張現(xiàn)龍

關(guān)鍵詞:OPAC;可視化技術(shù);研究;開發(fā)

摘 要:OPAC是圖書館與讀者的聯(lián)系紐帶,OPAC可視化技術(shù)能深刻揭示館藏、顯示圖書館資源之間的內(nèi)的聯(lián)系,促進(jìn)讀者服務(wù)工作,可視化技術(shù)發(fā)展較快,基于三維或多維的產(chǎn)品開發(fā)是可視化技術(shù)發(fā)展趨勢(shì),加強(qiáng)數(shù)據(jù)分析和系統(tǒng)建模研究對(duì)于推動(dòng)圖書館OPAC可視化發(fā)展具有積極意義。

中圖分類號(hào):G250.7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1003-1588(2009)05-0076-03

1 前言

圖書館聯(lián)機(jī)公共檢索系統(tǒng)(OPAC)的目的是通過良好的人機(jī)界面來充分揭示館藏資源,為讀者檢索提供準(zhǔn)確、實(shí)用的信息資源。在OPAC系統(tǒng)開發(fā)中,采用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和編程語(yǔ)言不同,OPAC的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和視窗界面的表現(xiàn)形式也存在差異,進(jìn)而影響到圖書館讀者利用的效果和資源揭示的廣度和深度?？梢暬夹g(shù)是在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)支持下,通過對(duì)抽象數(shù)據(jù)的可視表示來增強(qiáng)人們對(duì)這些抽象信息的認(rèn)知和理解。隨著計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)的進(jìn)步和計(jì)算機(jī)應(yīng)用的普及,可視化技術(shù)在工業(yè)設(shè)計(jì)、控件管理、系統(tǒng)操作等方面已得到普遍應(yīng)用。它在圖書館理論界的討論始于20世紀(jì)中期,進(jìn)入21世紀(jì)后,部分技術(shù)已逐漸應(yīng)用于圖書館集成軟件的開發(fā),但可視化技術(shù)尚未在圖書館集成管理系統(tǒng)的軟件開發(fā)中得到普遍應(yīng)用。對(duì)它的很多討論還只停留在理論層面上,本文將根據(jù)國(guó)內(nèi)外使用情況及可視化技術(shù)在其他產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用加以簡(jiǎn)單剖析。

2 可視化技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)與圖書館OPAC可視化語(yǔ)言選擇

根據(jù)2008年在北京大學(xué)英杰交流中心召開的可視化會(huì)議討論的主題,總結(jié)近幾年可視化的技術(shù)發(fā)展及研究成果,我們可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)前信息可視化的發(fā)展呈現(xiàn)出4個(gè)趨勢(shì),即將單純反映抽象概念向探求事物發(fā)展趨勢(shì)方向轉(zhuǎn)移;以單獨(dú)軟件技術(shù)支持的算法模型向開放源代碼軟件、函數(shù)庫(kù)支持的軟件包與編程語(yǔ)言互相嵌合的兼容發(fā)展轉(zhuǎn)移;無論是模型構(gòu)建或程序編寫都突出了以人為本的人性化風(fēng)格;可視化技術(shù)表達(dá)方式從二維、三維向多維技術(shù)開發(fā)拓展。

傳統(tǒng)的OPAC界面主要通過平面和列表方式向檢索者提供檢索結(jié)果,當(dāng)檢索同一主題而系統(tǒng)輸出結(jié)果較多時(shí),由于所有結(jié)果是在一維平面構(gòu)圖上,容易造成檢索者視覺疲勞。特別是對(duì)有視力障礙者,一維列表式輸出方式對(duì)他們就是不可逾越的鴻溝。基于空間構(gòu)圖的三維GIS技術(shù)恰好彌補(bǔ)了這個(gè)缺陷,它通過空間信息的可視化表達(dá)將空間實(shí)體的三維立體感呈獻(xiàn)在檢索者的想象里,實(shí)際上是利用算法造成人眼三維的感受,把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為圖形,給予人們深刻和意想不到的洞察力。

