楊曉莉　石蓮

摘? 要：圖書、檔案和資料管理數(shù)字化是信息技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。文章介紹了在新疆地震局自行開發(fā)小型數(shù)字化地震檔案、圖書及資料管理系統(tǒng)的原因和前提條件，分析了地震檔案圖書管理系統(tǒng)的模塊劃分和功能設計，總結(jié)了選擇程序設計語言、數(shù)據(jù)庫及部署平臺時需要考慮的因素，討論了在地震行業(yè)內(nèi)網(wǎng)運行地震檔案圖書管理系統(tǒng)面臨的主要安全性問題。通過總結(jié)經(jīng)驗，可以為類似缺少購置經(jīng)費和專職管理人員的其他小型行業(yè)圖書、檔案和資料管理系統(tǒng)的數(shù)字化改造提供借鑒。

關鍵詞：地震學；檔案；管理系統(tǒng)；數(shù)字化；MVC架構(gòu)

中圖分類號：TP39? 文獻標識碼：A? 文章編號：2096-4706（2023）11-0133-06

Experience Summary of Digital Transformation of Small and Micro Archives Library

YANG Xiaoli， SHI Lian

（Earthquake Administration of Xinjiang Uygur Autonomous Region， Urumqi? 830011， China）

Abstract： The digitalization of library， archives and data management is the inevitable trend of the development of information technology. This paper introduces the reasons and prerequisites for developing a small-scale digital seismic archives， library and data management system by itself in the Earthquake Administration of Xinjiang Uygur Autonomous Region， analyzes the module division and function design of the seismic archives and library management system， summarizes the factors that need to be considered when selecting the programming language， database and deployment platform， and discusses the main security problems faced by running the seismic archives and library management system in the intranet of the seismic industry. This paper can provide reference for the digital transformation of books， archives and data management systems in other industries that lack purchase funds and full-time managers.

Keywords： seismology; archive; management system; digitization; MVC architecture

0? 引? 言

地震學是地球物理學的重要組成部分，是一門涉及面廣泛但社會需求面又相對狹窄的交叉學科[1]。地震資料的產(chǎn)出、收集、整理和應用同時涉及地球物理、地球化學、地質(zhì)、大地測量、數(shù)學、機械、電子、自動化、通信、計算機等多種學科和技術(shù)，絕大多數(shù)地震工作人員都無法同時具備上述專業(yè)背景，因此歸屬于不同學科的專業(yè)圖書和各類地震科技檔案資料在開展防震減災業(yè)務和研究工作時具備非常重要的學習、參考和指導價值，是地震工作中不可或缺的基礎資源。

為了向新疆地震行業(yè)提供更好的基礎資源支撐，新疆地震局地震檔案圖書室自創(chuàng)建之日起就根據(jù)地震業(yè)務和研究工作的最新需求逐年收集各類檔案和技術(shù)資料，在淘汰掉失去參考價值的技術(shù)資料以后，目前擁有檔案圖書資料22 352卷/冊，其中，科技檔案10 596卷，中文類專業(yè)圖書6 118冊，其他語言專業(yè)圖書資料2 110冊，科技資料3 528冊。這些專業(yè)技術(shù)資料涵蓋了地震學基礎理論、地震儀器的基本原理、地下結(jié)構(gòu)速度模型、各地震觀測室設計圖紙、各監(jiān)測點周邊地質(zhì)水文地貌特征以及歷史震例等與地震相關的各個方面。其中中文專業(yè)圖書構(gòu)成情況如圖1所示。

除了各類檔案具備不可替代性以外，由于社會需求面較窄，大部分地震類專業(yè)圖書通過按需印刷或者贈送等方式獲取，在實體和網(wǎng)絡書店中較難買到，再加上部分專業(yè)圖書已經(jīng)絕版，因此有效提高新疆地震局地震檔案圖書室專業(yè)技術(shù)資源的展示度和利用率，對更好地開展新疆防震減災工作具有重要的意義。

1? 改造原因和前提條件

長期以來，新疆地震局地震檔案圖書室一直采用人工卡片方式管理專業(yè)圖書，采用手工登記的方式管理各類檔案。圖書管理卡片和借閱檔案登記簿如圖2所示。這種傳統(tǒng)低效的人工線下管理模式[2]導致檔案和圖書管理不夠嚴謹、資源展示渠道缺乏、資料檢索存在較大的困難、借閱和歸還流程相對煩瑣，從而形成了地震系統(tǒng)工作人員在開展相應工作時缺乏參考資料現(xiàn)象嚴重，但檔案室內(nèi)大量專業(yè)技術(shù)資源又得不到充分利用的矛盾。尤為突出的是這種傳統(tǒng)管理模式受地域限制較為嚴重，導致位于地震監(jiān)測一線的臺站工作人員缺乏專業(yè)參考資料的問題始終無法得到有效的解決。

隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，圖書、檔案、資料管理的規(guī)范化、數(shù)字化和信息化已經(jīng)成為不可逆轉(zhuǎn)的發(fā)展趨勢[3]，購置一套完善的檔案圖書資料管理系統(tǒng)價格不菲，在小型專業(yè)檔案圖書室經(jīng)費極其有限，又缺少專門的圖書管理員和信息系統(tǒng)管理員的情況下，通過對地震行業(yè)內(nèi)部檔案圖書數(shù)字化管理技術(shù)進行研究，組織單位技術(shù)力量自行開發(fā)一套契合新疆地震檔案圖書管理現(xiàn)狀的數(shù)字化檔案圖書管理系統(tǒng)軟件，可以為包括臺站在內(nèi)的全體新疆地震工作人員提供快速的檔案和圖書信息檢索和便利的資料借閱歸還服務，從而大幅度提高檔案圖書等專業(yè)技術(shù)資料的展示度和利用率。通過對借閱情況進行精確的統(tǒng)計分析，還能實現(xiàn)新疆地震行業(yè)檔案圖書等專業(yè)技術(shù)資源的最優(yōu)化配置。

新疆地震行業(yè)“十五”項目信息分項完成以后，除特殊原因和用途以外，系統(tǒng)內(nèi)所有計算機都已經(jīng)通過行業(yè)內(nèi)網(wǎng)實現(xiàn)了互聯(lián)互通，任何配置有固定內(nèi)網(wǎng)IP地址的服務器都可以為局域網(wǎng)內(nèi)其他計算機提供基于網(wǎng)絡的信息服務，這為新疆地震檔案圖書管理系統(tǒng)數(shù)字化改造和軟件部署提供了前提條件。

2? 軟件整體規(guī)劃

數(shù)字化檔案圖書管理系統(tǒng)屬于計算機軟件范疇，是計算機網(wǎng)絡通信應用程序的一個特例，計算機網(wǎng)絡通信應用程序一般采用C/S（客戶端/服務器）模式或B/S（瀏覽器/服務器）模式[4]，C/S模式需要開發(fā)人員從最底層開始進行開發(fā)，可以自定義服務器與客戶端之間的通信協(xié)議，具備最大的靈活性和較大的開發(fā)難度，但因為需要單獨開發(fā)并安裝客戶端軟件，軟件部署過程會稍顯繁瑣，一般用于相對專業(yè)的網(wǎng)絡通信程序；B/S模式使用操作系統(tǒng)自帶的瀏覽器作為客戶端軟件，利用服務器和客戶端之間使用現(xiàn)成的HTTP協(xié)議進行通信，開發(fā)和部署過程均不涉及客戶端，因而更加方便。

采用B/S結(jié)構(gòu)的軟件多采用ASP.net、Java或PHP（也有使用其他語言進行Web后臺開發(fā)的，例如Python[5]，但這些語言不如上述三種使用廣泛）進行開發(fā)，ASP.net基本上只運行于Windows服務器上，跨平臺特性不佳，后期部署時可供選擇的服務器操作系統(tǒng)較少。Java由Sun公司開發(fā)，目前已被Oracle收購，主要面向企業(yè)應用，且在Oracle公司統(tǒng)一管理下，Java有目標的為企業(yè)應用做了更多優(yōu)化，此外，Oracle公司為Linux、Mac OS、Solaris和Windows提供了最新和最完備的Java開發(fā)工具包版本[6]。PHP誕生于開源社區(qū)，語言的發(fā)展和規(guī)劃相對松散。PHP與Java相比，開發(fā)資料不如Java完備，且缺乏企業(yè)級支持。

