中国林业科学研究院木材工业研究所木材标本馆(张立菲, 2001)是世界上收藏木材标本超过万件的20几个木材标本馆之一。但由于年代久远, 有害生物如标本馆害虫、螨类、霉菌和鼠类等侵蚀, 以及温度、湿度等客观原因, 部分珍贵标本已经出现了不同程度的裂纹和损坏; 此外, 由于标本数量的增多, 木材标本馆的日常维护工作量增大, 编目与存放柜不对应, 并有少量标本丢失。

为解决标本存储以及管理的问题, 西方发达国家的大型标本馆都建立有标本信息管理系统, 实现了标本管理信息化, 并在网络上运行和发布。数字化标本馆(郭鸿英等, 2004;陈三茂等, 2003)必需建立在原标本馆已有的科学记录的基础之上, 首先是数据库的建设, 其次是达到可视化和智能化。

为了标本的永久保存与管理、扩大馆藏量、使标本上的信息和数据得到更好地应用, 本文运用Internet网络技术、ASP(active server page)和SQL Server数据库技术构建了中国林业科学研究院木材工业研究所数字化木材标本馆的网络平台。在该平台中首先将馆藏的标本进行重新登记、编号、整理, 并且对每一种标本赋予标本号、柜号、抽屉号、中文名、拉丁名、科名、属名、产地等属性。根据国内外最新的标本编目标准建立数据库, 之后构建以Web服务器为中心的具有星形拓扑结构的网络平台。在此基础上, 利用ASP技术及SQL语句的数据库访问技术构建友好的人机交互界面, 使得用户可以在此界面中输入木材的中文名或拉丁名即可查出此种木材的各种相关信息。该系统也可以在不知树种的全名时进行模糊查询, 这对于非专业但从事林产品设计与制造的工作技术人员来说, 无疑是最大帮助。

该系统的实现, 将这些珍贵标本的使用群体从少数的科研人员扩大到了从事林产品设计与制造的工作技术人员和最广泛的计算机用户, 使有限的木材资源得到了充分高效地利用。达到了资源的合理利用以及有效保护木材资源, 使其物尽其用, 提高了标本的利用率。

1 数字化木材标本馆的网络结构 1.1 网络拓扑结构

数字化木材标本馆的网络架构由Web服务器、标本数据库以及中国林业科学研究院木材工业研究所局域网组成, 并通过中国林业科学研究院中心路由器与Internet相连接。整个网络采用星形拓扑结构, 局域网内为DHCP动态地址分配, A类网址; 院中心路由器通过映射分配给Web服务器合法的固定IP地址。网络示意图如图 1。

1.2 系统运行环境及配置

网络配置:服务器采用联想(Lenovo)万全服务器, CPU为X4/2.66 G, 内存256 M, 硬盘36 G, 操作系统为Microsoft Windows 2000 Server, 后台数据库管理系统为SQL Server 2000, Macromedia DreamWeaver MX 2004作为网页代码的开发工具。本系统运行环境为硬件:PII以上, 64 MB, 1 G以上硬盘; 操作系统:Windows 2000, Windows XP, Windows 2003;支持软件:SQL Server 2000, DearmWeaver, 脚本语言集成开发环境; 控制代理与其他应用具有统一的接口。

2 数据库的建立 2.1 需求分析

数字化木材标本馆的主要设计目标是将木材标本以数字化形式展现在公众面前, 创建一个开放式的木材标本查询平台。通过对整个系统的总体分析与设计, 确定系统的主要功能, 即木材标本数字化和实现木材标本的查询与浏览; 再根据数据库内容及数据量大小, 设计数据库类型、数据项、查询方式等, 并最终建立木材标本数据库。

2.2 概念结构设计

木材标本馆内的所有标本分门别类存放于有编号的储存柜中, 储存柜又是由有编号的抽屉组成, 而每个抽屉中所存放的标本又有标本号、中文名、拉丁名、科名、属名、产地等属性, 因此, 根据上述分析, 设计E-R图, 如图 2。

2.3 逻辑结构设计

木材标本分为内部属性(包括标本号、中文名、拉丁名、属名、科名、产地)和外部属性(包括柜号、抽屉号), 其中标本号是连接外部属性和内部属性的关键字段, 由E-R图设计, 转换为如下关系模型:1)内部属性表, 记录标本号(collection), 中文名(China), 拉丁名(latin), 属名(shu), 科名(ke), 产地(chan), 见图 3;2)外部属性表, 记录标本号(collection)、柜号(cabinet)、抽屉号(drawer), 见图 4。

