研究 方向和目标。 北京交通大学硕士学位论文 第二章数字图书馆的基本概念与技术 2 1 数字图书馆的概念 2 1 1 数字图书馆的缘起 数字图书馆的研究开发，是伴随国际互联网的发展和普及而兴起 的，大致发端于九十年代初；巨量的信息涌入互联网，使其信息极为 丰富，也使信息的查询和检索十分困难，尤其是对于上网漫游的新手 更是如此，这主要是由于互联网上的信息资源很大程度上处于无政府 的混乱状态，大大影响了信息利用的效率，这一重大的弊端，清楚地 表明了在互联网这种全球信息服务网络中，急需一个管理信息资源的 新模式，所有上网的资源必须按照这个模式统一管理，这种模式要能 够有组织的管理信息资源，提高检索效率，有效实现资源共享；这就 是提出数字图书馆的主要背景；数字图书馆起初并不是由图书情报界 的人士首倡，但是由于图书馆是社会信息资源无可替代的集散地，最 终必然地应用到了图书馆领域。 2 1 2 数字图书馆概念 目前，数字图书馆正处于发展之中，国内外对数字图书馆还没有 一个明确完整的定义。但一般认为，数字图书馆是全球信息高速公路 上信息资源的基本组织形式，这一形式满足了分布式面向对象的信息 查询需要，是下一代互联网上信息资源的管理模式。这个定义中可能 6 数字图书馆的基本概念与技术 有两个概念需要解释，“分布式”和“面向对象”。简而言之，前者指 跨图书馆( 跨地域) 和跨物理形态的查询，后者指不仅要查到线索( 在 哪个图书馆) ，还要直接获得要查的东西( 对象) 。这个定义类似于说 目前的图书馆“是社会信息资源的一种主要组织形式，满足了人们借 阅书刊等基本信息需要。” 在数字图书馆概念出现之前，人们从电子图书馆、网上图书馆和 虚拟图书馆等不同侧面讨论了图书馆的未来发展。这些概念有必要和 数字图书馆概念区分开来： ( 1 ) 电子图书馆：侧重对收藏特色的概括，收藏品基本为电子读物， 阅读手段一般通过电脑等。不一定提供网上信息或上网服务。 ( 2 ) 网上图书馆：将一定量的信息在阏上组织起来，供“读者”查 阅和检索。这种网上图书馆不一定需要对应的图书馆社会实体，它也 可以视为数字图书馆的初级形态。 ( 3 ) 虚拟图书馆：网上图书馆的别称，侧重其无实体的特征。 表2 - i 数字图书馆与传统图书馆的比较 l 专统图书名致字图书饲 书刊采购数字化资源创建 典藏存储( 多媒体数据库) 编目标引并生成索引 借阅流通检索软件 流通管理权限管理 这些图书馆的建设难度、使用的方便程度都远远不如数字图书馆， 但他们是数字图书馆的基础。是建设数字图书馆的必不可少的前期准 北京交通大学硕士学位论文 备工作，表2 - 1 示例数字图书馆与传统图书馆的区别。 2 2 数字图书馆的特点 ( 1 ) 信息实体虚拟化与资源数字化 在网络环境下，各类知识信息都可以方便地转化为数字形式在全 球范围内传播，每一个用户都可以十分方便地使用世界上任何一个图 书馆的资源。这种图书馆已成为一个“信息空间”。 大量的数字化资源是数字图书馆的“物质”基础，万千世界统一 于数字图书馆中的0 和1 ，数字图书馆中的信息绝大部分是数字化的， 而且绝大部分的资源是多媒体资源；书籍、期刊、录音录像带、乃至 古籍善本、稀世字画甚至x 光片，都消失了原本的物理形态，利用现 代信息技术和网络通信技术，经过压缩等处理转变为数字信息，他们 只要有相同的属性，就能被同时获取。 ( 2 ) 网络化存取与资源的共享性 高速的数字通信网络是数字图书馆的存在基础，数字图书馆依附 于网络而存在，其对内的业务组织和对外的服务都是以网络为载体， 得益于网络也受制于网络，数字图书馆内部本身由局域网构成，一般 是高速主干联接数台服务器及工作站，外部通过数台广域网服务器面 向浩瀚的i n t e r n e t 。 网络化的存取，也带来了资源共享的跨时空；“馆藏”资源已不再 是“私有”，而是面向世界，为不同的人们提供不同的服务，任何人 受到的服务都是“虚拟馆”的服务，数字图书馆从以馆为中心转化为 以读者为中心。 