数据库技术在图书馆的应用及互操作实现研究

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数据库技术在图书馆的应用及互操作实现研究

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魏建琳

（西安文理学院图书馆

摘

要

西安$）!%%#&

在数据库基础知识及应用的基础上，针对图书馆自动化及数字化建设中数据库技术的具体应用，从数据、数数据库

数据库技术’()*图书馆

往往是上述#个阶段不断反复的过程。

!+A数据库管理系统’()*数据库管理系统是数据库系统的核心，是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件。一般来说其功能包括以下#个方面：,+数据定义。包括定义数据库结构的模式（数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述）、存储模式（数据物理结构和存储结构的描述）和外模式（数据库用户的数据视图），定义外模式与模式、模式与存储模式间的映射，定义有插入、修改、删关的约束条件。.+数据操纵。包括对数据的检索、除等基本操作。>+数据库运行管理。包括对数据库进行并发控制、安全性检查及数据库的内部维护等。?存储和管+数据组织、理。0+数据库的建立和维护。包括初始数据的输入与数据转换等。@+数据通信接口。’()*提供与其它软件系统进行通信的功能，使数据库数据格式能为其它’()*或文件系统所接受及接收异构数据。

’()*的一般工作过程是用户以应用程序向’()*发出请求命令，语义及权限检查确定是否执’()*对该命令进行语法、行，决定执行后调用模式依据映象决定存取策略与方式，’()*向操作系统发出执行读取命令，操作系统执行有关操作将数据由数据库送至系统缓冲区，’()*导出记录格式将数据由缓冲区传送给用户并返回命令执行情况的状态信息。

数据库技术已!+B数据库技术的发展经过几十年的发展，

相当完善，发展速度之快，使用范围之广，是其它技术望尘莫及的。从数据类型方面说，数据形式由简单字符发展到多媒体数据；按数据反映的信息性质和使用目的的不同，出现了数值数据库、事实数据库、文献数据库、超文本数据库、多媒体数据库、超媒体数据库等多种形式。从数据模型方面来说，经历了第一代层次、网状数据库和第二代关系数据库，如今面向对象数据库、非结构化数据库、C)D数据库得到了广泛的研究与应用。从数据库系统的体系结构而言，从单用户数据库系统、主从式结构的数据库／*）系统、分布式结构的数据库系统发展到客户／服务器结构（E的数据库系统；如今，基于浏览／服务器三层结构（(／*）的F0.应用模型成为最主要的应用。从查询语言方面而言，由导航式过程；如今面向对象数据库的化语言发展为结构化查询语言*GD，针对C、、HD’、H)D)D数据的CJ09C,-<’H)、K’H)、*LCI4=

等研究应用也取得了极大进展。从载体方面而言，从穿孔纸带到

据库管理系统’、应用发展三个角度对图书馆数据库应用及互操作问题展开了尝试性探索和基础性研究。()*关键词

数据库是数字化时代最重要的信息管理工具，在各行各业得到了普遍应用。图书馆是传统的文献集散地，是最重要的信息管理中心之一。随着计算机及信息网络在图书馆的普及，数据库技术在图书馆得到广泛应用，成为图书馆最重要的信息管理工具。!数据库技术及其发展

是计算机可!+!数据库技术基础数据是计算机化的信息，

以直接处理的最重要的对象，有用于计算的数值型数据与字符、文字、图形、语音等非数值数据。数据库是存放数据的最佳场所，数据库是指按特定目的收集的、长期储存在计算机内的有组织的可共享的数据集合。收集到大量数据后，需要用一个软件系统（’对其进———数据库管理系统’()*,-,.,/0),1,0301-*/-03）24行科学的组织与存储。在数据库的建立、运用和维护过程中统一管理、统一控制，使用户能方便地定义数据和操纵数据，并能保证数据的安全性、完整性、多用户对数据的并发使用及发生故障后应用系统、数据库管的系统恢复。数据库、’()*及其开发工具、理员和用户构成一个数据库系统。

在’面向具体应用，分#个步骤设计数据库()*的支持下，（包括数据与处系统：,+需求分析。准确了解与分析用户需求理）。.+概念结构设计。将现实世界中的客观对象抽象为某一种信息结构，建立概念模型。概念模型是现实世界到机器世界的一———实个中间层次，表示方法有很多，其中最常用的是“567图”体6联系方法（）。01-8-690:,-8;1/<89;,><>+逻辑结构设计。4=,==将概念结构转换为某个’并对之进行优()*所支持的数据模型，化。数据模型通常由数据结构、数据操作（主要有检索和更新两大操作）和完整性约束（为保证数据的正确、有效和相容的一组完整性规则的集合）三个要素组成。?+数据库物理设计。确定数据库的物理结构并对其进行评价。物理设计是一个为逻辑数据模型选取一个最适合应用环境的物理结构的过程。数据库在物理设备上的存储结构与存取方法称为数据库的物理结构，它依赖于给定的计算机系统。0+数据库实施。运用’()*提供的数据语言及其宿主语言，根据逻辑设计和物理设计的结果建立数据库，编制与调试应用程序，组织数据入库，并进行试运行。@+数据库运行与维护。包括数据库的转储和恢复、安全性与完整性控制、数据库的重组和重构等各类工作。一个数据库应用系统的形成

