檔案信息服務工程之可視服務

摘 要：本文在研究和探討可視化服務相關理論及其在檔案管理系統中應用研究的基礎上，針對檔案信息服務的特點，提出了信息可視化服務的三個層次并對檔案系統界面可視、檔案管理媒體可視和檔案信息內容可視的方法和技術進行了分析。最后，在檔案可視化收集、業務可視化管理、內容可視化組織、知識可視化挖掘和信息可視化利用等五個層面，提出了檔案信息可視服務系統構建的初步設想。

關鍵詞：檔案管理；信息服務；情境服務

Abstract：Based on the induction of visualization services related theories and that of applied research in the archives management system， proposed three levels of information visualization services against the characteristics of archival information services. Then it analyzed the methods and techniques for visualization of the archives system interface， management media and information content. The paper gave the initial ideas to build archives information visualization system from five aspects as to archival visualization collection， work， content， knowledge and utilization at last.

Keywords：Archives Management; Information Services; visualization Services

1 引言

1.1 可視服務的概念。檔案信息可視服務是檔案信息的圖形化或圖像化的服務，也稱“檔案信息可視化服務”。本文提出的可視服務概念稍寬泛一些，分為三個層次，即人機交互可視服務、客觀世界可視服務和主觀世界可視服務。人機交互可視服務是通過系統界面的可視化設計，為用戶的操作提供直觀、靈活的交互服務功能，這里的系統主要指機器或應用程序。人機交互可視服務的基礎是界面技術。客觀世界可視服務是通過對客觀物理客體或物質狀態世界的圖形圖像化構建和呈現，為用戶的操作提供可視化的引導服務功能。客觀世界可視服務的基礎是多媒體技術。主觀世界可視服務是通過對活動的行為意向和思想的客觀內容的可視化加工和呈現，為用戶理解信息和知識提供直觀、有效的解釋服務功能。主觀世界可視服務的基礎是計算技術。

當前，對可視化服務概念的認識主要是利用信息技術，將原本不可見或難理解的數據、信息或知識轉換成可見或易理解的圖形或圖像形式以呈現給用戶的服務方式。這種可視化服務概念屬于可視服務的第三層次，即主觀世界可視服務，包括科學計算可視化、數據可視化、信息可視化和知識可視化四種類型[1]。

1.2 相關理論和實踐問題的討論。可視化源于人們對視覺感官作用的重視和滿足。感官是獲取信息的渠道，其中，視覺感官占第一位。亞里士多德也在《形而上學》開篇中講：“在諸種感覺中，尤重視覺。……較之其他感覺，我們都特愛觀看。理由是：……此于五官之中，以得于視覺者為多。”[2]可視化服務就是充分利用視覺感官的功能，將信息按最易接受和理解的形式加以呈現的服務。

在諸多的視覺傳達方式中，圖形和圖像是最直觀、生動的方式，也是信息供應者和接受者首選的方式。即使是文字，從它誕生之日起，就有了象形文字和楔形文字的區分，以后又有了形狀、字體、字的顏色、段落和格式等形式的變化，其目的就在于通過文字閱讀對視覺形成沖擊以便加深理解和記憶。現實生活中的沙盤模型、教學模型、繪制的圖形圖像、各類圖示符號、統計圖表等，均是信息和知識可視化的表現形式。

實際上，繪圖方式表達和傳遞信息的做法由來已久。從二萬年前的舊石器時代西班牙北部的阿爾塔米拉洞穴和法國多爾多涅省韋澤爾峽谷的拉斯科山石灰巖溶洞洞穴中的史前動物與人物繪畫[3]，到5000年前的中國和埃及的象形文字以及2000年前我國最早的錦帛地圖[4]，還有形形色色的天文圖、模型圖等，均反映了人類在察其物形得其文理和繪圖敘事傳遞信息的自覺認識。

盡管人們對視知覺認識和應用的起源很早，但理論研究還是20世紀之后的事情。20世紀初期和中期，一些學者對視圖傳達和接受信息的認知心理進行分析，分別提出了雙重編碼理論和經驗之塔理論。

雙重編碼理論是加拿大心理學家佩維奧于1969年提出的。佩維奧認為，人們在認知的過程中會通過文字和視覺兩個相互聯系、互相關聯的編碼通道所形成的系統進行，如果兩個通道的工作協同進行，信息的理解和存儲效率將會大大提高；尤其是視覺通道比文字通道更為重要，通過視覺通道對知識的認知可以產生所謂的“心像”，將更有助于人們對信息和知識的理解和長期記憶[5]。