8 数字图书馆的基本概念与技术 ( 3 ) 分布式管理与系统的开放性 分布式管理是数字图书馆发展的高级阶段，它意味着全球数字图 书馆遵循统一的访问协议之后，数字图书馆可以实现“联邦检索”， 全球数字图书馆将像现在的i n t e r _ n e t 联接网站一样，把全球的数字 化资源联为一体，联接成为一个巨大的图书馆。分布式管理之所以是 数字图书馆的基本要素，在于它强调标准协议的重要性，只有全球共 同遵循t c p i p 协议，才有i n t e r n e t 的今天，数字图书馆技术还没 有这样一个公认的标准协议，因此技术标准的选择和参与制订，对每 一个数字图书馆先驱者来说都是至关重要的。 数字图书馆在共同遵守的协议之下，可以对外开放，馆间协同工 作，为用户提供“虚拟馆”的服务，数字图书馆的读者可以在任何时 间和任何地点从网上得到各种服务，充分体现数字图书馆的开放性。 ( 4 ) 系统的方便友好与知识性 在数字图书馆里读者得到服务是多方面的、多层次、多形式、友 好的、简单的、方便的，检索命中率高，不仅可以得到纸介质文献， 也可以得到电子文献，还可以结合声、像、文字多种媒体，使读者如 同身临其境； 此外，数字图书馆不仅提供这些文献和多媒体材料等原始资源， 还将提供更深层次的信息服务；通过信息分析和重组形成符合用户需 求的知识或帮助用户找到解决方案，并对提供的知识产品的质量进行 评价。 北京交通大学硕士学位论文 2 3 数字图书馆的关键技术与面临的挑战 数字图书馆是一个宽带多媒体网络和海量信息管理系统，它所面 对的存储对象和技术领域远远超出了目前传统图书馆的范围。存储对 象包括数字化的图书、音像、新闻、美术、照片、雕塑、电影、软件、 电子出版物、互联网内容、卫星数据、气象数据、地理数据、政府文 件等各种各样的人文与科学数据，因而牵涉到大量的管理问题。 数字图书馆涉及的技术领域很宽广，需要大量的技术突破作为支 撑，例如基于内容的多媒体检索技术和智能化、个性化和自动化服务 技术，这样数字图书馆的真正潜力才能发挥出来。建设数字图书馆我 们至少需要解决以下十个问题，或者也可以说是面临的挑战： ( 1 ) 海量信息资源建设问题 如何快速、有效、有序、合法地把包括历史资料在内的各种媒体 资源数字化后放入数字图书馆，是涉及到技术、管理和法律等诸多方 面的难题。其中，中文图书的自动录入将是最繁重的一个任务。 ( 2 ) 存储与压缩问题 根据加州大学伯克利分校p e t e rl y m a n 和h a l a l l 的报告，全球 每年生产的信息量平均每个人2 5 0 兆，这些信息的绝大多数以多媒体 形态存在，印刷文档只占总量的o 0 0 3 。因此，如何有效地压缩、保 存和方便使用这些海量数据，使得系统的成本不至于过高而且系统响 应很快，是数字图书馆系统设计最需要技巧的环节之。 ( 3 ) 分类、索引和检索问题 为了规范化和易于后续开发，数字图书馆一开始就需要定义能够 1 0 数字圈书馆的基本概念与技术 覆盖包括电子图书在内的多种媒体类型的元数据规范，以及基于此规 范的内容索引方法和分类方法。为了支持海量数字化资源的自动分类 和检索，需要研究基于内容的多媒体处理技术。 ( 4 ) 安全性问题 安全性包括版权保护和系统安全性的保护。版权保护，是数字图 书馆能够健康发展的前提。 ( 5 ) , f f j 户界面问题 智能化用户界面设计的技术核心是为用户使用数字资源库提供方 便的支持，是数字图书馆系统与用户交流的窗口。如何充分利用图形、 语音及其融合技术，设计一个具有人性化、智能化的友好、直观、方 便的接口，让中国用户得心应手，不仅需要技术突破，还需要大量实 践的检验。 ( 6 ) 信息表现问题 数字图书馆中的许多非文本数据都可以直觉化、可视化，可以用 图像、图形、语音等直接表现出来。但是如何对知识或信息的表现最 有效，目前还没有很好的答案。 ( 7 ) 多语言问题 数字图书馆中的图书可能是用英语、汉语等多种语言书写的，为 了让更多的入能够方便的阅读各种语言的图书资料，数字图书馆需要 提供机器翻译能力。 ( 8 ) 工具与平台问题 工具包括图书录入工具、音像制品录入和编辑工具、浏览工具、 开发工具等，平台包括软件平台、数据库平台等。目前已经有一些商 北京交通大学硕士学位论文 品化的软件平台，但是如何针对数字图书馆的需求设计专用工具与软 件平台，是一个亟待解决的技术挑战。 ( 9 ) 标准与规范问题 数字图书馆领域目前国内没有相应的电子图书标准、多媒体信息 表达标准、元数据标准、服务与互操作标准。 其中，能否采用先进的资源数字化和检索等实用技术、能否有效 保护数字资源不被盗版、是否采用统一的兼容性强的标准来避免重复 建设，是决定数字图书馆建设成败的关键。 2 4 高校数字图书馆建设的现状和特点 在国家、社会数字图书馆研究与建设蓬勃发展的同时，高校作为 教育和科研的主力，高等院校作为知识型机构的代表，走在了前列。 有关数据显示，全国1 0 0 0 多所普通高等院校中，目前已有近三分之 二开始涉足该领域。 对于高校，数字图书馆的建设，更具有战略意义，数字图书馆优 势势不可挡，高校图书馆的数字化进程，经历了电子图书馆，网上图 书馆，数字图书馆三个阶段；在ca li s 领导下，高校组成了高校 数字图书馆联盟。 2 4 i 高校图书馆的建设现状 在信息化的大潮中，高校的信息化、网络化走在了时代的前列， 现在几乎所有的高校，和互联网建立了互连，拥有一定的机房；大部 分的高校建立了校园网，实现了部分的无纸化办公，拥有自己的站点。 数字图书馆的基本概念与技术 在校园信息化进程的推动下，高校图书馆的自动化、数字化程度 得到了极大的提高，图书馆内部，不但存在传统的图书馆的业务部门： 图书采编部门、流通部门，典藏部门、行政部门；也基本上建立了多 媒体l 弼览室，网络阅览室；图书馆的图书流通等业务基本上摆脱了卡 片式管理，实现了办公自动化。部分高校图书馆购进了一定量的电子 资源，这些电子资源是分散存在、运行的，读者通过特定专有的入口 来查询、阅读这些资源：这项服务在网络阅览室或者通过校园网提供： 有些重点高校，购买了一定规模的数字资源库，加工创建了自己的特 色资源库，并且对这些数字资源库进行了一定的集成和组织，组建成 图书馆数字中心或者学校的数字信息港。 高校图书馆在自动化、数字化的进程中，也普遍存在下列问题： 建设资金不足、自己特色资源的缺乏、技术人员特别是计算机技术方 面的人才缺乏。 2 4 2 高校数字图书馆的建设现状 1 9 9 6 年在北京召开的第6 2 届国际图联( i f l a ) 大会，数字图书馆成 为该会议的一个讨论专题。i b m 公司和清华大学闺书馆联手展示“i b m 数字图书馆方案”。随后北京大学、东北师范大学等院校相继成立数 字图书馆研究所，在全国范围内掀起了数字图书馆建设和研究的高 潮。 上海交通大学图书馆经过“数字图书馆雏形”( 1 9 9 6 1 9 9 8 ) 和“数 字图书馆试验基地”( 1 9 9 9 今) 的建设，在数字图书馆的体系结构、 技术和服务上做了一些研究和探索，建成了论文库，音乐数字图书馆 北京交通大学硕士学位论文 等。 北京交通大学，全国首家引进“学术资源门户”一m e t a “b s f x 系统，能够实现图书馆多类型资源的管理，实现多个异构数据库的统 一检索，对内容敏感链接服务的资源导航。 2 4 3 高校数字图书馆的优势 ( 1 ) 信息储存空间小、不易损坏 数字图书馆是把信息以数字化形式加以储存，一般储存在电脑光 盘或硬盘里，与过去的纸制资料相比占地很小。而且，以往图书馆管 理中的一大难题就是，资料多次查阅后就会磨损，一些原始的比较珍 贵的资料，一般读者很难看到。数字图书馆就避免了这一问题。1 0 0 万册书，仅仅需要l o 块1 4 6 g 大小的硬盘就足够了。 ( 2 ) 信息查阅检索方便 数字图书馆都配备有电脑查阅系统，读者通过检索一些关键词， 就可以获取大量的相关信息。而以往图书资料的查阅，都需要经过找 书库、按检索号、寻找图书等多道工序，繁琐而不便。 ( 3 ) 远程迅速传递信息 图书馆的建设是有限的。传统型图书馆位置固定。读者往往要花 费大量的时间在去图书馆的路上。