一種多層次的數字圖書館系統設計

肖海龍

（遼寧師范大圖書館，遼寧 大連 116029）

1 引言

數字圖書館是新興的，涉及互聯網、多媒體、數據倉庫、數據挖掘、版權保護等諸多技術應用領域的建設。一個理想的數字圖書館系統，從內部看，要很好地實現內部管理人員對信息加工、處理、存儲、提供檢索等一系列功能；從外部看，要最好地滿足外部終端用戶對信息獲取的需求。綜合國內外數字圖書館建設的要求，筆者所設想的數字圖書館系統包括5個基本子系統：數字化內容采編創建系統、數字化內容存儲與管理系統、數字化內容發布與檢索系統、數字圖書館用戶管理系統、數字版權保護與電子商務系統，這些系統分別滿足了信息資源的數字化采編整序與元數據提取標引、數字化信息的存儲與管理、信息發布檢索與增值服務、數字圖書館的用戶管理、數字版權保護和系統安全分發這5個層次的需求。

2 數字圖書館系統設計基本原則

該多層次數字圖書館系統設計開發過程中應遵循如下幾個原則：

2.1 先進性。系統在體系結構、功能、性能等方面要具有業界先進水平，反映相關技術領域的當前發展水平，同時要具有前瞻性，為后續開發打下良好基礎。

2.2 開放性。在知識資源描述、存儲管理、資源調度、資源服務等方面盡可能采用相關的國際標準，系統設計應具有較優的開放能力與良好的互操作能力。

2.3 敏捷性。系統可以方便地裁剪與擴展，滿足系統長期持續發展的要求。

2.4 安全性。系統應充分重視數據安全性要求。

2.5 自主知識產權。立足自主，形成自由知識產權系統，但不排除采用國際先進技術。

3 各子系統的功能分析

3.1 數字化內容采編創建系統

數字圖書館內容的創建和獲取是資源的采集和數字化，是數字圖書館資源建設的一項最基礎的工作。數字化內容采編創建系統的功能需求：要實現對文本、圖像、音頻和視頻等信息及知識的數字化采編、加工、處理。實現對各種信息資源的一次加工、多次使用，適應應用系統今后的擴展需要。

數字化內容采編創建系統應根據圖書館業務運作的實際需要，提供一整套靈活多樣的資源數字化手段，主要包括：數據錄入與接收，即用計算機輸入文字的方法采集和接收各種新聞報道、辦公文書、會議錄、報紙印刷、書刊出版等電子排版信息，經剪裁、加工、整合后形成電子文獻資源庫。圖像掃描采用光學掃描儀、數碼相機等，將現有的紙質文獻進行掃描后存儲，對已取得版權許可的館藏文獻進行數字化時，即采取此種方法建庫。光學字符識別，即利用計算機設備和軟件技術把掃描文本轉換成字符型文件進行存儲。視、音頻捕捉，即通過聲卡、幀捕獲器或影視影像數字卡將模擬的音頻、視頻材料轉換成數字方式存儲，形成電子文檔。網上下載，根據需要擬定文獻收集范圍，從網上下載沒有版權爭議的數據資源，再按專題進行整理、分類、歸檔、數據轉換和裝庫。建立門戶網站，跟蹤和搜集相關網站內容，加以分門別類，予以鏈接，并建立網上搜索引擎。

數字化內容采編創建系統過程中還要考慮到異構資源庫的整合。在數字圖書館建設前期，各文獻擁有單位已經建設一批高質量的數據庫，把這些數據庫整合到數字圖書館系統中，將極大地豐富數字圖書館的內容。數字圖書館異構資源的整合模式可以分為基于數據源的整合和基于系統的整合，具體可以采用XML封裝技術對現有數據庫統一進行封裝，將其與數字圖書館系統連接，使這些數據庫作為數字圖書館的資源得到有效利用。