另有一種教育教學理論稱為“經驗之塔理論”。該理論產生于1928年。當時，有一本書《圖像在教育中的價值》，書中重點闡述了世界教學的重要性，認為視覺感官在教育過程中起重要作用，在教育教學過程中應采用圖文聲形并茂的形式使課程教學的形式多樣化、形象化和趣味化，才能達到更好的教學效果[6]。埃德加.戴爾以此為基礎，于1946年在他的“視聽教學法”一書中，提出了人們獲取知識的經驗之塔理論[7]。該理論把實踐經驗到觀察經驗再到抽象理念的認知過程提煉成為一個金字塔型結構，用來解釋人們對事物的認識存在從具體到抽象、從感性到理性、由個別到一般的認知規律。

無論是雙重編碼理論還是經驗之塔理論都強調了一個事實，即人們在對知識獲取和理解記憶的過程中離不開視覺傳達和形象思維的幫助。人們對身邊事物的認識往往是“抽象的靜態或動態圖像”，或者說，人們對世界的體驗和把握是以抽象的靜態或動態圖像為基本心理特征的。所以，以圖像化的形式表達、理解和解釋自然世界更符合人們的認知心理規律和有利于人們對知識的理解和傳播。

上述兩種心理學理論把語言和圖像在認知心理上的差別明確地表達出來，指出語言文字的表述只能是順序性的，只能由收受者通過邏輯思維重新組織以被大腦記憶和存儲，而通過聯系緊密、邏輯線條清晰、色彩搭配得當的準確圖標形式來表達復雜的知識結構則與大腦處理信息的方式相吻合，可以減輕收受者的思維負擔，提高信息理解和知識認知效率。

因此，圖解方法是一種形象思維替代或形象思維助理，可以提高信息和知識的傳遞質量，信息的可視化加工和服務就成為信息獲取和運用過程中不可或缺的重要途徑。信息可視化技術不僅發揮視覺傳達的效應，還可以幫助收受者加深對知識的正確理解、分析、整理和啟發，以協助對知識認知過程的可視思維和知識重構，達到拓展人們的智力思維空間，加深信息記憶和對知識的理解與運用的功效。

計算機圖形學的發展奠定了自動繪圖和讀圖時代的技術基礎。借此，人們可以基于各種計算和處理的方法，將抽象的數字和符號自動轉化為具體的幾何模擬關系并渲染成圖形和圖像，進一步拓展人們以視圖方式開展信息服務的空間。

1.3 信息技術支撐可視服務的發展。20世紀40年代中期出現的計算機技術，從50年代的數值計算，到60年代的文字處理和70年代的圖像和聲音處理，一直到80年代視頻信息的處理，可視化一直是信息技術應用追求的目標。近年來，界面技術、多媒體技術和計算技術的可視化程度愈來愈高，形成技術與可視同步發展的態勢。

計算機處理圖像和圖形的基礎是位映射概念的引入和應用，使計算機能夠在用戶接口上使用窗口、圖標、樹形結構、工具欄和狀態欄以及色彩等表現形式展示信息，改變了純文字界面的單調風格，再加上聲光視頻處理、圖形圖像處理以及多媒體互聯網的信息互通技術的發展，大大降低了計算機使用難度，提高了計算機的普及率，使其成為信息時代不可或缺的重要工具。目前，在操作系統和開發工具層面已完成人機交互可視化的過程，為檔案信息可視服務奠定了系統和開發工具的可視化基礎。

與系統軟件一樣，許多應用軟件，例如，文字處理軟件、電子表格軟件、辦公自動化軟件、教學培訓軟件、編輯出版軟件、聲光藝術軟件、輔助設計軟件、教學培訓課件等都加入了可視化交互處理功能，各類餅圖、柱圖、折線圖和氣泡圖，以及動畫、漫畫和視頻，各種向導和進度條，還有坐標、表格和符號等可視化方法得到了廣泛的應用，真正做到了“所見即所得”，在信息可視化層面取得了一系列進展。

操作系統、軟件開發工具和應用軟件三個層面的軟件界面可視化已經取得長足的發展。目前，以信息技術為平臺的用戶界面向著三維立體視覺傳達、系統仿真和虛擬現實等人機交互可視化的更高層次方向發展。同時，多媒體技術和計算技術可視化步伐不斷加快，硬件可視化、網絡可視化、遠程可視化、地理可視化、庫房可視化和設備可視化等客觀世界可視化技術應用成果也不斷涌現。數據、信息和知識等主觀世界可視化計算技術和應用也初見端倪并朝著人性化和個性化方向不斷拓展。