目前,國(guó)內(nèi)外已經(jīng)開發(fā)了一些具有代表性的三維造型、分析和可視化的三維軟件系統(tǒng),國(guó)外較著名的有MultiGen Creator,Vega,IMAGING Virtual GIS等。國(guó)內(nèi)著名的有VRMap,ImaGIS,CyberCity GIS,TiTan等,在三維可視化的實(shí)現(xiàn)過程中,可以采用包括三維建模工具,如3DMAX,AUTOCAD等,開發(fā)軟件包OpenGL,vrml,Quick-Draw3D,JAVA3D等。下面對(duì)他們的功能做一簡(jiǎn)要介紹。

Java3D是SUN公司的產(chǎn)品,具有與操作系統(tǒng)無關(guān)的特征,且支持OpenGL的API調(diào)用,優(yōu)勢(shì)是實(shí)現(xiàn)3D的網(wǎng)上發(fā)布,但在微機(jī)中使用時(shí),對(duì)三維場(chǎng)景的構(gòu)造不靈活,不能滿足系統(tǒng)需要。 Java3D也是一個(gè)應(yīng)用程序接口(API),用以書寫帶有三維圖形的應(yīng)用程序和applet。作為Java語(yǔ)言的擴(kuò)展,它將語(yǔ)言“一次書寫,隨處運(yùn)行”的優(yōu)點(diǎn)帶給了三維圖形程序,使得Java3D能運(yùn)行于多種平臺(tái)。 Java3D的思想來源于現(xiàn)存的各種圖形及多種新技術(shù),其低層圖形結(jié)構(gòu)綜合了其他低層(OpenGL.QuickDraw3D和XGL)的優(yōu)點(diǎn),相應(yīng)的,其高層結(jié)構(gòu)也綜合了多個(gè)圖形系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn),為開發(fā)者提供了高層建造工具以創(chuàng)建和操作三維圖形,并構(gòu)造了用于渲染圖形的組織結(jié)構(gòu)。

OpenGL(Open Graphics Library,即開放性圖形庫(kù))。它源于SGI公司為其圖形工作站開發(fā)的IRIS GL,在跨平臺(tái)移植過程中發(fā)展成為OpenGL。OpenGL作為一個(gè)性能卓越的應(yīng)用程序接口(API),是一個(gè)開放的三維圖形軟件包,具有廣泛的可移植性,它獨(dú)立于硬件系統(tǒng)、操作系統(tǒng)和窗口系統(tǒng)。OpenGL以其跨平臺(tái)性,網(wǎng)絡(luò)透明、源代碼開放、編程質(zhì)量高而受到好評(píng),在業(yè)界被廣泛應(yīng)用。以它為基礎(chǔ)開發(fā)的應(yīng)用程序可以十分方便地在各種平臺(tái)間移植。

目前,可視化技術(shù)在圖書館各種集成軟件的開發(fā)中得到多種應(yīng)用。如將Protege技術(shù)應(yīng)用于中國(guó)圖書館圖書分類法類目揭示的可視化開發(fā);GIS調(diào)用其他程序包開發(fā)的圖書館館藏分布與知識(shí)點(diǎn)信息揭示;利用Aquabrowser開發(fā)的詞組含義三維構(gòu)圖等,在OPAC系統(tǒng)中,一般采用GIS地圖調(diào)用OpenGL程序包對(duì)圖書館整體布局和資源檢索進(jìn)行開發(fā)設(shè)計(jì)。

