（计算机软件与理论专业论文）数字博物馆资源虚拟化与数据集成方法研究.pdf

由 l 伊 原创性声明和关于论文使用授权的说明 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下， 独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本 论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。 对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方 式标明。本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：量丝 e t 期：丝! ! ：兰：兰乡 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学 校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论 文被查阅和借阅；本人授权山东大学可以将本学位论文的全部或部分 内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段 保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：兰垒塾导师签名： 日2 t 7 l o , 罗，工乡 一 目录 摘要一i a b s t r a c t 第1 章 绪论_ 一1 1 1 研究背景及意义1 1 2 研究现状4 1 2 1 数字博物馆4 1 2 2 资源虚拟化6 1 2 3 数据集成方法8 1 3 论文主要工作1 0 1 4 论文组织结构1 1 第2 章数字博物馆资源的表示模型1 3 2 1 数字博物馆资源1 3 2 1 1 文本：1 4 2 1 2 图片1 4 2 1 3 音频：1 5 2 1 4 视频1 6 2 1 5 三维虚拟模型1 7 2 1 6 动画1 9 2 2 数字博物馆资源的特征2 l 2 3 数字博物馆资源的表示模型2 2 2 3 1 资源属性2 4 2 3 2 资源关系2 6 2 3 3 资源视图2 7 2 3 4 资源共享属性2 7 2 4 本章小结一2 9 第3 章数字博物馆资源的虚拟化3 0 3 1 数字博物馆资源虚拟化方法1 3 0 3 1 1 资源层3 2 3 1 2 物理服务层3 2 3 1 3 逻辑服务层3 2 3 1 4 概念层3 3 3 2 物理服务与逻辑服务的映射关系3 3 3 3 逻辑服务匹配3 6 3 4 服务组合3 6 3 4 1 三段式服务组合方法3 7 3 4 2 服务组合流程建模3 8 3 4 3b p e l 规范映射4 0 3 5 数字博物馆应用执行流程4 2 3 6 本章小结4 3 第4 章数字博物馆异构数据集成及服务定制4 4 4 1 数字博物馆异构数据集成4 4 4 1 1 分布式异构数据集成4 5 4 1 2 数据服务4 7 4 1 3 数据集成流程5 3 4 2 数字博物馆的服务定制方法5 4 4 2 1 服务定制组件5 4 4 2 2 服务组合定制 4 3 本章小结一 第5 章数字博物馆界面定制与生成 5 1 数字博物馆界面定制方法 5 1 1 界面定制组件 5 1 2 界面布局定制 5 1 3 界面内容定制 一 山东大学博士学位论文 5 1 4 界面定制流程6 2 5 2 个性化用户界面定制模型6 3 5 2 1 表示层6 3 5 2 2 操作层6 5 5 2 3 数据层6 8 5 3 界面生成实例6 9 - 5 3 1 页面布局配置7 0 5 3 2 页面显示配置7 0 5 3 3 页面数据配置7 1 5 3 4 模块的配置7 2 5 4 个性化博物馆一7 4 5 5 本章小结7 7 第6 章总结与展望7 8 6 1 本文主要工作总结7 8 6 2 未来工作展望一7 9 参考文献8 l 致谢8 9 攻读学位期间发表的学术论文目录9 0 攻读学位期间参与科研项目情况：9 l 攻读学位期间获奖情况9 2 学位论文评阅及答辩情况表9 3 附录英文论文9 5 i i l t a b l eo fc o n t e n t s a b s t r a c ti nc l l i n e s e i a b s t r a c ti ne n g l i s h 1 i i c h a p t e rl i n t r o d u c t i o n l 1 1r e s e a r c hb a c k g r o u n d l 1 2r e s e a r c ho v e r v i e w 4 1 2 1 d i g i t a lm u s e u m 4 1 2 2r e s o u r c ev i r t u a l i z a t i o n ：6 1 2 3d a t ai n t e g r a t i o nm e t h o d 8 1 3m a i nc o n t e n t s 1 0 1 4o u t l i n e so f t h et h e s i s 1 l c h a p t e r2 1 1 1 er e p r e s e n t a t i o nm o d e lo f d i g i t a lm u s e u mr e s o u r c e s 1 3 2 1n er e s o u r c e so f d i g i t a lm u s e u m 1 3 2 1 1 t e ) ( t 1 4 2 1 2p i c t u r e 1 4 2 1 3 a u d i o 1 5 2 1 4 v i d e o 1 6 2 1 5t h r e e d i m e n s i o n a lv i r t u a lm o d e l 1 7 2 1 6 a n i m 撕o n 1 9 2 2n ec h a r a c t e r i s t i c so f d i g i t a lm u s e u mr e s o u r c e s 2 1 2 3 1 1 l er e p r e s e n t a t i o nm o d e lo fd i g i t a lm u s e u mr e s o u r c e s 2 2 2 3 1r e s o u r c ep r o p e r t i e s 2 4 2 3 2r e s o u r c er e l a t i o n s 一2 6 2 3 3r e s o u r c ev i e w s 2 7 i v 2 3 4r e s o u r c es h a r i n gp r o p e r t i e s 2 7 2 4 s u m m a