2 檔案信息可視服務相關研究

進入21世紀，一些學者開始關注檔案管理與信息服務的可視化問題。主要表現在可視化開發工具應用研究、視圖信息系統融合應用研究、管理業務場景模擬應用研究、信息視圖和語義關系可視化應用研究等四個方面。

2.1 可視化開發工具應用。在可視化開發工具應用方面，主要利用可視化開發工具、統一建模語言和可視化數據庫管理技術與工具，在用戶界面、用戶菜單和相應的功能模塊中增強檔案管理系統的圖形化界面功能。如，在檔案機讀目錄標準格式(CNMARC AMC)自動轉換功能模塊中實現數據的轉換過程和異構檔案信息互操作的可視性[8]；在文書檔案、科技檔案、科技資料綜合管理以及檔案管理系統的數據庫增加、修改、刪除、查詢、保存、打印和電子表格導出功能中增強窗口、目錄和菜單等人機界面的友好性[9][10][11][12]；有的則運用統一建模語言（Unified Modeling Language， “UML”）建模方法對檔案管理系統進行建模，以視圖描述形式完成B/S架構的系統分析與設計[13]等。

2.2 視圖信息系統融合應用。視圖信息系統融合應用研究方面，主要利用現有的視圖管理系統中的圖形圖像資源，通過系統融合設計，以增強用戶操作界面的直觀性和友好性。如利用高速公路三維可視化系統，構建管理系統監控竣工檔案的形成與網絡化管理[14]；利用地理位置視圖和城市管網視圖系統，按圖實現空間信息內容查閱和專題編研信息的提取等，其交互性和直觀性[15]均有所提升；尤其是利用地理信息系統與檔案管理系統相融合的方法實現GIS數據共享研究成果較為集中，如，通過基本圖形設置、視圖變換操作、設置圖形焦點熱區，完成項目檔案圖形編輯、圖形定位、圖形顯示和檢索查詢功能[16][17][18][19][20]。

2.3 管理業務場景模擬應用。在管理業務場景模擬應用研究方面，對庫房布局、實物檔案進行模擬，形成人機界面良好的檔案管理與服務系統。如運用二維條碼技術管理實物檔案的同時，探討實物科技檔案相關信息及其物理位置的圖形顯示問題和實物科技檔案安全管理問題[21]；也有將設備、銘牌及附件的照片與檔案圖紙相結合，在檔案管理系統中并行展示的應用成果，以可視化實物檔案和可視化庫房等形式開展檔案業務界面可視管理的嘗試。

2.4 檔案信息視圖和語義關系可視化應用。在檔案信息視圖和語義關系可視化應用研究方面，應用研究比較缺乏，現有研究偏重理論層面。如，提出運用數據挖掘方法，構建三維立方體描述數據庫和數據倉庫，利用餅圖、柱狀圖描述數據挖掘后得到的知識和結果的構想[22]以及提出信息檢索的過程中不可見的內部語義關系轉化成二維或三維圖形關系，形成信息檢索直觀視圖界面，為用戶檢索提供圖標導向的構想等[23]。

3 檔案信息可視服務的層次分析

如上所述，檔案信息可視服務可以劃分為三個層次，即人機交互可視服務、客觀世界可視服務和主觀世界可視服務。這三個層次的可視服務可以分別對應三個級別，即檔案管理系統圖形化界面級、檔案管理實體多媒體級和檔案信息內容圖形化渲染級，可以分別簡稱為“界面可視”、“媒體可視”和“內容可視”三個級別。其中，界面可視和媒體可視屬于系統操作視圖設計范疇，而內容可視則屬于輸出結果的視圖設計范疇。因此，界面可視和媒體可視是基礎，內容可視是目標。

3.1 檔案系統界面可視。檔案系統界面可視服務就是充分運用界面技術和感知技術，優化檔案管理信息系統的可視化人機交互功能，為用戶創造良好的視覺交互環境。

信息的輸入、編輯、存儲、檢索、權限和維護是所有信息系統應有的功能，這些操作功能的執行均涉及人機交互界面問題。檔案管理系統和網站除具備上述基本的系統操作功能之外，還應包括檔案管理業務流程中檔案的收集、整理、編目、鑒定、統計和利用等操作功能。圍繞這些功能開展人機界面的視圖設計，也是檔案系統界面可視服務的基礎性工作。