数字图书馆则可以利用互联网迅速 传递信息，读者只要登陆网站，轻点鼠标，即使和图书馆所在地相隔 千山万水，也可以在几秒钟内看至4 自己想要查阅的信息，这种便捷是 以往的图书馆所不能比拟的。 ( 4 ) 同一信息可多人同时使用 1 4 数字图书馆的基本概念与技术 众所周知，一本书次只可以借给一个人使用。在数字图书馆则 可以突破这一限制，一本“书”通过服务器可以同时借给多个人查阅， 大大提高了信息的使用效率。 ( 5 ) 节省费用：购买了电子图书，可以少购买纸介质图书，当前市 面上一本电子图书，一般直需要3 5 元，比起纸介质书，价格要低 的多；从而节省购书费用，现在占用空间小，对电子图书的管理费用 也远远小于对纸介质的图书管理费用。 2 4 4 高校数字图书馆的特点 广义的数字图书馆是一个存有海量信息的信息中心，内容类别多 种多样：然而高校数字图书馆，作为整个数字图书馆系统的一个节点， 与教学和科研有着密切的关系，有其自身的特点，主要有以下特点： 主要面向学校师生，为教学和科研服务； 运行环境主要为校园内部网，提供局域网范围内的服务： 一般属于公益类型的数字图书馆，阅读下载没有收费要求； 数字资源的类型主要包括：电子图书、期刊、报纸、会议论 文、影音资源、光盘资源与特色馆藏资源： 多样化的数字资源来源渠道，主要包括如下渠道： ( 1 ) 自主资源 包括图书馆馆藏资源、学校各个部门的有参考价值的信息资源、 教师和学生的需要存档的资源，它更直接服务于学校的教学等各项工 作，由图书馆人员借助相关软件进行加工处理。 ( 2 ) 外购资源 北京交通大学硕士学位论文 是数字图书馆扩大馆藏的主要方式，包括常见的电子图书、期刊 库以及其他各种专业信息库，需要一定的投入，而且有后期的资源更 新投入。 ( 3 ) 网络资源 i n t e r n e t 上的网站聚集了无数的数字化、多媒体的信息资源。图 书馆作为收集、整理、传播和交流信息的机构，可以对网络信息进行 收集和整理，使之成为本馆资源的有机组成部分。 高校数字图书馆服务范围分为馆内网、校园网、校外网，提供音 视频服务，一般流量很大，会给网络很大的负载压力，一般只提供馆 内服务，数字图书馆的建立还不能取代现在传统的图书馆，一般作为 传统图书馆的一项崭新的价值巨大的服务，并将最终取代传统的图书 馆而成为高校的信息主体。 2 5 本章小节 本章首先介绍了数字图书馆的概念和特点；然后介绍了数字图书 馆的基本技术和面临的挑战；阐述了数字图书馆的基本体系结构；最 后对高校数字图书馆建设的现状和特点进行了比较具体的调研。 1 6 高校数字图书馆系统的总体设计 第三章高校数字图书馆系统的总体设计 3 1 数字图书馆系统的主流体系模式 经过了十几年对数字图书馆各种主要技术的研究和相关技术的发 展，为建立现实的数字图书馆打下重要的技术基础，现己建成或正在 建设的一批数字图书馆，主要有三种类型： 特种馆藏型模式：将本馆的珍藏( 包括声像善本、古籍和珍藏) 或特种馆藏( 包括图片、声像、影视等各种载体) 的资料进行数字化， 提供网上共享。例如以美国国会图书馆的“美利坚记忆”为代表 的一些国家、地方图书馆等。 服务主导型模式：这种服务模式的资源一般由三部分组成： a 图书馆本身的数字化特种馆藏；b 商用的网上联机电子出版物 或数据库( 包括在本馆的资源镜像库) ；c 因特网上有用的文献信息 资源。它们用统一的界面向读者提供服务。例如目前国外有些大 学的数字图书馆模式，又如美国加利福尼亚州的数字图书馆 ( c d l ) ，伊利偌伊斯州的i d a l j i ，即伊州的数字学术图书馆等。 商用文献型模式：一些文献服务公司、出版社、代理商等建 立的一种商用文献型的数字图书馆，提供全文的期刊、杂志、电子 图书馆( 也包括音乐和影视资料) 等，一般既有索引数据库、又有全 文的对象数据库。例如中国的超星数字图书馆提供电子图书，荷兰 的e l s e v i e r 公司提供1 2 0 0 多种全文杂志，美国科罗拉 多州的n e t l i b r a r y 也提供几万种电子图书供读者使用。 