r y 2 9 c h a p t e r3 t h ev i r t u a l i z a t i o no f d i g i t a lm u s e u mr e s o u r c e s 3 0 3 1t h ev i r t u a l i z a t i o nm e t h o d so f d i g i t a lm u s e u mr e s o u r c e s 3 0 3 1 1t h er e s o u r c el a y e r 3 2 3 1 2t h ep h y s i c a ls e r v i c el a y e r 3 2 3 1 3t h el o g i c a ls e r v i c el a y e r 3 2 3 1 4t h ec o n c e p t i o nl a y e r 3 3 3 2t h em a p p i n gr e l a t i o nb e t w e e np h y s i c a ls e r v i c ea n dl o g i c a ls e r v i c e3 3 3 3 l i g i cs e r v i c em a t c h i n g 。3 6 3 4s e r v i c ec o m p o s i t i o n 3 6 3 4 1t h r e e p h a s es e r v i c ec o m p o s i t i o nm e t h o d 3 7 3 4 2s e r v i c ec o m p o s i t i o np r o c e s sm o d e l i n g 3 8 3 4 3t h eb p e ls p e c i f i c a t i o nm a p p i n g 4 0 3 5t h ee x e c u t i o np r o c e s so f d i g i t a lm u s e u ma p p l i c a t i o n 4 2 3 6 s u m m a r y 4 3 c h a p t e r4h e t e r o g e n o u sd a t ai n t e g r a t i o na n ds e r v i c ec u s t o m i z a t i o n 4 4 4 1 h e t e r o g e n e o u sd a t ai n t e g r a t i o no f d i g i t a lm u s e u m 4 4 4 1 1d i s t r i b u t e da n dh e t e r o g e n e o u sd a t a i n t e g r a t i o n 4 5 4 1 2d a t as e r v i c e 4 7 4 1 3d a t ai n t e g r a t i o np r o c e s s 5 3 4 2t h es e r v i c ec u s t o m i z a t i o nm e t h o do fd i g i t a lm u s e u m 5 4 4 2 is e r v i c ec u s t o m i z a t i o nc o m p o n e n t s 5 4 4 2 2s e r v i c ec o m p o s i t i o nc u s t o m i z a t i o n 5 5 4 3 s u m m a r y 5 6 c h a p t e r5 t h ei n t e r f a c ec u s t o m i z a t i o no f d i g i t a lm u s e u m 5 8 v 5 1t h ei n t e r f a c ec u s t o m i z a t i o nm e t h o do f d i g i t a lm u s e u m 5 9 5 1 1 i n t e r f a c ec u s t o m i z a t i o nc o m p o n e n t s 5 9 5 1 2 i n t e r f a c el a y o u tc u s t o m i z a t i o n 6 0 5 1 3i n t e r f a c ec o n t e n tc u s t o m i z a t i o n 6 1 5 1 4 i n t e r f a c ec u s t o m i 动t i o np r o c e s s 6 2 胛 5 21 1 1 eg e n e r a t i o no f p e r s o n a l i z e di n t e r f a c e 6 3 5 2 1t h er e p r e s e n t a t i o nl a y e r 6 3 5 2 2t h eo p e r a t i o nl a y e r 6 5 5 2 3t h ed a t al a y e r 6 8 5 3t h ea p p l i c a t i o nc a s eo f i n t e r f a c ec u s t o m i z a t i o n 6 9 5 3 1t h ei n t e r f a c el a y o uc u s t o m i z a t i o n 7 0 5 3 2t h ei n t e r f a c ed i s p l a yc u s t o m i z a t i o n 7 0 5 3 31 1 1 ei n t e r f a c ed a t ac u s t o m i z a t i o n 7 1 5 3 4t h em o d u l ec u s t o m i z a t i o n ：7 2 5 4p e r s o n a l i z e dm u s e u m 7 4 5 5 s u m m a r y 7 7 c h a p t e r6 c o n c l u s i o na n df u t u r ew o r k 7 8 6 1 c o n c l u s i o n 7 8 6 2f u t u r ew o r k 7 9 r e f e r e n c e s 8 1 a c k n o w l e d g e m e n t 8 9 l i s to f p u b l i s h e dp a p e r s 9 0 l i s to f a t t e n d e dr e s e a r c hp r o j e c t s 9 1 l i s to f a w a r d sg r a n t e df o rr e s e a r c hp r o j e c t s 9 2 t a b l eo f t h e s i se v a l u a t i o na n dd e f e n s e 9 3 a p p e n d i xp a p e r si ne n g l i s h 9 5 v i 摘要 博物馆保存着人类文明进程的丰富信息，是一个国家或地区文化传承与 发展的有力见证。