北京林業(yè)大學數(shù)字標本館web系統(tǒng)的建設

王 燦 田 萱 陳志泊 張靜斯 范瑞芳

(北京林業(yè)大學信息學院，北京 100083)

北京林業(yè)大學數(shù)字標本館web系統(tǒng)的建設

王 燦 田 萱 陳志泊 張靜斯 范瑞芳

(北京林業(yè)大學信息學院，北京 100083)

北京林業(yè)大學標本館整合了全校植物、動物、菌物、昆蟲、木材、巖石、種子等各類標本資源約34萬份，承擔著校內(nèi)外教學、科研和科普等多項任務。建立北京林業(yè)大學數(shù)字標本館的web系統(tǒng)，為校內(nèi)外用戶提供獨具特色的基礎數(shù)據(jù)和方便快捷的智能服務。

數(shù)字化標本館；web系統(tǒng)；框架；檢索

北京林業(yè)大學標本館整合了校內(nèi)的植物、動物、菌物、昆蟲、木材、土壤、種子等各類標本資源。它收藏了各類標本約34萬余份，承載著校內(nèi)外教學、科研和科普等多項任務。然而，由于它缺乏后臺數(shù)字資源和前臺服務體系的支撐，導致其延展空間有限，難以發(fā)揮更大的價值，這給標本館的管理與發(fā)展帶來了極大的挑戰(zhàn)。主要體現(xiàn)在以下幾個方面。①館地空間有限，難以將更多的標本展示出來。這限制了標本館的可持續(xù)發(fā)展能力，難以發(fā)揮標本的實際作用，不能更好地體現(xiàn)標本館的價值。②展現(xiàn)的環(huán)境有限，難以將一個標本的信息全面完整地展現(xiàn)出來。這限制了用戶從多角度如生長歷史、三維結(jié)構(gòu)、微觀組織等角度了解標本信息。③展示的手段有限，難以向用戶提供靈活自由的個性化的展現(xiàn)方式。這限制了用戶應用互聯(lián)網(wǎng)、掌中移動手機、館中電子設備等手段更好更全面地參觀標本館。④標本管理的模式有限，難以提供系統(tǒng)、方便的信息管理維護。這限制了標本管理者采用一致、方便、快捷的管理方式對各類如聲音、文字、視頻、三維動畫等資源進行管理和維護。⑤智能服務水平有限，難以提供適合特定教學、科研目標的智能服務模式，如標本信息智能推送、標本知識共享查詢等。這降低了標本館使用效率和推廣范圍。

因此，本文提出的數(shù)字標本館web系統(tǒng)將在時間、空間、內(nèi)容、服務4個維度實現(xiàn)對現(xiàn)有標本館的延伸。本系統(tǒng)旨在將實體標本和數(shù)字標本相結(jié)合、宏觀結(jié)構(gòu)與微觀結(jié)構(gòu)相結(jié)合、平面結(jié)構(gòu)與三維結(jié)構(gòu)相結(jié)合，建設獨具特色的基礎數(shù)據(jù)平臺，并將高效信息管理與智能信息服務相結(jié)合，建設方便快捷的智能服務平臺。

一、數(shù)字標本館web系統(tǒng)的架構(gòu)

本數(shù)字標本館系統(tǒng)的底層按照動植物知識體系組織標本，并存儲標本的多維信息，以實現(xiàn)共享、開放的基礎信息平臺；上層以web和移動主流技術(shù)架構(gòu)服務網(wǎng)站和移動終端應用為目標，實現(xiàn)友好方便快捷的用戶交互體驗。本數(shù)字標本館系統(tǒng)提供以目錄樹的形式展示標本信息的展示功能；提供按不同類別、季節(jié)、展示位置等因素的搜索功能；提供按關鍵字模糊搜索標本信息的智能搜索功能；提供標本管理員對標本信息系統(tǒng)的管理功能。

