基于.NET的數字化木材標本館

姜廣宇，汪杭軍

（浙江農林大學 信息工程學院，浙江 臨安 311300）

木材標本館是高等院?；蜓芯吭核葐挝槐４婺静臉吮镜牡胤?。木材標本不僅可以為科研教學提供實物實驗樣本，而且為相關企業單位的木材識別與鑒定等工作提供了技術保障。隨著時間的增長，木材標本館內的標本種類及數量增多，增加了管理的難度。目前，國內某些科研教學單位等在數字化木材標本館管理上已有嘗試和探索，研發了諸如基于VisualBasic 6.0，基于動態服務器頁面（ASP）等的應用系統，但是這些系統從某種意義上說執行效率低且維護和重用困難[1－2]。近年來，隨著ASP.NET技術的迅速發展及推廣運用，使得人們能夠利用這一技術完成各種數字化系統。采用ASP.NET技術有幾個傳統技術不具備的優越性：①ASP.NET是編譯性的編程框架，也就是它是編譯（compile）執行，而傳統的技術如ASP是解釋（interpret）執行。ASP.NET的執行過程看做是編譯后的普通語言運行時代碼充當一個和前端瀏覽器和中間件用戶交互的應用程序，它接受用戶的請求，輸出超文本標記語言（HTML）流到客戶端顯示，所以可以利用早期綁定，實施編譯來提高效率。②緩存是ASP.NET技術的另個重要特性。利用緩存可以將相關元素在它們被取用后隨即存儲在Web服務器本身或是取用通道中，這樣一來，當一個訪問請求與先前相同時，服務器不需重復生成信息從而節省了時間和資源。③ASP.NET采用純文本的分層式配置設置系統。這種配置信息是以純文本的XML文件來存儲的，所以只用普通的 “記事本”就可以加入新的配置[3]。值得注意的是這種做法在將應用程序部署到一個服務器中，只須將相關文件復制到服務器上，即使是替換運行中的已經編譯代碼也不須重新啟動服務器。本研究正是基于以上技術考慮，且為了有效地管理和保存好木材標本信息，采用C#語言在ASP.NET環境下，結合SQL Server數據庫開發B/S模式下3層的木材標本館系統，從而大大提高了系統的執行效率，有益于復用性和維護性的提高。

1 系統總體結構和功能

整個系統是B/S模式。基于ASP.NET技術的3層B/S架構模式具有良好的靈活性和可共享性，在邏輯上分為表示層、業務邏輯層和數據訪問層[4]。采用ADO.NET數據庫訪問接口，實現對數據庫的編程。該模式將數據與頁面分開，避免了頁面的代碼泄露等問題。系統總體結構圖如圖 1所示，表示層為木材標本館用戶界面，中間的數據交互部分屬于業務邏輯層，最后木材標本數據庫為數據訪問層。

本研究設計的木材標本館系統主要提供從數據錄入、編輯、數據處理、數據管理、查詢、統計分析、數據輸出等功能。將系統按照樹材分類及功能特征分為5個子系統：闊葉樹材、針葉樹材、樹材搜索、統計分析和其他。各個子系統內又都有自己的模塊。系統的總體設計方案如圖2所示。