絕大部分管理系統(tǒng)都需要使用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，常見的數(shù)據(jù)庫包括Oracle、MS SQL Server、MySQL等，Oracle由甲骨文公司設計開發(fā)，具備較好的性能和較高的安全性；MS SQL Server由微軟公司設計開發(fā)，主要面向中小企業(yè)，在性能上略次于Oracle，僅能部署在Windows操作系統(tǒng)上，但相對Oracle具備更好的易用性。Oracle和MS SQL Server都不是免費軟件，價格相對高昂。MySQL主要面向中小型應用場合，經(jīng)過優(yōu)化后也可用于大型項目，MySQL被甲骨文公司從開源社區(qū)收購以后，開源社區(qū)開始重點維護MySQL的一個分支MariaDB，MariaDB完全兼容MySQL，具備相同的API（Application Programming Interface，應用程序接口）和命令行，利用Keepalived+HAProxy+MariaDB Galera Cluster還可以實現(xiàn)高可用、負載均衡的數(shù)據(jù)庫集群方案[7]。

從軟件開發(fā)的角度來看，由于地震檔案圖書管理過程中在計算機之間發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)包相對簡單，使用HTTP協(xié)議即可完成數(shù)據(jù)的傳輸、顯示和存儲，因此選擇采用B/S結(jié)構(gòu)可以獲得最大的便利性；為獲得跨平臺特性（主要考慮Windows的易用性和地震行業(yè)服務器操作系統(tǒng)多使用Linux的事實）、盡可能多的開發(fā)資源以及后續(xù)維護的方便性，最終選用Java作為程序開發(fā)語言；根據(jù)軟件模式和開發(fā)語言，Web服務器相應選擇支持Servlet的Tomcat；為降低成本，選擇免費的MariaDB作為管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫。

在綜合考慮便利性和可實現(xiàn)性的基礎上，根據(jù)新疆地震局檔案圖書管理的現(xiàn)狀、特點和實際需求，以模塊化的形式，設計數(shù)字化地震檔案圖書的資料分類、展示、檢索、借閱、歸還等業(yè)務流程，定義資料管理、書架管理、管理人員管理、讀者管理等各類系統(tǒng)管理方案，利用Java程序設計語言和MariaDB 數(shù)據(jù)庫，以B/S架構(gòu)的形式，定制開發(fā)能在最大程度上契合當前新疆地震檔案圖書管理業(yè)務需求現(xiàn)狀的檔案圖書管理軟件，并據(jù)此重新制定與數(shù)字化地震檔案圖書管理系統(tǒng)相適應的專業(yè)技術(shù)資料管理制度，不但能夠服務包括臺站同志在內(nèi)的新疆全體地震工作者，還能在最大程度上提高檔案圖書資源的利用率，為新疆地震事業(yè)的持續(xù)發(fā)展提供助力和必要的專業(yè)技術(shù)資源保障。

3? 功能及模塊設計

整個系統(tǒng)設計方法大致如下：

1）設計并定義檔案圖書資料分類、展示、檢索、借閱、歸還等業(yè)務流程，在充分折中考慮便利性和可實現(xiàn)性的基礎上，為檔案圖書管理系統(tǒng)的計算機軟件實現(xiàn)提供業(yè)務流程依據(jù)，建立與計算機程序相適應的檔案圖書管理制度。

2）以模塊化的形式，設計并定義檔案圖書管理、書架管理、管理員管理、用戶（讀者）管理等各類系統(tǒng)管理模塊。每一個模塊的劃分需要兼顧到計算機軟件的可實現(xiàn)性和用戶及管理人員實際操作過程中的易用性。

3）依據(jù)上述第1）和第2）條的具體內(nèi)容，設計滿足要求的數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)、索引和觸發(fā)器等。因為不是所有適合MariaDB使用的數(shù)據(jù)庫引擎都支持所有類型的索引，所以需要根據(jù)待創(chuàng)建的索引選擇支持該特性的數(shù)據(jù)庫引擎和語法。

4）充分考慮人員權(quán)限（超級管理員、管理員、用戶）、借閱級別（職務職稱）、人員流動（入職、調(diào)動、退休等）、檔案圖書資料流動（入庫、損壞、丟失、賠償、報廢等）、借閱程序（遠程預定、取消、超時、借閱、續(xù)借、到期等）等管理中的各種因素，完善系統(tǒng)功能。

5）精簡優(yōu)化系統(tǒng)流程。例如檔案圖書借閱、歸還過程中能夠使用計算機遠程完成的，盡可能避免人工專門辦理；能夠由計算機自動生成檔案圖書管理過程中需要的各類表格，盡量避免人工填寫；能夠一次性辦理的事項，盡可能避免多次審批。