2.4 建立数据库

在SQL Server 2000中建立后台数据库服务器JDSH-KEVIN, 并建立木材标本数据库biaoben。出于SQL Server 2000数据库安全性的目的, 不使用系统自带的默认帐号sa, 而新建一个和sa拥有相同权限的帐号, 并设置安全密码, 同时设定该账号为数据库 biaoben 的系统管理员。

在数据库biaoben中, 建立内部属性表interior和外部属性表exterior, 建立各个字段, 设置数据类型为nvarchar(长字符串, 可自动处理字符长度)。再根据木材标本馆现存的资料, 逐条向数据库中输入木材标本数据。根据逻辑结构设计, 标本号具有不重复性, 因此将其设为两表的关键字段, 一一对应, 两表的关系如图 5所示。

3 木材标本查询系统的设计与实现 3.1 系统的设计

木材标本数据库定位为一专业网络数据库, 主要面向木材及相关专业研究人员, 对所有Internet用户服务。因此, 系统设计了3种查询方式:标本号查询、中文名查询、拉丁名查询。其中, 按标本号查询返回一条记录, 而中文名查询和拉丁名查询则可能返回多条记录。当返回多条记录时, 采取分页显示, 减少一次性数据传输量, 缩短用户的等待时间。

3.2 系统的实现 3.2.1 连接数据库

为了让所发布的网页能读取数据库中的内容, 必须使网页与数据库建立连接, 在此用到了ADO(李劲, 2001)控件, 连接代码如下:

3.2.2 查询

建立表单  在页面上建立表单(孙丽君等, 2001)(图 6), 用于提交查询字段。在这里, 以标本号、中文名、拉丁名分别作为查询字段, 建立3个独立的表单, 这3个字段互不相关。当用户在文本框中输入要查询的名称, 点击提交按钮“查询”时, 相应的表单被提交。以中文名查询为例, 表单的代码如下:

查询结果显示  显示结果的页面要与数据库建立连接, 创建记录集:

rs =Server.CreateObject(“ADODB. Recordset”)

利用trim函数获取被提交表单中text属性的关键字, 并利用SQL语句进行查询, 如查询标本中文名的代码如下:

sql =“SELECT * FROM interior INNER JOIN exterior ON exterior. collection = interior.collection Where china like (“表单提交的关键词”)”

利用rs.movenext将记录指针从当前的位置向下移一行, 逐条读取记录集中的数据, 并显示在页面上。

分页  在查询过程中, 尤其是模糊查询, 不同的关键词, 返回的记录数也不相同, 为了页面的美观, 也为了缩短用户等待页面显示的时间, 在查询结果页面上实现分页(陈勇平等, 2004), 具体分页代码如下:

图片显示  在显示标本的页面上包含着显示标本宏观图像的部分。为了便于日后的维护, 在代码中使用的是相对路径, 将图片统一存放在一个文件夹picture内, 与页面文件存放于同一目录下, 并且将图片的文件名命名为其对应的标本号。因此, 只需调用标本号, 便可以定位路径, 显示图片, 代码如下:

具体实例如查询中文名冷杉(Abies fabri), 结果如图 7所示。

详细情况请访问 http://www. criwi.cn/9biaobenchaxun/chaxun.htm。

4 结论与展望

21世纪是知识经济和生物技术时代, 木材标本馆要在原有条件的基础上, 不断提高自身的科技含量, 才能在知识经济时代发挥其资源优势, 促进社会的发展(蔡邦平, 2005)。

采用动态网页技术, 以中国林业科学研究院木材工业研究所木材标本馆为基础, 构建的数字化木材标本馆, 突破了保存标本过程中的客观条件限制, 使标本得到了永久性保护, 通过互联网为各种专业人员、木材工业企业的技术人员提供了一个交流的平台, 有效地解决了数据库远端用户查询的困难, 同时为木材标本的二次开发提供了基础, 大大提高了木材标本的有效利用率, 并且对所有的互联网用户开放, 对于普及木材材性知识有着深远的影响和意义。

中国林业科学研究院木材工业研究所正致力于林业科普基地的建立, 可基于此数据库开发其他相关专业数据库, 并且使用操作更简单、界面更有好的设备, 如触摸屏等。目前, 这方面工作正在逐渐展开。