博物馆所具有的三个基本属性：实物收藏、科学研究和社 会教育同样也体现在数字博物馆( d i g i t a lm u s e u m ) 中。数字博物馆利用现代 信息技术对博物馆藏品的图像、文字、声音、影像和科学数据等多媒体信息 进行收集和数字化技术处理，将分散于不同载体、不同地域的数字化信息资 源以网络化方式联结起来，实现了资源的共享。数字博物馆是文化遗产的保 护、研究、开发和利用在新形势下的产物，是一整套面向对象的、分布式的、 平台无关的数字化资源的集合。 众多数字博物馆的建设为藏品的保护与展示提供了新的平台。但是，由 于数字博物馆资源种类繁多，分属于不同的数字博物馆或者个人，存在地理 分布性、存储异构性、形态多样性和管理自主性等特点，而且数字博物馆的 资源涉及到各种不同的领域，使得数字博物馆中的资源共享和管理更为复杂。 而且，在这些包含有成千上万异构的、分布在不同地理位置上的、各种类型 的资源的数字博物馆中，如何有效地发现与访问这些分散异构的资源，以及 基于这些资源生成与展示更丰富的数字媒体内容是亟需解决韵重要问题。 为此，在前期博物馆数字化的基础上，在教育部“现代远程教育工程” 中央财政专项，教育部“中国教育科研网格一海量信息处理网格”和国家发 改委“大学数字化网格博物馆”等科研项目的资助下，本文重点开展了数字 博物馆资源建模、资源虚拟化、异构数据集成以及服务定制等方面的研究， 并给出了其在个性化用户界面、个性化博物馆中的应用实例。 本文的主要工作与贡献如下： 1 建立了数字博物馆资源的表示模型 数字博物馆涉及的资源内容丰富，数据类型多，数据量庞大。数字博物 馆各种应用的开发都是围绕着资源进行的。本文在分析了数字博物馆中资源 特点的基础上，建立了分布式环境下的数字博物馆资源的表示模型。该模型 是以资源为中心的一个交互的、多层次、多维的模型，描述了资源的基本属 山东大学博士学位论文 性、馆内属性、使用属性和扩展属性，并从资源使用的角度描述了资源之间 的类属、并列、包含、组合和时序这五种关系。 2 提出了数字博物馆的资源虚拟化方法 根据数字博物馆资源的分类和特点，提出了一个适用于数字博物馆领域 的资源虚拟化方法。该方法将数字博物馆的资源分为资源层、物理服务层和 逻辑服务层这三个层次。其中根据数字博物馆的应用特点在逻辑服务层又分 为原子服务和组合服务两层。通过虚拟化使得数字博物馆的资源在不同的抽 象层次上具有不同的表现形式，可满足数字博物馆资源共享的需求。并采用 适用于数字博物馆资源特点的服务组合方法，增强了服务组合的灵活性，能 够快速灵活的生成个性化数字媒体应用服务。 3 提出了在分布式环境下异构数据集成及服务定制的方法 提出了一种基于o g s a d a i 的数字博物馆异构数据集成与及服务定制方 法。在物理服务层上将博物馆数字资源通过服务化封装为在网络环境中可发 现、使用的数据服务，使数据使用者可以方便透明的访问分布式异构数据资 源。在对数字博物馆资源进行服务化封装的基础上，支持用户流程建模，对 候选服务进行选择与匹配，用细粒度的数据服务组装复杂应用的服务定制。 4 提出了可定制的用户界面模型 为了实现以最有效的形式展示给用户、让用户在访问中感到满意、吸引 更多的用户前来访问、提高数字博物馆的可用性，提出了可定制的用户界面 模型。该模型由表示层、操作层和数据层这三层结构组成。用户界面定制包 括界面布局结构的定制和界面内容与风格的定制。界面布局结构的定制具体 包含页面的整体结构和布局，而界面内容定制包含对展品信息和特性的定制。 在上述研究工作的基础上，下一步还需要根据各种应用需求，完善数字 博物馆资源表示模型，并探讨支持更有效的个性化界面生成方法，满足不同 应用背景、不同人群的需求。 关键词：数字博物馆，资源虚拟化，数据集成，服务定制，界面生成 一 a b s t r a c t m u s e u m sp r e s e r v ea b o u n d i n gi n f o r m a t i o no fh u m a nc i v i l i z a t i o np r o c e s s t h e y a r eg r o n gw i t n e s s e so fn a t i o n a lo rr e g i o n a lc u l t u r a lh e r i t a g e a n d d e v e l o p m e n t t h et h r e eb a s i cp r o p e r t i e so fam u s e u m p h y s i c a lc o l l e c t i o n s ， s c i e n t i f i cr e s e a r c h e s ，a n dc o m m u n i t ye d u c a t i o na r ea l s or e f l e c t e di nt h ed i g i t a l m u s e u m ( d m ) t h ed mu t i l i z e sm o d e mi n f o r m a t i o nt e c h n o l o g i e st o d ot h e c o l l e c t i o na n dd i g i t a l p r o c e s s i n go n t h em u l t i m e d i ai n f o r m a t i o no fm u s e u m c o l l e c t i o n s ，s u c ha si m a g e s ，t e x t ，a u d i o ，v i d e oa n ds c i e n t i f i cd a t a i tb a n d st o g e t h e r d i g i t a li n f o r m a t i o nr e s o u r c e ss c a t t e r e di n d i f f e r e n tf o r m sa n dd i f f e r e n ta r e a sb y n e t w o r kt os h a r et h ea c h i e v e dr e s o u r c e s t h ed mi st h ep r o d u c ti nt h en e w s i t u a t i o nf o rt h ep r o