3 OPAC建模實(shí)現(xiàn)

3.1 三維模型的基本含義

模型是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界中事物或現(xiàn)象的簡(jiǎn)化、抽象和模擬,是建立在人們對(duì)物或現(xiàn)象認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)之上,同時(shí)又是進(jìn)一步獲取客觀規(guī)律的基礎(chǔ)和手段。不同的模型反映了人們不同的認(rèn)識(shí)觀念、認(rèn)識(shí)目的和分析方法。空間數(shù)據(jù)模型是關(guān)于現(xiàn)實(shí)世界中空間實(shí)體及其相互間聯(lián)系的抽象描述。它為描述三維空間數(shù)據(jù)的組織和設(shè)計(jì)空間數(shù)據(jù)庫(kù)模型提供著基本的方法,反映了現(xiàn)實(shí)世界的三維空間實(shí)體及實(shí)體間的相互聯(lián)系。目前較為流行的數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)與OLAP工具大多基于多維數(shù)據(jù)模型。該模型將整體資源看作數(shù)據(jù)立方體(DataCube)形式(如圖1所示)。采用此種方式組織數(shù)據(jù)可以使數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)通過特定技術(shù)高效管理大量歷史數(shù)據(jù),為用戶提供匯總和聚集分類,并在不同優(yōu)先級(jí)別上存儲(chǔ)和管理信息,便于系統(tǒng)利用數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)做出合理的決策。

采用上述的數(shù)據(jù)模型,把數(shù)據(jù)組織成多維的形式,每個(gè)維度還可以根據(jù)所表示的事實(shí)抽象為多個(gè)層次。這種組織數(shù)據(jù)的方式可以使用戶從不同角度靈活的觀察數(shù)據(jù),從數(shù)據(jù)立方體的各個(gè)方向獲取視圖,并進(jìn)行交互查詢和相關(guān)操作。

3.2 三維模型的表現(xiàn)形式

綜合目前已有的三維模型具備的功能,結(jié)合實(shí)際的功能需求和三維數(shù)據(jù)的來源,三維空間數(shù)據(jù)模型建模方法可以歸納為基于面表示的數(shù)據(jù)模型,基于體表示的數(shù)據(jù)模型和基于面與體集成的混合數(shù)據(jù)模型。其中第一種模型設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單,運(yùn)算速度快,支持靈活的空間形狀表示,便于可視化和數(shù)據(jù)更新,但缺少3D描述和內(nèi)部屬性分析;體模型適于空間操作和分析,但存儲(chǔ)空間占用較大,數(shù)據(jù)更新較困難。因?yàn)槿魏螁我荒Ｐ蜔o法完全描述物體的本質(zhì)現(xiàn)象,部分研究者將多種軟件進(jìn)行集合,開發(fā)了基于體與面集成的混合數(shù)據(jù)模型。

3.3 圖書館三維建模中應(yīng)考慮的因素

目前,數(shù)據(jù)立方體廣泛應(yīng)用于各種可視化模型構(gòu)建,數(shù)據(jù)開發(fā)者可在基于GIS地圖數(shù)據(jù)開發(fā)時(shí)主要考慮以下幾方面的因素:

首先,圖書館三維空間的幾何描述。圖書館不是獨(dú)立于社會(huì)的一個(gè)單一整體,而是依附于各種社會(huì)單元。如:高校圖書館依附于學(xué)校教學(xué)、科研,其數(shù)據(jù)描述和資源構(gòu)成應(yīng)與學(xué)校教學(xué)規(guī)劃、專業(yè)建設(shè)及系部構(gòu)成相聯(lián)系,特別是圖書館與系部資料室是一個(gè)協(xié)調(diào)的整體,圖書館知識(shí)建構(gòu)與系部知識(shí)揭示之間在空間概念和邏輯聯(lián)系的幾何描述上應(yīng)保持協(xié)調(diào);其次,注意三維模型表達(dá)的精度。圖書館讀者不但能從總體上認(rèn)識(shí)圖書館資源體系,而且能迅速快捷的發(fā)現(xiàn)任一檢索點(diǎn)所反映的知識(shí)范圍和內(nèi)涵延伸,了解各知識(shí)點(diǎn)之間的邏輯關(guān)系;第三,模型數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)空間及在數(shù)據(jù)庫(kù)中的檢索能力。由于三維數(shù)據(jù)量龐大,運(yùn)算復(fù)雜,要求大量的存貯空間和發(fā)展前景設(shè)計(jì),在空間計(jì)算和資源檢索上應(yīng)加強(qiáng)預(yù)測(cè)能力設(shè)計(jì),保證數(shù)據(jù)檢索的自動(dòng)化、快捷化;第四,模型具備的分析功能以及和其它模型之間轉(zhuǎn)化的難易程度。三維模型設(shè)計(jì)的目的就是通過對(duì)資源的抽象揭示來發(fā)現(xiàn)知識(shí)點(diǎn)本身的內(nèi)涵,進(jìn)而揭示事物發(fā)展的規(guī)律。因此,加強(qiáng)模型本身的分析功能開發(fā)對(duì)于建模目的的實(shí)現(xiàn)具有積極意義。另一方面,由于圖書館可視化開發(fā)的廣度和深度不同,其與外界的關(guān)聯(lián)程度也存在差別。因此,在OPAC的可視化開發(fā)中也應(yīng)考慮與其他可視化系統(tǒng)之間的聯(lián)系和轉(zhuǎn)化。如在將有Protege技術(shù)開發(fā)的中國(guó)圖書館圖書分類法可視化程序引入OPAC可視化數(shù)據(jù)檢索中,可以產(chǎn)生意想不到的效果。