作者简介：魏建琳，男，馆员，研究方向为图书馆自动化、图书馆史。!"#$年生，

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情报杂志!""#年第!$期

磁、光盘，如今直接存储!、网络存储$、存域网#"#"#"$的发展为数据库的繁荣提供了直接的支持。还有数据库技术与新技术结合而涌现出的分布式数据库、并行数据库、主动数据库、对象—关系数据库、数据仓库等等。在数据库广泛应用的驱动下，数据库数量越来越多、规模越来越大、技术越来越复杂、形式越来越丰富。

%数据库技术在图书馆的应用

随着信息技术的发展，图书馆日趋走向自动化与数字化，数据库技术在图书馆也得到了广泛的应用。图书馆自动化严格来说就是一个实时分布式的数据库管理系统。数字图书馆建设通俗地讲就是在各地分别建设数据库，通过网络联系起来形成一个完整的数字图书馆。

%&’图书馆自动化建设中的数据库技术应用图书馆自动化集成系统是由多个子系统共享一个书目数据库的集成系统。它将图书馆的采购、编目、流通、连续出版物管理和目录查询等子系统联为一体，以书目数据库为核心，各子系统共享一个中央数据库。

%&’&’图书馆自动化系统数据库的数据。图书馆自动化系统的数据库就是存储和组织图书馆工作需要的各种数据，有采购数据、编目数据、流通数据、连续出版物数据以及各种管理、统计数据等，它们是图书馆自动化系统的处理对象和基础。图书馆自动化系统的数据库以书目数据库为主，书目数据在计算机内以包括头(")*格式存储。(")*数据有其独特的数据结构标准，标区、目次区和数据区，是一种变长的数据存储格式，它的字段、子字段及索引都具有可重复的特点。如今(")*在图书馆界的应用已非常普及，、、、*$(")*+*(")*,$-(")***.及-#/%012是当前通用的(")*格式标准。

%&’&%图书馆自动化管理系统。数据库是图书馆自动化系统的开发平台，自动化系统通过选用通用!3(#或自行开发数据操纵、建库与维护等各!3(#实现图书馆业务中的数据定义、项功能。图书馆!数据库3(#的数据库一般由数据库模式文件、数据文件、数据库索引文件与非(")*数据库结构文件等几个部分组成，通过专门服务程序提供存取服务。

%&’&4数据库技术在图书馆自动化建设中的应用发展。近十年来，图书馆自动化技术取得了长足的发展。,$-*/)$、、、、、文-$$/5"*!789:;<8=;7!)"#>?@A及国内的-+"#B+-#66津、丹城、金盘等系统在图书馆界得到了非常广泛的应用。数据库技术在图书馆的应用中虽出现了建设标准不一、重复建设严重等问题，但取得的成绩有目共睹。一是处理的数据由书目向全文、多媒体发展，数据结构由定长格式到变长以及非结构化发展。二是在技术上日益成熟，由使用“文件系统软件”开发到以、发展C3"#D.;9<;等为开发工具和以编程语言自行开发系统，E

到以大型通用数据库系统为开发工具；由单功能系统发展到集成系统；由联机系统发展到网络化、标准化的开放系统*／#架构、／3#架构。各种针对图书馆应用的各类模块日趋健全。三是在数据库的共建共享上有了很大发展，标准化日益提高，以*、FG8>高校、科研数据库型文献保障系统正在形$#H+等为代表的公共、成。

%&%图书馆数字化建设中的数据库技术应用数字图书馆是信息时代图书馆研究的热点，数字化资源、网络化存取与分布式

%!&"’#($)%*&+"’&,(-))%,(&"($.**&/+0,&")-%1&"2.$，/!""#

管理是其基本特征，数据库技术是数字图书馆建设的重点与核心。

%&%&’数字图书馆的数据。数字图书馆的数据可以是所有

数字化信息，它可不严格地划为原数据与元数据两类。原数据包括文本、图形、图像、音频、视频等各类数字化对象数据，数据的格（）和J式多种多样，对数字文献以#B(+-#/II02(+标准建档使信息具有独立性、交换性和长久的转换性，在数字图书馆建设中被广泛采用。元数据是为方便用户检索信息的关于数据的结构化的数据，分为描述性元数据（包括在检索和查询资料过程使用的数据）、结构性元数据（用来描述资料是怎样构建的）和管理性元数据（侧重于数字化信息的生产和拥有）。原数据与元数据的关系近似于传统图书馆的文献与书目的关系。