3.2 檔案管理媒體可視。檔案管理媒體包括實物媒體和信息媒體兩大類。檔案管理實物媒體是與檔案及檔案管理相關的實物或場地，包括檔案庫房、檔案裝具、保護設備、實物檔案以及與設備檔案、基建檔案、城建檔案等相聯系的檔案實物系列；檔案信息媒體是承載檔案信息的物質形態載體，包括照片與音像檔案、磁介質檔案、光學介質檔案和紙質書面載體檔案等。

對兩類檔案管理媒體的圖形和圖像化處理可以采用模擬、仿真、照相、錄像、掃描、轉換等加工方法進行。在檔案管理系統中，對獲得的兩類檔案管理媒體的圖形圖像進行界面化處理，并通過熱區、焦點、鏈接等方式，均可達到增強管理系統的可視化交互功能的目的。

就目前的技術應用狀況來看，實現檔案管理媒體的可視服務具有一定的可行性，而且已經出現了少量的可視化檔案庫房、可視化設備檔案、可視化實物檔案的應用事例，尤其在城市建設項目檔案、公路建設項目檔案等與檔案實物關系密切且經濟和技術支撐實力較強的單位應用顯著一些。雖然，媒體可視服務很大程度上屬于人機交互界面可視性質，即仍屬于系統操作層面的可視化，但相對于依賴系統提供的可視功能實現視圖界面的操作來講是一個不小的進步。

3.3 檔案信息內容可視。相對于界面可視服務和媒體可視服務而言，檔案內容可視服務是檔案信息可視服務的目標，同時，也是檔案可視服務開發與應用的難點。根據檔案信息的特點，檔案信息內容可視服務可以分為三種形態，即對檔案信息資源中所包含的記錄型、事實型和知識型進行可視化建模、渲染與呈現。

記錄型主要是沒有經過編輯與加工的檔案的原始內容，是以件為單位反映立檔單位職能工作活動面貌的材料。這些材料之間存在問題、作者、文種、時間、地區和通訊者等特征，同時，存在題名、責任者、保管期限等元數據信息和形成過程中產生的背景信息。

事實型主要是檔案材料中所包含的客觀問題確定性結論，如，人物、事物、事件、機構、年代、規格和方法等有關事實的原始記錄，也包含相應的數據和數量關系。機構名錄、組織沿革、大事記、基礎數字匯集、原件與手冊、檔案專題匯編等檔案編研成果均屬這一類型。

知識型主要是檔案信息內容知識化加工處理后轉化而成的結構化信息形態，面向特定問題的分析和解決方案是其主要表現形式。這種結構化的信息形態存在知識元和語義關聯的網絡結構，形成的是基于檔案內容的知識體系和系統。可視化知識服務就是面向用戶的知識需求，對檔案信息資源進行知識萃取并以視圖方式傳遞給用戶的服務過程。

4 檔案信息可視服務系統構建的設想

從檔案信息服務工程要求和信息技術發展應用的程度來看，檔案信息可視服務中主觀世界可視服務還存在技術和管理等方面的難度。因此，從人機交互可視服務和客觀世界可視服務入手，構建檔案信息可視服務系統具有基礎性和可行性。但是，不能僅僅停留在界面可視的層面上，內容可視的基礎研究還應同步開展。下面，就檔案信息可視服務系統構建進行初步探討。

檔案可視服務系統由檔案可視化收集、業務可視化管理、內容可視化組織、知識可視化挖掘和信息可視化利用等五個相互聯系的子系統構成。

4.1 檔案可視化收集系統。檔案可視化收集系統包括檔案在線可視化接收和檔案信息可視化采集兩項功能。檔案可視化接收模塊通過對網絡在線移交系統的視圖設計幫助檔案管理人員按圖索驥，完成在線移交和介質接收工作。

可視化采集功能可以利用可視化元搜索引擎技術采集具有檔案價值的網絡頁面、圖形、圖像、音頻、視頻和文檔信息以擴大檔案信息收集的范圍，滿足檔案服務功能拓展對檔案信息資源需求。

4.2 業務可視化管理系統。一個完善的檔案網絡管理信息系統除了具備各種類型的檔案材料管理功能之外，還應當具有收集、整理、編目、統計、編研、鑒定、銷毀、備份、保管、保護和綜合利用等檔案業務管理的功能，也包括視頻會議、收發文處理、組織結構管理、內部信息管理、通知公告管理、公共資源共享、遠程文檔管理和目標計劃管理等行政辦公功能。