北京交通大学颂士学位论文 服务主导型数字图书馆的体系结构，它以三种主要数字化资源为 基础( 即图书馆本身的数字化特种馆藏；商用的网上联机电子出版物或 数据库；因特网上有用的文献信息资源) ，以一个统一的信息访问平台 和一个为读者服务的网上参考咨询台( v i r t u a lr e f e r e n c ed e s k ) 为两翼， 实现对读者的有效服务。这两个平台对一个实用的数字图书馆是不可 缺少的。两个平台在系统结构上有些是相互渗透的。 根据高校数字图书馆的特点，高校数字图书馆的功能主要是以图 书馆的各种类型数字资源为中心，以为读者提供方便、快捷的信息服 务机制为目的，实现数字资源的加工建设、数字资源的存储和管理、 数字资源的访闯和服务。高校数字图书馆的建设采用服务主导型的数 字图书馆体系结构。 3 2 总体方案的设计 根据高校数字图书馆的建设目标与任务，数字图书馆设计方案应 包括集数据加工标引、建库、发布和检索服务为一体的信息资源( 元 数据或全文数据) 库建设方案；集用户管理和个性化服务为一体的资 源服务系统；实现异构、分布式、跨平台、多样化资源统一检索和参 考链接服务的资源整合门户；参考咨询服务系统：以及高校论文库建 设、教参库建设等应用系统。简而言之，该数字图书馆设计方案充分 考虑了以下几方面问题： 包括自建库、图书馆自动化系统、网络数据库、光盘数据库 在内的分布、异构和多样化的数字信息资源的整合； 包括资源种类、分类、关键词、检索历史等在内的个性化信 高校数字图书馆系统的总体设计 息服务； 与主流的数字化加工系统的无缝集成； 开放的体系结构，遵循信息描述、组织和资源互操作的国际 标准； 从资源的角度看，高校数字图书馆系统的总体方案如图3 1 。 图3 1 数字图书馆总体方案图l 蓝色区域：表示数字资源的原材料来源； 红色区域：表示数字资源的加工流程； 绿色区域：表示以数字资源为使用对象的数字图书馆应用体系； 蓝色和红色区域相对于图书馆内部管理人员，绿色区域面向的是 用户。 北京交通大学硕十学位论文 从业务功能的角度看，数字图书馆系统的总体方案如图3 2 。 图3 2 数字图书馆总体方案图2 下面章节将根据总体方案图展开详细论述。 3 3 数字资源的建设与管理体系 如图3 1 蓝色和红色部分，以及绿色部分的资源整合系统以下部 分，都属于数字图书馆的资源建设与管理体系，可以看出资源系统在 数字图书馆系统中的核心地位。 3 3 1 数字图书馆将具有的资源 ( 1 ) 自主资源 这些资源与学院的教学研究密切相关，将直接服务于学校的教学 目的。自主资源主要包括教师教案，学生作业，毕业论文，特色资源 高校数字图书馆系统的总体设计 等。 ( 2 ) 外购电子图书 这部分资源将是数字图书馆的主要资源，可从数字资源商购买。 ( 3 ) 期刊、报纸与论文 这一部分也将是数字图书馆的重要资源。 ( 4 ) 影音资源 这一部分主要是为了丰富教师和学生的课余生活，集中提供一些 电影、歌曲等娱乐内容，这些资源将主要在声像室中提供。 ( 5 ) 光盘资源 ( 6 ) 特色馆藏资源 主要搜集一些具有学校自身特色的资源。 3 3 2 资源整合系统 由于不同的数据库厂商提供了不同的用户界面、检索阅读软件和 管理平台；而且它们的检索平台互相不能兼容，元数据库不对外公开： 因此，为了找到某相关的主题，不得不对不同的数据库进行多次检 索，而且无法解决文摘、全文、引文、m a r c 数据等相关信息的参考 链接。我们当前和资源提供商合作开发了统一检索平台即资源整合系 统；将整个数字图书馆作为一个统一的虚拟整体，提供统一检索的功 能，即用一个统一的检索界面，对分布在多个数据源中的数据进行不 分来源的检索。资源提供商提供其资源库检索接口，我们开发统一检 索界面，为用户服务：用户只需输入自己的检索请求，由资源整合系 统接受请求，生成检索字符串，传递给各个资源库提供的检索接口， 北京交通大学硕士学位论文 每个资源库的检索平台进行检索处理，并把处理结果返回资源接合系 统，资源整合系统把各个资源