3.2 數字化內容存儲與管理系統

一個完整的數字圖書館系統應包括通訊體系、應用體系和多媒體數據庫體系等，數字圖書館要求系統支持并行機制，以加速系統運行，支持可擴展的海量數據資源存儲，支持海量資源快速搜索和調度。在支撐整個體系的硬件平臺中，存儲系統是最為核心的部分，它必須能夠滿足不斷增長的海量存儲空間的需求，提供高速的數據傳輸能力和對于復雜的異構數據存儲環境的管理、備份等能力。

數字化內容存儲系統功能需要：①海量存儲。海量的電子圖書資源和多媒體資源是數字圖書館存儲的主要內容。而這些數據每年都在增長，所以必須擁有一套或多套大容量的存儲系統來滿足海量存儲的要求。這不僅要求存儲系統具有超大容量，而且要求硬件具有可靠性。②傳輸速度快。數字圖書館為讀者提供了豐富的電子信息資源服務，但由于讀者訪問量多，相對數據流量大，所以對整個系統的網絡傳輸性能有著較高的要求。③數據備份功能。數字圖書館數據量巨大，且有些數據如書目數據十分重要，因而數據備份功能是保證系統安全運行的前提。

數字化內容存儲與管理系統設計的要求：①安全性。存儲管理系統必須保證數據的安全，防止任何情況下的數據丟失。對數字圖書館而言，數據的丟失等于是傳統圖書館書籍的丟失，代價非常大。所以，數字圖書館的存儲系統必須具有快速備份及恢復能力。存儲系統不只是磁盤陣列，而是完整的高可用性存儲架構。②擴充性。數字圖書館電子信息資源每年都在增長，這就要求系統必須具有良好的擴充性，在需要時可方便地增加存儲設備。③穩定性。圖書館數據穩定性是非常重要的，因而存儲系統應具備冗余配置，減少單點故障，從而能夠支持圖書館所有應用服務器全天候服務。④實用性。能使用可靠、便捷、功能強大的管理軟件，實現自動化數據存儲，減少對人工干預的依賴。

目前圖書館普遍采用DAS（直接連接存儲）和NAS（網絡附加存儲）存儲結構，但無論是DAS還是NAS的存儲結構，由于其維護、擴充費用高，可靠性低，存取速度慢，系統備份、恢復難，給數字圖書館的發展帶來了越來越多的煩惱。SAN存儲區域網絡）可以為我們提供可靠性更高、存取速度更快、擴展更加方便的數字化圖書館存儲系統解決方案。

3.3 數字化內容發布與檢索系統

數字化內容發布與檢索系統是基于網絡平臺，為用戶提供圖書、報刊、資料等各種信息的閱讀、檢索、下載及付費功能。數字化內容發布管理應包括如下幾個部分：通過站點設計生成系統，完成數字圖書館整個站點主頁、頻道欄目、信息資源分類及動態頁面的自動生成，并提供預定義模塊實現對數據顯示和維護界面、樣式的自定制能力；采用數據庫和模板技術，允許各種數據來源及使用多種方式完成信息發布，所有資源自動上傳生成網頁，不需要人工干預，實現網站內容的動態發布和自動及時更新；基于內容采編發布工作流程，支持多級審核功能，確保只有通過審核后的信息資源才能對外發表，實現信息資源發布的審批管理；內外網可同時發布，支持內容的多重定向，可為不同定位的用戶提供及時、精確、個性化的動態內容。

數字圖書館檢索系統設計要求：檢索點全面、檢索方式多樣。檢索系統應該既支持字段限定檢索、布爾邏輯檢索、前方一致檢索、相鄰檢索等多種檢索方式，又支持全文檢索；提供簡單檢索、高級檢索、專家檢索和瀏覽4種信息獲取界面；整合不同數字圖書館的檢索結果，針對檢索結果進行后續處理，如過濾、排序。檢索結果不僅可聯機打印、下載，也可以發送；檢索結果提供詳細書目信息和館藏信息。書目信息中的出版者、責任者、叢書名、主題詞等自動設為檢索熱點，方便讀者進行連續追蹤查找。