3.4 圖書館三維模型的設(shè)計(jì)思路

就圖書館OPAC系統(tǒng)來說,開發(fā)可視化的目的是通過人的三維感官系統(tǒng)認(rèn)識(shí)到圖書館的館舍結(jié)構(gòu)、資源分布、資源內(nèi)容揭示、資源相互關(guān)系以及通過信息映像達(dá)到數(shù)據(jù)挖掘目的。另外,在設(shè)計(jì)模型時(shí),應(yīng)貫徹以人為本的思想,根據(jù)不同讀者的不同需求,綜合考慮整體知識(shí)建構(gòu)以及某一知識(shí)點(diǎn)在知識(shí)建構(gòu)中的空間位置,聯(lián)系各個(gè)知識(shí)點(diǎn)之間的相關(guān)性、用戶與知識(shí)點(diǎn)的相關(guān)性、用戶之間的相關(guān)性等因素,運(yùn)用離散算法將之嵌合于數(shù)據(jù)模型中,以利于后續(xù)開發(fā)。圖書館數(shù)據(jù)立方體(DATACUBE)的模型設(shè)計(jì)(如圖2所示)。

在本模型中,圖書館位置以平面表示出來,圖書館內(nèi)部結(jié)構(gòu)以立方體表示出來,圖書館內(nèi)部部門安排與資源布局以面表示,資源之間的關(guān)系和用戶系統(tǒng)分析則通過點(diǎn)面結(jié)合加以表示,從而達(dá)到相互關(guān)聯(lián)、互相揭示的目的。

4 可視化編程中應(yīng)注意的問題

4.1 建立開放性的軟件開發(fā)平臺(tái)

可視化模型建立后,利用合適的編程語(yǔ)言將內(nèi)部層次表示出來,利用精確的算法,將知識(shí)內(nèi)部相互關(guān)系加以分析,供讀者選擇應(yīng)用。表現(xiàn)形式主要以樹(TREES)、圖(Graphics)、地圖(Maps)及虛擬現(xiàn)實(shí)(Virtual Reality)等隱喻方式來對(duì)知識(shí)進(jìn)行組織和描述。要達(dá)到理想效果,單獨(dú)采用某一種編程語(yǔ)言往往不能表現(xiàn)出全部構(gòu)想,這時(shí)就要用到控件調(diào)用(API),如用JAVA3D或OpenGL開發(fā)程序時(shí),往往需要調(diào)用3DMAX、COOL3D等來加以分析和抽象。通過對(duì)事物的場(chǎng)景、紋理、動(dòng)作、特技等進(jìn)行特別渲染以達(dá)到視覺和感官?zèng)_擊,在人腦中形成空間層次的變化,從而發(fā)現(xiàn)事物之間的聯(lián)系和發(fā)展規(guī)律。

4.2 制定圖書館OPAC開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)