%&%&%数字图书馆管理系统。数据库是数字图书馆信息存储和管理的基础，是多媒体信息内容的载体，用来存储和管理元数据，并为某些搜索引擎提供必要的支持。数字图书馆需要大型多媒体数据库支持的应用，通过海量多媒体数据管理系统实现数字化信息的采集与整合（将不同载体、不同类型的文献资料经过处理形成支持数据库管理的统一标准格式）、数字化信息资源库建设、信息发布、全文信息的检索与服务及提供其它信息服务方式等多种功能。

%&%&4数据库技术在数字图书馆建设中的应用发展。数据库技术的发展推动了数字图书馆研究的成熟，信息的捕获与创建、文本分析、分类与聚类、数据挖掘、基于内容检索、面向对象、涌现了-J(+等信息技术在数字图书馆系统中得到应用，3(的、韩国三宝公司的J、、!+(!+和J(+"#及国内的H)#H5-、麦达、天宇等一系列集成系统，数字化资源库的建设以自83"#D建、购买和联合共建的方式在各个地区各个层面逐步展开，推动了数字图书馆建设的繁荣。

4图书馆数据库系统的实现互操作问题

4&’数据库互操作问题数据库技术经历了半个世纪的发展过程，各数据库系统从数据模式到!网络平台3(#及操作系统、都不尽相同，呈现出极强的异构性，而信息时代的发展要求资源的共享与集成。要实现这个目标就必须解决异构资源、异构平台、异构系统间的互操作问题。

互操作本义是指系统间的兼容性，即在操作平台一级与硬件、操作系统、网络无关，不论环境如何改变，不影响其工作方式。如今其外延已扩展为数据的集成，即异构数据在传输中可达到共同的语义理解，可整合为一个整体对外提供服务。与服务的集成，指异构的程序及软件模块间可进行透明的交互。

当前异构仓储互操作有集成、联邦、收集与采集几种方式。）是在对资源深层次挖掘的基础上，实现概念、语集成（-7?@<F?8;7K义的整合和知识的互操作。联邦（.）指将查询请求分布@C@<F?8;7到各个信息仓储去分别执行，收集返回的检索结果，汇总、整理后交给用户。收集（B）是先把各仓储中的资源收集到本地，F?L@<87K利用本地拷贝提供服务。采集（:）是不直接收集原数据，F<M@>?87K收集元数据提供服务。

4&%图书馆数据库应用中的几种互操作方式信息资源共享历来是图书馆追求的理想，数据库技术的发展、文献资源数字化使资源共享从技术上成为可能。图书馆数字化资源库的建设也存在数据模式、、软硬件平台及网络的异构性问题。随着图!3(#

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书馆事业的发展，互操作问题成为图书馆数字化建设的研究重点。

／*结构的!"#"$%!&"’(协议。%!&"’(协议是一个基于)

网络应用层协议，它通过对编码方式和内容语义的标准化来实现不同系统间的互操作。%!&"’(协议数据单元通过+*,"$进行定义，并以基本编码方式（-对+它屏蔽了数据库./）*,"$序列化，间的异构性，与软硬件平台、数据库接口及查询语言无关，是一个信息界广泛接受的标准协议。

要求各仓储支持统一的%!&"’(是一个联邦式的互操作方案，搜索语言，或在本地语言和协议语言间能相互转换，能对查询做出快速的实时响应。它要求各数据库在字段级别实现统一，灵活性较差。%／传输层协议是基于!&"’(是基于0)121的底层协议，

／不能提供5不能在888上实现。0)1341的编程，667支持，（%）是%%2,9!&"’(2:6;<:=6>?:=@,;A69;:;<=6>?:!&"’(的改进版，提供了互操作基于566;B支持。7实现8基本上现在所有的图书馆自动%!&"’(在图书馆界应用普遍，

化系统和数字图书馆解决方案都提供对%!&"’(协议的支持。它的实现方式是在各图书馆系统安装%客户端安装!&"’(服务器，任一服务端接到请求后，将查询请求分发到各%!&"’(客户软件，地分别执行，将检索结果整理汇总，提供给用户。C、)D))=@>E是%!&"’(应用成功的范例。

