可視化技術在數字圖書館資源揭示中的應用

魏煉

摘 要 “互聯網+”時代，數字圖書館大數據發展的總體趨勢是異構的龐雜數據呈級數迅猛增長。可視化技術在數字圖書館資源揭示中多層面的應用可以提高資源的分辨度和可理解性，大幅提升數字圖書館知識服務的水平。國內數字圖書館資源揭示中，可視化技術應用主要聚焦于館藏資源的可視化，信息檢索的可視化，學科導航的可視化，用戶界面的可視化這四個方面。江漢大學圖書館在運用可視化技術揭示館藏資源的實踐和探索中，取得了可觀進展，也遇到一些問題。

關鍵詞 可視化 數字圖書館 資源揭示

中圖分類號：G250.7 文獻標識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2018.07.085

Application of Visualization Technologies in Digital Library Resources Reveal：Based on the Practice of Jianghan University Library

WEI Lian

（Jianghan University Library， Wuhan， Hubei 430056）

Abstract In the era of "Internet plus"， the overall trend for the development of Big Data of digital libraries is that heterogeneous massive data shows exponential increases. The multi-dimensional utilization of visualization technologies in revealing digital library resources is aimed at improving the legibility and intelligibility of resources， so as to boost the knowledge service of digital libraries to a new level. The domestic application of visualization technologies in revealing digital Library resources falls into four categories： collections visualization， information retrieval visualization， the visualization of subject navigation， and UI （user interface） visualization. In practice， Jianghan University library has made strides， despite some hurdles to overcome.

Keywords visualization； digital library； resources reveal

“互聯網+”時代的數字圖書館紛紛以積極姿態融入互聯網生態系統，而數據環境日益呈現出海量（Volume）、多樣（Variety）、高速（Velocity）、準確（Veracity）和低價值密度（Value）的5V特征。[1]結構化、非結構化、半結構化的多樣數據，且呈級數迅猛增長是目前校圖書館大數據發展的總體趨勢，由此帶來數據清洗難題和可理解性下降問題，嚴重影響了大數據價值的挖掘應用。海量異構數據間關聯性、交互性關系的可視化，以及虛擬環境下圖書館知識服務的實時動態可視化成為了大勢所趨。[2]CNKI檢索近年的相關文獻中，有學者總結出可視化技術在數字圖書館資源揭示中發揮的三大關鍵性作用：一是降低用戶信息搜尋的成本，二是優化館藏資源的用戶界面，三是擴展資源揭示的深度與廣度。簡言之，即顯著提高數字圖書館知識服務水平。[3]當北美高校圖書館已將大數據智能可視化技術廣泛應用于數字人文研究、 服務數據挖掘、 圖書館服務評估時，[4]國內數字圖書館資源揭示中的應用進展則可歸結為以下幾個熱點主題：館藏資源的可視化，信息檢索的可視化，學科導航的可視化，用戶界面的可視化。本文試圖從以上四個方面闡述江漢大學圖書館在運用可視化技術揭示館藏資源的實踐和探索。

1 館藏資源的可視化

1.1 3D地圖的位置導航

目前，位置導航技術已經相對成熟，無論是移動端實時更新的百度地圖和高德地圖，或是廣泛應用于汽車駕駛中的內嵌可視導航儀。對于規模較大的圖書館，利用位置導航系統來彌補參考咨詢人員不足，在技術層面上完全可行。讀者在圖書館內利用查詢機或移動設備登錄圖書館主頁，進入“位置導航”界面，圖書館每層樓的3D布局就可清晰呈現在讀者面前。確認目標閱覽室或書庫后，通過點擊確認操作可導航出讀者與目標地點之間的最短線路。目前，江漢大學圖書館循環播放的入館宣傳短片中，有全館各個樓層的三維可視矢量圖（見圖1）。以此為藍本制作更具實用價值的小規模導航系統，此次升級將是面向“智慧圖書館”邁進的大步提升。

1.2 RFID定位技術的應用

RFID（Radio Frequency identification）無線射頻識別技術是一種準確采集信息，迅速處理數據的物聯網技術。早在十年前的國外和港澳地區圖書館，該項技術就運用到紙本資源的檢索定位上。國內，自深圳大學圖書館首先試水使用RFID定位技術之后，上海交大圖書館緊跟其后推進了該項技術的規范使用，一批高校圖書館紛紛參與到這項定位技術人性化和智能化的革新中。中國地質大學（武漢）圖書館在摸索實踐中，通過RFID智能文獻檢索系統與圖書館OPAC系統的無縫對接實現了自助借換、館藏清點和圖書定位三大功能。[5]