t e c t i o n ，r e s e a r c h ，d e v e l o p m e n ta n du t i l i z a t i o no fc u l t u r a l h e r i t a g e ，a n d i sas e to fo b j e c t - o r i e n t e d ，d i s t r i b u t e d , p l a t f o r m - i n d e p e n d e n t c o l l e c t i o n so fd i g i t a lr e s o u r c e s t h ec o n s t r u c t i o n so ft h el a r g en u m b e ro fm u s e u m sp r o v i d en e wp l a t f o r m sf o r t h ep r o t e c t i o na n dd i s p l a yo fc o l l e c t i o n s b u tt h er e s o u r c e so fd ma r eo faw i d e r a n g ea n db e l o n gt o d i f f e r e n td i g i t a lm u s e u m so ri n d i v i d u a l s t h e yh a v et h e c h a r a c t e r i s t i c so fg e o g r a p h i c a ld i s t r i b u t i o n ，s t o r a g eh e t e r o g e n e i t y ，m o r p h o l o g i c a l d i v e r s i t ya n da u t o n o m ym a n a g e m e n t t h er e s o u r c e so fd m a l s oi n v o l v eav a r i e t y o fd i f f e r e n ta r e a s a i lt h ea b o v em a k e ss h a r i n ga n dm a n a g i n gt h er e s o u r c e sm o r e c o m p l e x m o r e o v e l i nt h e s em u s e u m sw h i c hc o n t a i nt h o u s a n d so fh e t e r o g e n e o u s ， d i s t r i b u t e di nd i f f e r e n tg e o g r a p h i c a ll o c a t i o na n da l lt y p e so fr e s o u r c e s ，h o wt o e f f e c t i v e l yd i s c o v e ra n da c c e s st h ed i s t r i b u t e dh e t e r o g e n e o u sr e s o u r c e s ，a n db a s e d o nt h e s er e s o u r c e st ob u i l da n dd i s p l a yr i c h e rd i g i t a lm e d i ac o n t e n ti sa nu r g e n t a n di m p o r t a n ti s s u et or e s o l v e s ob a s e do nt h ee a r l ym u s e u md i g i t i z a t i o na n du n d e rt h ef i n a n c i a ls u p p o r t f r o m “c h i n a g r i d a n d “u n i v e r s i t yd i g i t a lm u s e u mg r i d ( u d m c n - i d ) ”，t h et h e s i s f o c u s e so nt h er e s e a r c h e so ft h er e s o u r c em o d e l i n go fd m ，t h ev i r t u a l i z a t i o no f d mr e s o u r c e s ，t h ed i s t r i b u t e dh e t e r o g e n e o u sd a t ai n t e g r a t i o ni nd m ，s e r v i c e c u s t o m i z a t i o na n ds oo n a n dt h ea p p l i c a t i o ni n s t a n c e so fc u s t o m i z e di n t e f f a c e a n dp e r s o n a lm u s e u ma r ea l s op r e s e n t e di nt h i st h e s i s t h em a i nc o n t r i b u t i o n so ft h et h e s i sa r ea sf o l l o w s ： i i i 1 e s t a b l i s ht h er e p r e s e n t a t i o nm o d e lo fd m r e s o u r c e s t h er e s o u r c e so fd ma r eo fav a r i e t yo fd a t at y p e sa n dt h ea m o u n to fd a t ai s h u g e t h ea l lk i n d so fa p p l i c a t i o n s d e v e l o p m e n ti nd m a r ec a r r i e do u ta r o u n dt h e r e s o u r c e s 1 1 l et h e s i sa n a l y z e st h ec h a r a c t e r i s t i c so ft h er e s o u r c e so fd ma n dw i t h t h eb a s i so fi te s t a b l i s h e st h er e p r e s e n t a t i o nm o d e lo fd m r e s o u r c e s 。