数字图书馆系统的结构模型

5.2.2　数字图书馆系统的结构模型

结合美国国会图书馆的国家数字图书馆计划的实验模型，我们可得到数字图书系统的结构模型，即在网络环境下，一个数字图书馆系统的结构是一个面向对象的、分布式的网络结构模式，它可适应多种不同的计算机系统。数字图书馆中数字化信息可以建成分布式对象数据库。按照1997年NDLP研究的综合数字图书馆原型系统构架，一个数字图书馆系统主要包含用户界面、预处理系统（调度系统）、查询系统、图书馆服务器和对象库等。其基本结构如图5-1所示。

（1）用户界面

用户界面有两种类型，一种是供图书馆的读者使用的，另一种是供图书馆工作人员使用的。用户界面与客户服务器相连，该服务器管理数字对象间的关系、数字对象信息的组织及用户使用情况等。图书馆工作人员使用的用户界面，要设计成一种管理工具，它能生成一种编辑器，可存取、增加、删除数字对象。目前，正在研制一种基于浏览器、服务器的界面系统，用户在浏览器上就能存取数字对象。用户界面具有如下功能或特点：

图5-1　数字图书馆系统结构模型

●可支持多种浏览器工作；

●可在不同计算机平台上运行；

●提供管理接口，以生成、编辑、查询、删除数字对象；

●可操作复杂的数字对象，把数字对象间的联系变换为HTML超链接的模式；

●使用容易、直观，用户能方便存取数字对象；

●用户可自由使用调度码的基本条款和条件，或者自由使用调度码查询方法，调度码的识别等；

●数字对象结构对用户是不透明的。

在数字图书馆中，浏览器是用户最常用的工具，它与服务器连接，能与数字图书馆各系统之间进行交互对话操作。服务器允许用户决定到何处查询或检索，或做什么操作，该服务器能理解由数字对象组织的信息表示，管理数字对象间的关系，记忆用户与系统的交互活动机器状态，管理各种协议及其交换等。

（2）查询系统

在数字图书馆系统中，要检索某一对象库，必须先查目录或索引。下面具体来说明检索过程。假定一个用户要查找某个人的照片，其过程大致有三个阶段：

第一阶段是查找符合所需标准的数字照片。这是客户机服务器给用户提供带有检索表格的浏览器，用户按检索询问填表，以查找某个人的照片。把该表送入用户服务器上，用户服务器把询问变换成检索系统要求的格式和协议（Z39.50协议），完成第一询问，得到了一份满足条件的数字照片目录清单。其间，每个数字照片由它的调度码来识别。

第二阶段是用户挑选数字照片并进行显示和查看。用户服务器会给用户提供一种照片目录浏览器，或者在HTML网页上用户挑选所需的照片。

第三阶段是检索数字照片。用户服务器向调度系统发送所选照片的调度指令，并送回照片对象库的地址。然后，用户服务器执行对象库，并为调度指令所识别，这样就完成了一幅照片的检索。最后，被选中的数字照片由对象库提供，经用户服务器送到用户浏览器或HTML网页上，并在屏幕上显示出来。

整个检索路径是：用户提问——用户服务器——调度系统——用户服务器——检索系统——对象库——用户服务器——用户页面显示。

上述检索过程速度很慢而且复杂。如何解决这一问题呢？一般来说，在建立数字对象库前，应在查询系统中建立一套对象的索引或目录，以实现快速的全自动查询。实现快速自动查询的关键问题就是如何建立数字对象的元数据索引或书目，其次就是如何选择查询引擎和查询协议。查询系统结构如图5-2所示。

从图5-2可看出，查询系统由查询协议、用户接口（API）、检索引擎和索引组成，并与客户机服务器、对象库密切相关。

图5-2　查询系统结构

（3）调度系统

数字图书馆系统是由各种成分构成的，它们包括人员（用户与图书馆员）、计算机、网络、对象库、检索查询系统、Web服务器、数字对象、对象的元数据和书目记录等。为了识别这些成分，需要一种识别方法，即调度码和调度系统。

●调度码

调度码是用来描述唯一标识数字对象的标识符。在数字图书馆系统中，用调度码去识别数字对象和对象库。美国的国家数字图书馆计划已制定了一套通用的调度码，称为“统一资源名称（Uniform Resouce Name，简称URN）”，可按名称识别对象库中的数字对象，或识别因特网的资源。与之对应的是“统一资源位置（Uniform Resouce Location，简称为URL）”，可按对象在对象库中的位置来识别。