在各項業務管理功能模塊設計中加入視圖輔助功能，如樹形結構圖、網絡拓撲結構圖、場景模擬圖、分支控制圖、地理地形圖配合圖標、箭頭、圖片等可構成風格獨特的人機交互可視界面，便于管理人員的可視化操作與管理。

4.3 內容可視化組織系統。內容可視化組織包括檔案信息特征可視化抽取、可視化存儲和信息可視化描述等模塊。檔案信息資源中存在語義特征、結構特征、關系特征、利用特征、標引特征等特征，用相應的技術方法進行特征抽取，形成特征映射和視圖模型并以數據庫和數據倉庫形式加以存儲。

可視化存儲是在信息存儲操作過程中加入視圖控制模塊，如，方格圖和色彩顯示數據存儲狀態等，以增強存儲過程的可視性。

可視化描述可以通過圖形直接顯示數據庫和數據倉庫中的信息，例如，利用盒狀圖，信息立方體，數據分布圖表，曲線、曲面和連接圖等形式可視化地顯示信息對象的粒度、級別、屬性和維度等特征[24]。

4.4 知識可視化挖掘系統。知識可視化挖掘可視通過知識挖掘工具和方法加以實現。這些工具和方法與可視化技術相結合可以實現關鍵字的關聯、分類和聚類分析以及知識發現與信息評估過程的可視化，以視覺傳達的形式呈現檔案中的知識。

例如，數據挖掘過程的可視化中，通過圖形的方式描述各種挖掘的過程，用戶可以直觀地觀察數據抽取、清理、集成、預處理、挖掘、篩選、存取和輸出的整個過程。可以參考的挖掘工具有本體可視化工具Protege和Kano，Web數據挖掘PageRank與Clever[25]，非結構化數據分析工具ClearForest、OminiViz和TEMIS，結構化數據分析工具Thomson Data、Analyzer、Aureka和Ominiviz[26]，網絡社會關系可視化工具Prefuse以及網站鏈接分析可視化工具Touchgraph等[27]。

4.5 信息可視化利用系統。信息可視化利用主要以可視化的檢索過程和檢索結果實現。在信息檢索操作過程中加入視圖控制模塊，將檢索過程和處理結果加以動態顯示。例如，利用三維立方體呈現檢索結果分布等。檢索結果可視信息輸出模塊中使用散列圖、盒狀圖、決策樹、孤立點、分布圖和關聯圖等形式直觀和多維度地顯示信息和知識。通過可視化平臺形象揭示信息之間的關聯和更深層次的信息，方便用戶在圖形界面上直接對空間對象進行查詢和分析或以視圖的形式接受服務。

在國外，可視化檢索上個世紀90年代開始研究，主要針對檢索結果的可視化。這些研究利用圖標位置示意圖、信息相關度結構圖、結果與需求偏好二維向量相關圖等圖示方法呈現檢索結果[28]。

其中，二維可視化圖形結構的檢索系統Information Navigator，全文可視化檢索TileBars，檢索可視化平臺Visual Net，空間距離和角度檢索可視化DARE，文檔與檢索詞間相似度的檢索系統GUIDO [29]，檢索式構造可視化系統工具AQUA和Multi surf等可以作為檔案利用可視化的借鑒和參考或作為二次開發工具包使用。

5 結語

檔案信息可視服務是檔案信息服務工程的重要支撐和發展方向。本文針對檔案信息可視服務問題僅進行了宏觀層面的初步探討，對可視化建模、降維可視化、多視圖設計、特征認知模式、可視化系統融合與應用等方法與技術的應用研究還沒有展開。檔案信息可視化圖形圖像類型的評價與選擇、檔案信息可視化編程方法、檔案文本數據挖掘技術實現、檔案可視化檢索技術應用、檔案信息網絡可視化分析設計以及虛擬現實與仿真技術在檔案可視化系統中的應用等方面還需要進一步研究，這也是未來的努力方向。

目前，檔案信息可視服務的研究和應用還沒有全面開展起來，一些應用研究成果多集中在人機界面交互可視化層面，還沒有針對檔案信息內容可視化與服務開發的相對成熟的應用成果出現。但可以相信，隨著信息可視化技術不斷成熟和應用的深入，檔案信息可視服務的理論和應用研究水平會逐漸提升，檔案管理系統的人機界面友好性和信息與知識可視性服務功能也將不斷增強。

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（作者單位：鄭州航空工業管理學院信息科學學院 來稿日期：2012-04-20）