3.4 數字圖書館用戶管理系統

為了確保系統運行安全，確保各類知識資源為各種層次人員高速取用，數字圖書館需要做好用戶管理。數字圖書館用戶管理系統應該包括：①安全認證管理。提供系統級、數據庫級、記錄級、字段級4級安全控制，可對系統所有的事件和任務進行有效監控，提供運行日志、WEB訪問等分析功能；同時可對允許訪問和拒絕訪問的INTERNET IP地址進行設置，保證系統信息的合法訪問和免受非法攻擊；門禁系統。②統計進出圖書館人員的計數系統。此外還具有用戶身份識別、工作人員考勤、控制非法使用圖書館等作用。③權限管理。根據用戶角色，設置不同權限，定義不同的工作流程，確保只有授權用戶才能訪問相關資源。④計費管理系統。提供基于管理策略的計費管理機制，按會員制或者按流量、按檢索查詢資源數量等方式計費，并能根據付費方式對用戶進行控制。

3.5 版權保護與電子商務系統

保證數字圖書館能夠持續有效地發展，需對部分資源使用進行有償服務，在技術體系中，需要對數字圖書館分布式資源跨單位跨庫服務模式下的版權保護與電子商務系統給予支持。

數字版權保護系統的設計要求：一般的數字版權保護系統，包括數字內容擁有者、數字內容授權中心、數字內容分發服務器和授權用戶4部分。在服務器端，首先對數字內容用對稱密鑰加密算法加密，然后將內容密鑰放入用XML描述的內容許可證中，在獲取用戶的公鑰后，使用用戶公鑰加密內容許可證，最后將加密的數字內容和內容許可證傳送給用戶。在用戶端，授權用戶在獲得加密的數字內容和用自己的公鑰加密的內容許可證后，用自己的私鑰對內容許可證進行解密，從而獲得內容密鑰。有了內容密鑰，用戶就可以使用它對數字內容進行解密觀看。版權保護的核心是數字內容授權中心，它采用密碼學技術，經過加密、授權和認證3個階段來獲得對數字內容版權的保護。

數字內容版權保護的主要措施：軟件和數據加密技術、水印加載技術、數字簽名技術、數據保密和數據完整性、CA認證技術、入侵檢測技術等。

數字圖書館電子商務模式可以分為B2B和B2C兩種模式。B2B電子商務模式主要體現在：①印刷型圖書采購。在電子商務采購平臺的支持下，采購人員可以直接在網上瀏覽書商發布的各種征訂目錄，并且可以將標準格式的采購數據如MARC格式下載到本地采購數據庫中，然后根據本館情況和需要進行篩選，通過WEB頁填寫訂單，上傳給書商。②在線銷售，這里的在線銷售既指數字圖書館通過網絡向出版商、書店及發行機構出售本館印刷型或電子出版物的出版權或發行權，也指數字圖書館通過網絡向其他數字圖書館和信息機構出售或出租本館電子出版物、自建數據庫的鏡像權、使用權和復制權等，當然也包括向個別用戶提供的書籍、音像制品、電子雜志、聯機出版物的在線銷售和訂閱。③在線訂購，與在線銷售相對應，在線訂購指數字圖書館通過網絡向出版商和發行機構購買的電子出版物、電子報刊，向其他數字圖書館和信息機構購買或租用的電子出版物、光盤數據庫及數字化館藏的鏡像權和使用權。B2C電子商務模式具體體現在辦理借閱卡、付費瀏覽和提供信息服務方面。

網絡技術日新月異的發展給數字圖書館帶來機遇的同時，也帶來嚴峻挑戰。筆者所構建的數字圖書館系統從內外兩方面出發，充分考慮其先進性、開放性、敏捷性、安全性以及自主知識產權，從而能更好地迎接這種新形勢下的挑戰。

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