●调度系统

调度码是需要长期使用的名称，需要一个权威机构制订命名规则和命名。在数字图书馆系统中，用它识别的资源可改变其形式，可将资源存于许多位置上或可移动其位置，或随时间而发生变化。由此，必须有一个系统来控制它，这样的一个监控系统就称为调度系统。该系统是一个存储调度码和相关数据的分布式计算机系统。它可用于定位或访问由调度码命名的项目。以一篇文章为例，假如有两个调度码字段标识文章，并存入调度系统中，以指示该篇文章在两个位置可得到。第一调度码字段是指数据类型，即URI类型；第二个调度码字段是指文章的数据，即RAP类型。指明该文章可用公认的RAP协议来访问，其数据就是该文章在对象库中的地址。在分布式的环境下，调度系统将调度码映射成该调度码所对应的数字式对象所在的网络资源。

在设计调度系统时，主要应解决分布式环境下对各种类型资源调度的实现，还要寻求一种对网上多用户、多任务并行处理和提供快速访问、应答的实现技术，在进行调度系统设计时，特别应注意命名规则和URN的语义确定。

（4）图书馆服务器

图书馆服务器是用来运行图书馆自动化集成系统的，可采用客户机、服务器模式，它是一个以图书馆内部业务为主体的数目服务系统，提供采访、编目、流通、报刊管理、参考咨询和检索等功能的服务。在数字图书馆中，通过Web服务与图书馆服务连接，使它成为数字图书馆的一个组成部分，如图5-3所示。

图5-3　图书馆服务器

一般来说，图书馆自动化系统应并入数字图书馆系统中。这样，图书馆的读者既可从书目数据库查找书刊资料线索而获得原书、原刊，也可直接检索数字对象库，获得多媒体资料。从软件角度来说，数字对象库既可存储二次文献的数字对象，也可存储全文、图片、音频、视频等多媒体资料。

（5）对象库

对象库用来存储和管理数字对象的相关信息。一个数字图书馆有许多不同形式、种类的对象库，可分别存储数字化文本、图像、视频、音频信息及其他二进制位编码，而且是按数字对象的每个元素的数据类型进行存储。

●对象库结构

对象库一般由下列层次构成：对象库外层、永久存储层和对象库管理层。

I．对象库外层：它是对象库与外部接口的部分，它执行RAP协议，内部与外部格式的转换，管理各种权限。

II．永久存储层：凡是需要永久存储的信息就存入这一层，实现永久存储是完全与外层分割的，可通过RAP界面与之联系。

III．对象库管理层：主要是为永久存储层服务的，是对象库外层与对象指引功能之间的一种接口，能够提供数字对象存于何处（地址）和操作服务的指引图。

●实现方法

对象库的三层结构之间的联系接口是采用通常的应用程序接口API实现的，这种结构实际上是一个面向对象的结构。采用一个分布式对象库模型，设计并实现以对象库访问协议为基础的面向对象的库结构。

●对象库的访问协议

所有与访问对象库有关的操作活动都要先执行对象库访问协议。对象库的访问协议有下列访问命令和功能：

I．检验调度码的命令：确定调度码是否已记入调度系统；

II．访问对象库的元数据命令：访问对象库的元数据；

III．检验数字对象的调度码命令：确定对象库的数字对象是否标有规定的调度码；

IV．访问元数据命令：访问一特定对象的元数据；

V．存取命令：存取数字对象；

VI．存储命令：把数字对象存入对象库；

VII．删除命令：从对象库中删除数字对象；

VIII．编辑元数据命令：编辑数字对象的元数据；

IX．编辑命令：编辑数字对象。

此外还有一些管理对象库的命令。

●对象库的识别

对象库的内容组织与管理对用户是透明的，这就提出了一个如何识别对象库的问题。简单来说，它是通过每个对象库和每个数字对象一个调度码来识别的。其过程是用RAP指令把对象库的调度码送入调度系统，调度系统识别该调度码所表征的数据类型，并识别标有调度码的数字对象的信息，然后再把数字对象的调度码送入调度系统，再识别RAP类型的信息。最后，由访问指令把此信息送入对象库实现存取。简言之，对象库中的数字对象是用调度码来识别的。

●对象库的安全

安全是对象库设计和对象库访问协议的一个组成部分，知识产权和允许使用权是与对象库及其所存储的数字对象相关联的，即数字对象一存入对象库中就与对象的知识产权和允许使用权发生联系。每个RAP指令的实现也包含了访问权限和条件。

对象库设计时仍有许多问题亟待解决，如数字对象的元数据的界定（文本、图片、音频、视频）及其技术，对象库访问协议的制订，知识产权保护等。这些问题不是硬件、软件的问题，而是涉及法律、规定和数据准备等工作。

（6）制作系统

制作系统是为图书馆工作人员和管理人员所使用的，主要用于选择数字对象的数据内容，即确定数据类型、建立数据模型、规范数据格式、确定数据相互关系及加工处理和管理，包括数据的采集、扫描处理、数据的编辑、标识数据的存储与管理、系统的创建、维护与服务等事务处理与流程管理。因此，制作系统关系到数字图书馆建立的成败。