6）選擇各Web頁面需要展示的內(nèi)容、級別和展示風格。確認各頁面的基礎權(quán)限，只有具備基礎權(quán)限之上的用戶才能查看當前網(wǎng)頁，才能獲取對應數(shù)據(jù)。

7）充分挖掘現(xiàn)有數(shù)據(jù)（檔案信息、資料信息、圖書信息、讀者信息等）的可利用性，盡可能避免人工錄入數(shù)據(jù)。例如在現(xiàn)有圖書資料的錄入過程中，由于閱覽室現(xiàn)有Excel版本的電子圖書資料臺賬，可以通過編寫計算機程序讀取分析Excel文件中的數(shù)據(jù)，將其整理為與數(shù)據(jù)庫表相適應的記錄插入（insert）數(shù)據(jù)庫中。

8）折中考量系統(tǒng)安全性帶來的開銷。由于經(jīng)費有限，檔案圖書管理系統(tǒng)最終很可能部署在一臺淘汰的服務器或者個人PC上，考慮到只是內(nèi)網(wǎng)訪問，過度強調(diào)安全性將帶來較大的系統(tǒng)開銷，因此在系統(tǒng)安全性上無須過于苛刻，只需要完善網(wǎng)站訪問日志記錄并對SQL注入[8]、權(quán)限盜用的問題有基本的預防措施即可。

在系統(tǒng)流程方面，將借閱用戶參與部分和管理員參與部分完全分開，借閱用戶只在取走和歸還檔案圖書等資料的實物時才需要進入檔案室，其他所有業(yè)務均在網(wǎng)上完成。系統(tǒng)流程如圖3所示。

在模塊劃分方面，將新疆地震圖書管理系統(tǒng)分為系統(tǒng)設置、人員管理、檔案圖書管理、檔案圖書借還、系統(tǒng)查詢和其他管理6個部分，各部分具體包括的功能模塊如圖4所示。

4? 系統(tǒng)編碼及實現(xiàn)

根據(jù)總體規(guī)劃和模塊劃分，為了便于移植和部署，我們首先針對MariaDB數(shù)據(jù)庫編寫了2個數(shù)據(jù)庫腳本，分別命名為CreateYfitsDBAndUser.sql和CreateYfitsTables.sql，其中CreateYfitsDBAndUser.sql腳本用于創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫及用戶，CreateYfitsTables.sql腳本用于創(chuàng)建全部數(shù)據(jù)庫表。在命令提示符下使用source指令[9]運行上述兩個腳本之后，MariaDB將自動創(chuàng)建一個名為special_library_yfits的數(shù)據(jù)庫。運行腳本之后生成的數(shù)據(jù)庫表如圖5所示。

選用Spring Tool Suite 4作為地震檔案圖書管理系統(tǒng)軟件的集成開發(fā)環(huán)境，選擇MVC（Model-view-controller）作為系統(tǒng)架構(gòu)模式，從而把地震檔案圖書管理系統(tǒng)分為模型（Model）、視圖（View）和控制器（Controller）三個部分，其中視圖負責展示應用，模型負責封裝應用的數(shù)據(jù)和業(yè)務邏輯，控制器負責接收用戶輸入、改變模型以及調(diào)整視圖的顯示。集成開發(fā)環(huán)境如圖6所示。

地震檔案圖書管理系統(tǒng)開發(fā)完成后，在代碼方面，系統(tǒng)共包含63個類、72個JSP文件、4個JavaScript文件以及1個CSS文件，地震檔案圖書管理系統(tǒng)測試之前，需要向數(shù)據(jù)庫中批量導入初始數(shù)據(jù)，如用戶信息、檔案信息、圖書信息、資料信息、書架信息、歸檔人員信息、圖書出版社信息等，為了減輕人工錄入工作負擔，并與地震檔案圖書管理系統(tǒng)保持開發(fā)語言的一致性，以便于后期軟件維護和修改，我們利用Java程序設計語言開發(fā)了一個桌面應用程序，這個桌面程序從Excel格式的人員及圖書臺賬文件中解析出有用的信息，然后將這些有用信息整理為SQL語句，執(zhí)行SQL語句進而將上述信息逐條插入到對應的數(shù)據(jù)庫表中。圖書錄入桌面應用程序界面如圖7所示。