圖1 系統總體結構Figure1 General architecture of the system

圖2 系統總體設計方案Figure2 General design plan of the system

根據圖2，各個子系統有各自的功能特點。具體詳細如下：①闊葉樹材：該子系統根據闊葉樹材的特點，設置了7個模塊。基本信息：這塊主要收錄及編輯闊葉樹材的編號、樹種名、樹材類別、英文名等辨別樹材的基本信息。宏觀特征：這塊主要收錄及編輯闊葉樹材的宏觀屬性和圖片如生長輪界限、管孔大小、弦切面、橫切面和徑切面等。微觀特征：這塊主要收錄及編輯闊葉樹材的微觀屬性和圖片如管孔排列、管胞和軸向薄壁組織數量等。工藝特征：這塊主要收錄及編輯闊葉樹材的工藝屬性如耐腐性和油漆性能等?；瘜W特征：這塊主要收錄及編輯闊葉樹材的化學屬性如纖維素含量和水抽提物含量等。物理特征：這塊主要填寫闊葉樹材的物理屬性如密度和徑向干縮系數等。②針葉樹材：該子系統根據針葉樹材的特點，設置了和闊葉樹材一樣的7個模塊。與闊葉樹材相比不同的只是對樹材的屬性的描述的不同。③樹材搜索：該子系統是整個系統的核心部分。針對不同的用戶主要分為3種不同的搜索。無條件搜索：該搜索針對無任何專業知識且搜索目的不明確的用戶，當進入該搜索的界面時候，就能看到一組按照編號排序的樹材的信息，用戶可以按頁來翻看，當看到適合用戶的樹材的時候，就可以點旁邊的“詳細”按鈕來查看該樹材的詳細內容。簡單組合搜索（圖3）：該搜索針對有一定專業知識且有一定搜索目的用戶；在這個搜索里第1步要選擇組合關系如是 “并且” “或者” “不包含”等，第2步選擇要查詢的字段，第3步選擇查詢條件如 “等于” “類似”等，第4步填寫查詢內容，這4步可以連續組合6次，雖然比較固定6次，但是可以滿足一般用戶的需求了。高級組合搜索（圖4）：該搜索針對專業知識比較強且有一定搜索目的用戶，而且對搜索的要求比較多的用戶；在該搜索里前4步和簡單組合搜索里一致，只是在第5步里要按 “加入條件列表”，這樣就可以把多次要查詢的條件組合起來，實現更多次的組合查詢，也可使用手工輸入查詢語句，但這樣就要求對查詢語句比較熟悉的用戶了。在這3種搜索也都提供了搜索結果導出到Excel，方便用戶實現打印的功能。④統計分析：該子系統是根據數據庫里的樹材的信息，按照用戶的要求實現統計分析的功能，便于用戶及管理者了解標本情況，提出解決方案等。按類別分類：按照樹材的針葉及闊葉的類別進行統計，用數據庫動態的鏈接到餅圖或者柱形圖體現。按特征分析：用戶選擇某一特征的某些字段，即可實現該特征的這些字段的統計，也是用餅圖或者柱形圖動態的實現。按區域分析：用戶選擇某些區域，幾個實現區域的樹材的分布情況，同樣也是用餅圖或者柱形圖等動態的實現。⑤其他：該子系統彌補前面幾個子系統的不足。后臺數據維護：這塊主要是該系統的管理者登錄且維護各功能塊。借用記錄維護：借用記錄也是不可忽視的部分，每件標本都是難得的，所以要記錄好被借用的標本。館藏地點維護：當用戶搜索到某樹材時，要知道樹材在實體標本館的具體位置，這塊可以收錄樹材在標本館的位置，可以進行分級收錄。

圖3 簡單組合搜索Figure3 Simple combinatorial search

圖4 高級組合搜索Figure4 Advanced combinatorial search

2 關鍵技術

2.1 組合搜索架構

樹材搜索是系統的核心，那么搜索架構就是核心關鍵技術了。搜索架構的合理，搜索的效率就高，且搜索的精確度也高。該搜索架構主要用到2種結構化查詢語言（SQL）語句類型：①選擇、投影和連接查詢（SPJ queries）②嵌套查詢（nested queries）[5－10]。這 2 種查詢中又以 SPJ的查詢居多。如下 SQL 語句是實現簡單組合搜索的核心：

string sqlz="Select distinct MCB_TreeName.Id，TrNa from MCB_TreeName，MCB_ZY_HongGuan where MCB_TreeName.Id=MCB_ZY_HongGuan.Id and （"；

//首先在針葉數據庫里找信息

string sqlk="Select distinct MCB_TreeName.Id，TrNa from MCB_TreeName，MCB_KY_HongGuan where MCB_TreeName.Id=MCB_KY_HongGuan.Id and （"；