信息可視化的建模標(biāo)準(zhǔn)和需要的各種算法、語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)是決定設(shè)計(jì)產(chǎn)品的成敗。目前國(guó)際上有關(guān)可視化技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),對(duì)于控件調(diào)用和開放平臺(tái)的集成方面闡述較少,開發(fā)較為困難。通常需要工作人員自己開發(fā)調(diào)度程序。如:李清泉等將基于面的模型中的不規(guī)則三角網(wǎng)(TIN)模型和基于體表示的數(shù)據(jù)模型結(jié)構(gòu)實(shí)體的幾何模型(GSG)相結(jié)合,形成一種混合三維空間數(shù)據(jù)模型。但這種基于個(gè)人開發(fā)的集成控件很難做為標(biāo)準(zhǔn)使用,也不利于可視化產(chǎn)品的商業(yè)化開發(fā)。

4.3 可視化技術(shù)應(yīng)體現(xiàn)以人為本的思想

隨著以人為本理念的提出,OPAC軟件設(shè)計(jì)中也應(yīng)考慮各種讀者特別是弱勢(shì)讀者的需求。因此,僅僅基于視覺沖擊的可視化設(shè)計(jì)是不完美的。在未來可視化發(fā)展中,應(yīng)將虛擬仿真技術(shù)引入開發(fā)實(shí)踐中,使讀者不但能通過視覺,而且能借助一些輔助設(shè)備如動(dòng)感手套、三維眼鏡、立體頭盔等來感知虛擬世界;通過觸覺、聽覺等來感受一個(gè)互相關(guān)系的、可交互的動(dòng)態(tài)的虛擬世界,達(dá)到知識(shí)開發(fā)的目的。

4.4 可視化產(chǎn)品開發(fā)應(yīng)引入市場(chǎng)化理念

在當(dāng)今市場(chǎng)化的社會(huì)里,一項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展,一種產(chǎn)品的開發(fā)和研制,總是需要強(qiáng)大的資金支持,OPAC可視化的發(fā)展也不例外。因?yàn)椴徽撌擒浖ㄔO(shè)還是硬件投入都需要強(qiáng)大的資金支持,特別是可視化開發(fā)過程中,需要較好的規(guī)劃來推進(jìn)編程,需要較好的計(jì)算設(shè)備來進(jìn)行運(yùn)算展示以及數(shù)據(jù)更新。在圖書館資源關(guān)聯(lián)、程序調(diào)用中,需要專業(yè)的技術(shù)、開放化的程序源代碼來進(jìn)行數(shù)據(jù)集合。這一切都決定著必須將可視化技術(shù)產(chǎn)品推向市場(chǎng)。這在其他行業(yè)可視化技術(shù)發(fā)展中已被證明。如致力于文本挖掘的商務(wù)智能軟件、文本分析軟件等,引進(jìn)了信息可視化技術(shù)并被開發(fā)成商務(wù)軟件,取得了較好的效果。

5 結(jié)束語(yǔ)

隨著社會(huì)進(jìn)入讀圖時(shí)代,信息可視化技術(shù)在各行各業(yè)中得到廣泛應(yīng)用并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。擁有豐富資源的圖書館也應(yīng)采用這一技術(shù)來揭示館藏資源,通過信息相關(guān)性分析、用戶特征和背景分析等,把握信息的動(dòng)態(tài)屬性,使圖書館能更加有效地為讀者和科學(xué)研究、決策決斷和智力開發(fā)服務(wù)。

參考文獻(xiàn):

[1] 周寧,張玉峰,張李義.信息可視化與知識(shí)探索 [M].北京科學(xué)出版社,2005.

[2] 周寧,程紅莉,吳佳鑫.信息可視化的發(fā)展趨勢(shì)研究[J].圖書情報(bào)工作,2008,(8).

[3] 歐陽(yáng)寧,包平.基于本體《中國(guó)圖書館分類法》的可視化實(shí)現(xiàn)[J].圖書館雜志,2008,(1).

[4] 杜慧敏,劉昌瑩.空間信息支持下的圖書館可視化信息系統(tǒng)的建立[J].情報(bào)雜志,2004,(8).

[5] 楊達(dá).數(shù)字圖書館信息可視化的研究框架[J].沈陽(yáng)教育學(xué)院學(xué)報(bào),2005,(3).