5? 權(quán)限管理及安全性考慮

新疆地震檔案圖書管理系統(tǒng)將用戶權(quán)限分為3級，分別對應系統(tǒng)管理員（超級用戶）、檔案圖書管理員和普通用戶，系統(tǒng)管理員由系統(tǒng)自動生成，用戶名為root，使用默認密碼，系統(tǒng)管理員的主要工作就是在系統(tǒng)運行之初將一部分用戶設置為檔案圖書管理員或?qū)⒁徊糠謾n案圖書管理員設置為普通用戶。系統(tǒng)管理員擁有操作軟件的全部權(quán)限，因此系統(tǒng)管理員首次登錄后應該修改自己的密碼避免盜用。檔案圖書管理員除了不擁有將普通用戶升級為檔案圖書管理員或?qū)n案圖書管理員降級為普通用戶的權(quán)限以外，擁有操作軟件的其他全部權(quán)限，檔案圖書管理員的主要工作是管理檔案圖書和普通用戶；普通用戶的權(quán)限僅限于檔案圖書資料的查詢、預定、取消預定、借閱以及個人信息的查詢和修改等。因為地震檔案圖書管理系統(tǒng)的用戶僅限于本單位工作人員，所以檔案圖書管理員在本質(zhì)上也是一名可以借閱圖書的普通用戶。

新疆地震檔案圖書管理系統(tǒng)在用戶登錄時會確認用戶所屬的類型和權(quán)限，系統(tǒng)登錄以后僅顯示該用戶權(quán)限范圍內(nèi)的菜單項。新疆地震檔案圖書管理系統(tǒng)菜單項與用戶權(quán)限的對應關系如圖8所示，圖中的實線邊框表示管理員獨有的權(quán)限菜單項，虛線邊框表示普通用戶權(quán)限菜單項。

新疆地震檔案圖書管理系統(tǒng)運行于內(nèi)網(wǎng)，全部用戶都是本單位工作人員，因此惡意攻擊的情況無須過多考慮，在安全性方面最主要的考量就是防止用戶無意操作對系統(tǒng)造成破壞。我們在開發(fā)軟件的過程中主要針對以下兩個方面做了相應處理：一是防止SQL注入，也就是在生成SQL語句過程中首先判斷用戶在搜索、查詢、修改信息過程中輸入的信息是否合法，避免直接使用用戶輸入信息構(gòu)建SQL語句；二是防止用戶通過手工修改瀏覽器地址獲取超越自身權(quán)限的網(wǎng)站頁面。

6? 結(jié)? 論

利用新疆地震局基金課題的支持，我們完成了新疆地震檔案圖書管理系統(tǒng)的功能設計和軟件開發(fā)，目前軟件系統(tǒng)已經(jīng)通過初步測試，完成了在臨時服務器上的安裝和部署，即將進入試運行階段。通過開發(fā)數(shù)字化的新疆地震檔案圖書管理系統(tǒng)，我們達到了以下預期目標：

1）解決了檔案圖書去向追蹤、卡片保管、過期催還、離退休人員檔案圖書清查、資料追償?shù)燃謫栴}。

2）解決了檔案圖書信息展示度較低的問題。所有檔案、圖書等技術(shù)資料的信息都保存在數(shù)據(jù)庫中，系統(tǒng)支持分類查詢、組合查詢和模糊查詢，用戶可以通過多種檢索方式靈活查詢所需的各類檔案和圖書。

3）解決了檔案圖書檢索、借閱和歸還操作過程中的地域限制，除了獲取和歸還檔案圖書等資料的實物以外，查詢、預定、借閱、續(xù)借及歸還過程均可通過計算機網(wǎng)絡完成。

4）簡化了檔案圖書借閱歸還流程，尤其是引入了預定和續(xù)借流程，只需要點擊鼠標就可以完成資料的預定、借閱、續(xù)借和歸還操作，不再需要在每周的固定時間段進入檔案圖書室查找圖書和辦理借閱歸還等相關手續(xù)。

盡管內(nèi)部測試結(jié)果表明軟件基本上達到了預期目標，但軟件開發(fā)很難做到一蹴而就，肯定還存在著一些隱藏的bug以及易用性方面的不足之處，在今后的使用過程中，我們將繼續(xù)對軟件進行改進，以便能夠更好地為地震業(yè)務和研究工作提供支持和服務。

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作者簡介：楊曉莉（1983—），女，漢族，甘肅武威人，助理工程師，本科，研究方向：檔案及圖書管理。

收稿日期：2022-12-15

基金項目：2021年度新疆地震科學基金資助項目（202112）