//再在闊葉數據庫里找信息

……//根據用戶設置選擇把邏輯關系、要查詢的字段、查詢條件、查詢值放入sql2和sql22中，針葉部分放在sql2，闊葉部分放在sql22

sql3=" （"+sqlz+sql2+" ）"+" ）"+"union"+" （"+sqlk+sql22+" ）"+"）"；//最終的查詢語句組合

比較無條件搜索、簡單組合搜索、高級組合搜索這3種搜索：無條件搜索最簡單，但搜索最慢；簡單組合搜索難度比較適中，搜索也比較快，能搜到一般用戶要求的樹材，所以是這3種搜索效率最高的一個；高級組合搜索難度比較大，一般用戶不容易掌握，但是一旦熟練掌握這種搜索，那么這種搜索是搜索中最精確的，并且它的搜索任意度最大。

2.2 ADO.NET數據訪問技術

ADO.NET（activeX data objects.NET）解決了在.NET平臺上數據存取問題。ADO.NET的編程模型由一系列的數據庫相關類和接口組成。ADO.NET主要由2個核心組件組成：.NET數據提供程序（data providers）和數據集（DataSet）。在實際運用中數據提供程序主要用來進行數據源的連接及對數據的訪問和操作，主要由Connection，Command，DataReader，DataAdapter這4個對象構成；數據集DataSet用來存儲和處理數據，它是為數據庫中的數據提供一個斷開式存儲[11－12]。所以在設計和實現本系統過程中要選擇合適的數據提供程序對象和對DataSet運用的得當。

2.3 數據庫與Excel

數據庫與Excel的結合既方便了系統管理員的管理，又方便了用戶對數據的編輯。將數據庫的數據或需要打印的內容導出到Word和Excel中去打印。使用這種方法需要在服務器端安裝Excel和Word，然后在Microsoft Visual Studio.NET2005設置該系統工程時要添加關于Excel和Word的COM組件，如添加Excel組件Microsoft Excel Object Library。另外在服務器端還要設置一定的訪問權限，如需要在web.config中添加＜identity impersonate="true"/＞來啟用模擬身份。在編寫程序中要利用Excel的COM對象來處理Excel的對象，這些對象如application，workbooks，workbook，sheets，range，這樣就可以用Excel打開事先定義的一個Excel的模版文件，然后將數據庫中的數據，逐一導入到Excel的單元格中去了[13]。

2.4 數據庫與圖片的儲存

當前保存圖片主流有2種方式：①將圖片保存到服務器端硬盤上，在數據中只記錄圖片的路徑（包含文件名）。②將圖片轉成二進制流再保存到數據庫中，借助數據的特性，較安全管理便利，比如備份數據同時也會把圖片備份[14－15]。該系統使用第②種方式，這樣對圖片數據能及時安全備份且可移動方便完整等效果。

3 系統實現

整個系統實現時數據庫使用SQL Server 2005；開發工具使用Microsoft Visual Studio.NET2005；界面設計部分采用 Photoshop cs3，Flash CS3；網頁框架、布局設計使用Macromedia Dreamweaver 8；設計開發語言主要為 C#結合VBScript，JavaScript，XML?？头耸褂?IE 6.0及以上，服務器端采用Windows 2003 Advanced Server，使用自帶的IIS 6.0?？蛻舳擞脩糁恍璐蜷_WEB瀏覽器即可實現對數據庫的操作、訪問和分析，具有維護和升級方式簡單，異地瀏覽方便和信息采集的靈活性等特點。

4 結束語

本研究在分析浙江農林大學木材標本館的基礎上，研究且設計出了浙江農林大學木材標本館的系統。通過實際中的調試和應用，該系統已經能基本滿足浙江農林大學的木材標本館管理方面的需求，且具有一定的穩定性、實時性、易用性、安全性、易維護性和可擴展性。在今后的應用和擴展中，逐步將該系統實現對更廣范圍的標本數字化，而且為木材相關專業和行業的研究、教學、生產和經營貿易等方面的人員提供信息服務，并為正確認識和了解各種木材的性質，更合理高效地利用木材資源提供解決方案，亦可為國家有關管理部門進行宏觀決策和制定相關行業政策提供可靠的數據依據，也將逐步實現對全社會的開放。

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