，n l em o d e li s a l li n t e r a c t i v e ，m u l t i 1 e v e l ，m u l t i d i m e n s i o n a lm o d e lc e n t e r e d 、加t l lr e s o u r c e s t h e m o d e lp r e s e n t sad e t a i l e da n a l y s i so ft h er e s o u r c e s b a s i cp r o p e r t i e s ，t h em u s e u m p r o p e r t i e s ，u s ep r o p e r t i e sa n de x t e n d e dp r o p e r t i e s a n df r o mt h ep e r s p e c t i v eo f t h e u s eo fr e s o u r c e st h et h e s i sd e s c r i b e st h er e l a t i o n s h i p sb e t w e e n t h er e s o u r c e s 2 p r o p o s et h ev i r t u a l i z a t i o nm e t h o do fd m r e s o u r c e s a c c o r d i n gt ot h ec l a s s i f i c a t i o n sa n dc h a r a c t e r i s t i c so f t h ed mr e s o u r c e s ，t h e t h e s i sp r o p o s e st h ev i r t u a l i z a t i o nm e t h o da p p l i e dt od m t h ea p p r o a c hd i v i d e sm e d mr e s o u r c e si n t ot h r e el a y e r s ，w h i c ha r er e s o u r c el a y e r , p h y s i c a ls e r v i c el a y e r a n dl o g i c a ls e r v i c el a y e r f o rt h ec h a r a c t e r i s t i c so ft h ed ma p p l i c a t i o n st h el o g i c a l s e r v i c el a y e ri sd i v i d e di n t os i m p l es e r v i c ea n dc o m p o s i t i o ns e r v i c e v i r t u a l i z a t i o n e n a b l e st h er e s o u r c e so fd mh a v ed i f f e r e n te x p r e s s i o nf o r m so nd i f f e r e n t a b s t r a c t i o nl e v e lw h i c hm e e tt h en e e d so fr e s o u r c e ss h a r i n gi nd m a n das e r v i c e c o m p o s i t i o nm e t h o dw h i c ha p p l i e dt od m r e s o u r c e sh a sb e e np r e s e n t e di n t h i s t h e s i s ，w h i c hi n c r e a s e st h ef l e x i b i l i t yo fs e r v i c ec o m p o s i t i o na n de n a b l e s f a s ta n d f l e x i b l eg e n e r a t i o no fp e r s o n a l i z e dd i g i t a lm e d i aa p p l i c a t i o n s 3 p r o p o s ead i s t r i b u t e dh e t e r o g e n o u sd a t ai n t e g r a t i o nm e t h o d t h et h e s i sp r o p o s e st h eo ( 玲a d a ib a s e dd i s t r i b u t e dh e t e r o g e n e o u sd a t a i n t e g r a t i o nm e t h o da n ds e r v i c ec u s t o m i z a t i o nm e t h o d o nm ep h y s i c a l s e r v i c e l a y e rt h ed m r e s o u r c e sc a nb ee n c a p s u l a t e da sd a t as e r v i c e sw h i c hc a nb ef o u n d i nt h en e t w o r ke n v i r o n m e n ta n dc a ne n a b l eu s e ra c c e s sd i s t r i b u t e dh e t e r o g e n e o u s d a t ar e s o u r c e st r a n s p a r e n t l y a n db a s e do nt h es e r v i c ee n c a p s u l a t i o n ，t h em e t h o d s u p p o r t sp r o c e s sm o d e l i n g ，s e l e c t i o na n dm a t c h i n go fc a n d i d a t es e r v i c e s ，u s i n g f i n e g r a i n e dd a t as e r v i c e st oa s s e m b l ec o m p l e xa p p l i c a t i o ns e r v i c e s 4 p r o p o s et h ec u s t o m i z e di n t e r f a c em o d e l i no r d e rt oa c h i e v et h em o s te f f e c t i v e