!"#"#跨库检索技术。跨库检索系统主要是解决数据库异构平台的信息检索，向用户提供方便检索的统一界面。跨库检索系统一般由包装器（8）记录数据源的数据访问方法，用户检<=;<77索时，8<=;<将检索表达式转化成每一数据库系统识别的表达77式，由各系统自主检索，再由抽取器（）对各种结果解析、;A6<=F6?<提取、转化为统一格式，整合排序，再将结果通过统一检索界面返回给用户。

跨库检索系统是一种局部资源整合方案，在数字图书馆试验系统及各大中型图书情报系统得到广泛应用。如今较成熟的跨库检索系统有美国.清华同方的0、易北宝信公司A@>B>E的*GH、12的0/*221等。

!"#"!互操作新技术在图书馆界的应用前景。当前信息技术领域对互操作问题从不同层面、不同角度展开了深入研究，取得了一系列成果。其中有基于网络及接口程序的数据库访问技

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术，从)、、／92C4-)+*1到+4C、I*1E;<J@;6KI=J=-;=:及CL9的基本上是开发应用程序通过浏览器访问数据库的)C/-+规范，

过程。图书馆可在门户网站开发程序，在888上实现存取操作，利用888机制实现表层的互操作。还有数据仓库与数据挖掘技术，数据仓库是由软硬件技术组成的环境，它把各种数据库集成为一个统一的数据仓库，并把各种数据转换成面向主题的格式，能从异构的数据源中定期抽取、转换和集成所需数据，便于用户访问。数据仓库技术在大型数字图书馆工程中应用，可实现概念、语义及知识的互操作，但因其涉及领域太多，应用过于复杂，广泛推广则不现实。再就是C（C+2技术、C+2M4L5;:+<FN>J;7

），即基于元数据收获的2:>6>=6>J;1<?6?F?@O?<L;6=P=6=5=<J;E6>:Q开放文档先导协议，是一种基于元数据的电子文献互操作框架，它通过元数据收获这种模式实现互操作。C+2的基本框架是由

数据提供者生成、发布、管理、组织元数据，由服务提供者以元数据收获（L）机制对元数据分类组织，向用户提供;6=P=6=5=<J;E6>:Q统一查询界面。数据提供者与服务提供者的联系基于一个注册中心，约相当于2:6;<:;6的域名解析机制。用户向服务提供者提出请求，服务提供者基于元数据到注册中心查找数据提供者及其数据，以统一界面输出结果，其传输过程基于5。C66+2是一个7互操作框架，它要求资源拥有者参与C但能否在真正意+2系统，义上实现还是一个未知数，因为在利益的驱动下各资源拥有者会继续自主建设自己的资源，而不是遵循C+2模型。另外，8;B、网格计算（9）、语义网（*）等新技术的研究*;<J>F;E<>;R=:6>F8;B7

进展也将为图书馆资源库互操作应用提供有力的技术支持。

参考文献

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肖卓入世后国外图书馆自动化系统对我国的冲击；!SS图书馆研究，#((!（）$（；）T宋媛媛S数字图书馆中的数据库技术S图书情报工作动态，#((!$

（；）’李大玲S网络环境下资源整合模式探讨S图书馆杂志，#((!$(王燕华S分布式检索中技术的选择S图书馆杂志，（；）U喻红辉，#((T$(（；）V沈艺SC+2协议及其应用S现代图书情报技术，#((T#

（责编：勃梅）

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应的4（前提是对于学习对（上接第V(页）04相对来说是固定的象元数据的规范已经被使用者采用），一旦所有404的元素树都生成了，系统可以复用已有的元素树，从而大大提高了系统的性能。图T给出了基于元素树的转换方法的架构图。

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结

基于HLD的数据转换方法是利用HLD技术实现信息标准化的基础。解决了目前分布式的教育资源在各自的信息结构、存储组织、发布方式、检索方法、查询约束条件等各方面存在的差异，同时也解决了信息提取、发布、查询的标准化问题。

参考文献

，$4D0*M!"$学习对象元数据规范，4D0*)#(($（征求意见稿），，#教育资源建设技术规范4D0*)#(($：／／!孙一中"HLD核心技术"N66WWW"AR@"?<"F:7Q

，，，，，T*");<>+"-?:>O=6>."4=R>=:>1"G<=6;<:=@>*"1=<=B?EFN>D0=:F="HLDX

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图T基于元素的转换方法的架构图

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数据库技术在图书馆的应用及互操作实现研究

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刊名：

英文刊名：

年，卷(期)：

被引用次数：魏建琳， Wei Jianli西安文理学院图书馆,西安,710065情报杂志JOURNAL OF INFORMATION2006,25(8)6次

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引用本文格式：魏建琳.Wei Jianli 数据库技术在图书馆的应用及互操作实现研究[期刊论文]-情报杂志 2006(8)