本數(shù)字標本館系統(tǒng)發(fā)布后可以具備多重的社會價值和較高的經(jīng)濟價值：①滿足北京林業(yè)大學校內(nèi)外師生的教學實踐活動和科研工作的需要，提高教學科研的效率和效果；②推廣和發(fā)揚北京林業(yè)大學自身的學科和資源優(yōu)勢，使全校師生和社會人員共享校園信息和知識；③提高標本館的管理使用效率，擴大標本館的應用范圍，提高標本館的知名度。

另外，在數(shù)字標本館系統(tǒng)架構(gòu)設計方面，整個系統(tǒng)分為底層、中間層和上層3個層次，其具體功能見圖1所示。

圖1 數(shù)字標本館web系統(tǒng)架構(gòu)

①底層。它是基礎數(shù)據(jù)平臺，是數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)維護的基礎，用來實現(xiàn)實體標本和數(shù)字標本的結(jié)合、宏觀結(jié)構(gòu)與微觀結(jié)構(gòu)的結(jié)合、平面結(jié)構(gòu)與三維結(jié)構(gòu)的結(jié)合，同時存儲和維護包括文字、圖像、聲音、視頻、3D動畫等多維的多媒體信息。②中間層。它是智能服務平臺，用來實現(xiàn)高效信息管理與智能信息服務的結(jié)合，及數(shù)字標本館的各種服務功能。該平臺基于底層的基礎數(shù)據(jù)平臺，為面向上層的多種類型應用接口提供服務，其主要功能分為對用戶的管理、對標本的管理、對類別導航的管理以及檢索和知識服務4大模塊。③上層。它是多種應用接口，用來實現(xiàn)不同平臺、不同設備上的數(shù)字標本館的訪問服務，并為用戶提供自由隨行的移動數(shù)字標本館的體驗。

二、數(shù)字標本館web系統(tǒng)的關鍵技術(shù)

(一)用戶角色設定和功能需求分析

本數(shù)字標本館系統(tǒng)根據(jù)需求，設定了3種用戶角色，分別是超級管理員、標本管理員和普通匿名用戶。這3個角色分別對應3個功能模塊，即超級管理員模塊、標本管理員模塊和用戶檢索瀏覽模塊，如圖2所示。

圖2 數(shù)字標本館web系統(tǒng)功能模塊的構(gòu)成

①超級管理員模塊。超級管理員登錄后不僅可以對普通用戶進行增、刪、改、查的操作，修改普通用戶所屬的社會用戶、學生用戶、教師用戶的類別，而且還可以對標本管理員管理的模塊進行增、刪、改、查的操作，修改標本管理員管理的菌物、病害、植物、動物等的標本類別。②標本管理員模塊。標本管理員登陸以后可以對標本的信息進行管理，可以新增和修改標本的采集信息，同時還可以新增、修改、刪除標本的鑒定、館藏和多媒體的信息。另外，標本管理員模塊還擁有檢索功能，標本管理員可以通過關鍵字對標本進行檢索。在標本管理員模塊中，還向標本管理員提供了數(shù)據(jù)導入和導出功能，標本管理員既可將標本信息導出到excel中，又可將excel中的標本數(shù)據(jù)導入到數(shù)據(jù)庫中。同時，在標本管理員模塊中，還有標本類別的導航樹功能，管理員可以通過導航樹功能，查看標本的類別信息，并對標本的類別進行增、刪、改、查的操作。③普通用戶檢索瀏覽模塊。用戶可以通過關鍵字對標本信息進行檢索，查看標本的采集、鑒定、館藏等信息。

(二)概念結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)存儲

在整個數(shù)字標本館web系統(tǒng)中，按照概念結(jié)構(gòu)將系統(tǒng)劃分為動物、植物和菌物/病害3大數(shù)據(jù)模塊。下面以菌物管理模塊的E-R圖為例對系統(tǒng)的數(shù)據(jù)概念結(jié)構(gòu)進行說明，見圖3。

圖3 E-R菌物概念結(jié)構(gòu)

其中，管理員與菌物采集信息、菌物館藏信息、菌物多媒體信息、菌物鑒定信息和菌物類別信息是一對多的關系，而菌物采集信息與菌物館藏信息、菌物多媒體信息、菌物鑒定信息、菌物類別信息之間也是一對多的聯(lián)系，即一條菌物采集信息對應多條其他的菌物信息。菌物采集信息和菌物其他信息之間采用外鍵方式進行關聯(lián)。

