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,加強數(shù)據(jù)分析和系統(tǒng)建模研究對于推動圖書館OPAC可視化發(fā)展具有積極意義。

中圖分類號:G250.7文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:1003-1588(2009)05-0076-03

1 前言

圖書館聯(lián)機公共檢索系統(tǒng)(OPAC)的目的是通過良好的人機界面來充分揭示館藏資源,為讀者檢索提供準(zhǔn)確、實用的信息資源。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。可視化技術(shù)是在計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)支持下,通過對抽象數(shù)據(jù)的可視表示來增強人們對這些抽象信息的認(rèn)知和理解。隨著計算機軟件設(shè)計的進步和計算機應(yīng)用的普及,可視化技術(shù)在工業(yè)設(shè)計、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。對它的很多討論還只停留在理論層面上,本文將根據(jù)國內(nèi)外使用情況及可視化技術(shù)在其他產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用加以簡單剖析。

2 可視化技術(shù)發(fā)展趨勢與圖書館OPAC可視化語言選擇

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個趨勢,即將單純反映抽象概念向探求事物發(fā)展趨勢方向轉(zhuǎn)移;以單獨軟件技術(shù)支持的算法模型向開放源代碼軟件、函數(shù)庫支持的軟件包與編程語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,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。特別是對有視力障礙者,一維列表式輸出方式對他們就是不可逾越的鴻溝?；诳臻g構(gòu)圖的三維GIS技術(shù)恰好彌補了這個缺陷,它通過空間信息的可視化表達將空間實體的三維立體感呈獻在檢索者的想象里,實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),國外較著名的有MultiGen Creator,Vega,IMAGING Virtual GIS等。國內(nèi)著名的有VRMap,ImaGIS,CyberCity GIS,TiTan等,在三維可視化的實現(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。下面對他們的功能做一簡要介紹。

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)勢是實現(xiàn)3D的網(wǎng)上發(fā)布,但在微機中使用時,對三維場景的構(gòu)造不靈活,不能滿足系統(tǒng)需要。 Java3D也是一個應(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語言的擴展,它將語言“一次書寫,隨處運行”的優(yōu)點帶給了三維圖形程序,使得Java3D能運行于多種平臺。 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,相應(yīng)的,其高層結(jié)構(gòu)也綜合了多個圖形系統(tǒng)的優(yōu)點,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)。它源于SGI公司為其圖形工作站開發(fā)的IRIS GL,在跨平臺移植過程中發(fā)展成為OpenGL。OpenGL作為一個性能卓越的應(yīng)用程序接口(API),是一個開放的三維圖形軟件包,具有廣泛的可移植性,它獨立于硬件系統(tǒng)、操作系統(tǒng)和窗口系統(tǒng)。OpenGL以其跨平臺性,網(wǎng)絡(luò)透明、源代碼開放、編程質(zhì)量高而受到好評,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點信息揭示;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程序包對圖書館整體布局和資源檢索進行開發(fā)設(shè)計。

3 OPAC建模實現(xiàn)

3.1 三維模型的基本含義

模型是對現(xiàn)實世界中事物或現(xiàn)象的簡化、抽象和模擬,是建立在人們對物或現(xiàn)象認(rèn)識的基礎(chǔ)之上,同時又是進一步獲取客觀規(guī)律的基礎(chǔ)和手段。不同的模型反映了人們不同的認(rèn)識觀念、認(rèn)識目的和分析方法。空間數(shù)據(jù)模型是關(guān)于現(xiàn)實世界中空間實體及其相互間聯(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)計空間數(shù)據(jù)庫模型提供著基本的方法,反映了現(xiàn)實世界的三維空間實體及實體間的相互聯(lián)系。目前較為流行的數(shù)據(jù)倉庫與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)倉庫系統(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)先級別上存儲和管理信息,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,每個維度還可以根據(jù)所表示的事實抽象為多個層次。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)立方體的各個方向獲取視圖,并進行交互查詢和相關(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)計簡單,運算速度快,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,但存儲空間占用較大,數(shù)據(jù)更新較困難。因為任何單一模型無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。圖書館不是獨立于社會的一個單一整體,而是依附于各種社會單元。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協(xié)調(diào)的整體,圖書館知識建構(gòu)與系部知識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,注意三維模型表達的精度。圖書館讀者不但能從總體上認(rèn)識圖書館資源體系,而且能迅速快捷的發(fā)現(xiàn)任一檢索點所反映的知識范圍和內(nèi)涵延伸,了解各知識點之間的邏輯關(guān)系;第三,模型數(shù)據(jù)的存儲空間及在數(shù)據(jù)庫中的檢索能力。由于三維數(shù)據(jù)量龐大,運算復(fù)雜,要求大量的存貯空間和發(fā)展前景設(shè)計,在空間計算和資源檢索上應(yīng)加強預(yù)測能力設(shè)計,保證數(shù)據(jù)檢索的自動化、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)計的目的就是通過對資源的抽象揭示來發(fā)現(xiàn)知識點本身的內(nèi)涵,進而揭示事物發(fā)展的規(guī)律。因此,加強模型本身的分析功能開發(fā)對于建模目的的實現(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到數(shù)據(jù)挖掘目的。另外,在設(shè)計模型時,應(yīng)貫徹以人為本的思想,根據(jù)不同讀者的不同需求,綜合考慮整體知識建構(gòu)以及某一知識點在知識建構(gòu)中的空間位置,聯(lián)系各個知識點之間的相關(guān)性、用戶與知識點的相關(guān)性、用戶之間的相關(guān)性等因素,運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(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)分析則通過點面結(jié)合加以表示,從而達到相互關(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

可視化模型建立后,利用合適的編程語言將內(nèi)部層次表示出來,利用精確的算法,將知識內(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(Virtual Reality)等隱喻方式來對知識進行組織和描述。要達到理想效果,單獨采用某一種編程語言往往不能表現(xiàn)出全部構(gòu)想,這時就要用到控件調(diào)用(API),如用JAVA3D或OpenGL開發(fā)程序時,往往需要調(diào)用3DMAX、COOL3D等來加以分析和抽象。通過對事物的場景、紋理、動作、特技等進行特別渲染以達到視覺和感官沖擊,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、語言標(biāo)準(zhǔn)是決定設(shè)計產(chǎn)品的成敗。目前國際上有關(guān)可視化技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),對于控件調(diào)用和開放平臺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)計中也應(yīng)考慮各種讀者特別是弱勢讀者的需求。因此,僅僅基于視覺沖擊的可視化設(shè)計是不完美的。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、聽覺等來感受一個互相關(guān)系的、可交互的動態(tài)的虛擬世界,達到知識開發(fā)的目的。

4.4 可視化產(chǎn)品開發(fā)應(yīng)引入市場化理念

在當(dāng)今市場化的社會里,一項技術(shù)的發(fā)展,一種產(chǎn)品的開發(fā)和研制,總是需要強大的資金支持,OPAC可視化的發(fā)展也不例外。因為不論是軟件建設(shè)還是硬件投入都需要強大的資金支持,特別是可視化開發(fā)過程中,需要較好的規(guī)劃來推進編程,需要較好的計算設(shè)備來進行運算展示以及數(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。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

隨著社會進入讀圖時代,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)濟效益和社會效益。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)。

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