(三)基于MVC+SSH的系統(tǒng)架構(gòu)實現(xiàn)

本項目采用基于MVC+SSH的系統(tǒng)架構(gòu)實現(xiàn)方式。SSH是由struts+spring+hibernate組成的一個集成框架，是目前較為流行的一種web系統(tǒng)開源開發(fā)框架。struts2作為控制中心，負責攔截用戶的請求，并對用戶的請求進行處理和響應，同時采用struts2標簽庫和jsp頁面當作視圖展示層。spring則負責管理系統(tǒng)中的各種bean實例及資源，采用依賴注入的方式提高系統(tǒng)的靈活性，同時spring提供了業(yè)務層事務管理，對于數(shù)據(jù)庫的事物進行安全可靠的管理。hibernate是開源的對象關系映射框架，它對jdbc進行了輕量級的封裝，并提供數(shù)據(jù)查詢和獲取數(shù)據(jù)的方法。

MVC架構(gòu)分為表示層、業(yè)務邏輯層和數(shù)據(jù)持久層。表示層主要是通過瀏覽器實現(xiàn)與用戶之間的交互鏈接，并負責傳送用戶的請求和接受系統(tǒng)的響應。業(yè)務邏輯層主要包括了Action和Service層，其中Action層負責接受用戶的請求，并調(diào)用相應的Service層的業(yè)務，然后返回相應的結(jié)果；Service層是具體的業(yè)務處理層，提供系統(tǒng)的業(yè)務方法，并調(diào)用相應的數(shù)據(jù)持久層。數(shù)據(jù)持久層主要給業(yè)務邏輯層提供訪問數(shù)據(jù)庫的接口，業(yè)務邏輯層調(diào)用數(shù)據(jù)持久層中的方法來對數(shù)據(jù)庫進行訪問。

圖4 基于MVC+SSH的系統(tǒng)架構(gòu)

下面以菌物標本信息管理為例，通過菌物標本信息管理的執(zhí)行流程解釋基于MVC+SSH的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)架構(gòu)實現(xiàn)的問題，如圖4所示。

三、數(shù)字標本館web系統(tǒng)的應用效果

本文提出的數(shù)字標本館web系統(tǒng)將在時間、空間、內(nèi)容、服務4個維度實現(xiàn)對現(xiàn)有標本館的延伸，其效果見圖5和圖6所示。該系統(tǒng)上層以web主流技術(shù)架構(gòu)SSH架設網(wǎng)站，前臺頁面采用jsp、css、javasript、jquery來給用戶提供展示以及和用戶交流溝通的平臺，實現(xiàn)了友好方便快捷的用戶交互體驗。目前，北京林業(yè)大學數(shù)字標本館web網(wǎng)站測試版已上線運行，在為北京林業(yè)大學師生提供方便快捷服務的同時，也獲得了校內(nèi)外用戶的一致肯定。

圖5 北京林業(yè)大學數(shù)字標本館標本管理員登錄界面

圖6 北京林業(yè)大學數(shù)字標本館標本管理員查詢界面

[1] 王珊，薩師煊.數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論[M].北京：高等教育出版社，2005：203-219.

[2] 陳志泊，王春玲.數(shù)據(jù)庫應用技術(shù)[M].北京：人民郵電出版社，2005：18-30.

[3] 李剛.輕量級Java EE企業(yè)應用實戰(zhàn)：struts 2+spring 3+hibernate整合開發(fā)[M].3版.北京：電子工業(yè)出版社，2012：1-4.

(責任編輯 孫艷玲)

北京林業(yè)大學2013年本科教學工程項目“非計算機專業(yè)數(shù)據(jù)庫應用技術(shù)”；北京林業(yè)大學2014年校園信息化專項研究基金項目“基于SSH架構(gòu)的北京林業(yè)大學數(shù)字標本館web系統(tǒng)的研究與開發(fā)”。