RFID定位技術的關鍵技術在于將圖書中安裝RFID芯片，在書架上安裝RFID標層，同時采用索書號首書定位方式，實現對某本圖書的三維定位。此項改造升級工程需要圖書館采編部投入大量人力物力。由于RFID定位技術的國內研發替代了最初的技術產品進口，一枚RFID芯片的成本已經降低至最初的十分之一。在江漢大學圖書館的實驗性借鑒中，可以考慮在圖書館編目業務外包時，要求書商直接完成上架新書的RFID芯片內置；對于已有的舊書館藏，則實行分批分次的書標和磁針的更換升級；而借閱率持續很低的圖書，則可直接剔舊，納入密集書庫。“3D地圖位置導航”結合“RFID定位技術”可以有效完成紙本館藏資源的可視化，讓紙本資源的唾手可得，如同電子資源的一站式檢索般便利迅捷。

2 信息檢索的可視化

2.1 借閱關系可視化

傳統的圖書館OPAC（館藏書目查詢系統）檢索，只能看到圖書的名稱及相關信息，讀者無法瀏覽到圖書封皮及圖書目錄，較難判斷圖書對個人的有效價值；OPAC系統升級為多元書目擴展系統后，通過鏈接圖書封皮、目錄全文以及豆瓣書評論等關聯內容，給予讀者很好的薦讀體驗，進而催生借閱行為，體現了圖書館學五律中“為人找書，為書找人”的服務理念。升級后的OPAC多元書目擴展系統可自動生成借閱關系圖，推測讀者群的閱讀模式，有利于引導讀者的衍生閱讀。以熱門小說《明朝那些事兒》在OPAC系統中的圖書借閱關系圖為例（見圖2）：除了直接鏈接的同類別通俗類讀物，比如武俠、鬼怪和傳奇類小說，此圖顯示借閱這套叢書的讀者有一部分是學習C語言和數控的理工科學生，推測這個讀者群是將此類通俗類文學類閱讀作為專業學習之余的調劑。

2.2 搜索日志分析

搜索日志分析，即用“腳印”（Footprint）、“蹤跡”（Track）和“路線”（Trail）來描述用戶訪問網站的瀏覽記錄，對用戶行為大數據的進行搜集和深度分析，目前已被廣泛應用于網絡搜索中，圖書館OPAC系統也不例外。[6]腳印記載了用戶的每次點擊，腳印的集合連成蹤跡，而相似蹤跡的聚類產生了路線——基于這種瀏覽操作歷史記載，可以推測用戶個人的行為趨勢。該理論框架下的實踐推廣早期主要運用于eBay， Amazon， 淘寶， 京東等國內外在線購物網站，以滿足用戶關聯性的購買需求。當延伸至信息資源檢索領域，則能前瞻性地滿足用戶的信息需求。“您可能感興趣的圖書”的閱讀推薦條目，已然出現在江漢大學圖書館升級后的OPAC系統檢索結果的頁尾。當讀者檢索《明朝那些事兒》叢書時，延伸的圖書推薦中就有《明史簡述》、《細說明代十六朝》、《大明王朝之謎》等明史圖書，無形中拓展了借閱者的閱讀深度和廣度，為如火如荼的全民閱讀推廣活動助力。

3 學科導航的可視化

3.1 機構知識庫圖譜分析

數字圖書館在信息搜集中運用爬蟲技術，在知識發現領域利用“神經元網絡” 決策樹等數據挖掘技術，將異構數據轉化為可視化信息——利用圖形、曲線、表格等直觀方式表達線型關聯和網絡圖譜，方便用戶更直觀了解動態反饋結果。[7]

江漢大學圖書館近年采購了“智立方知識資源服務平臺”，為圖書館、科研處、師生用戶提供高效檢索、分面聚類、知識關聯圖譜、研究趨勢分析等服務。該平臺整合了期刊、學位論文、會議論文、專利、科技報告等十種類型文獻的2億余條元數據，文獻覆蓋近20年來國內學術產出中文資源的95%。通過在“智立方”查找機構導航檢索框中輸入“江漢大學”，并限定2008年-2017年的時間區間，可導出江漢大學最近十年中文學術成果產出及被引變化趨勢（見圖3）。顯而易見，這十年發文量穩中有升，但被引量卻持續走低，整體科研發文有著重量不重質的弊端。“智立方”系統中數據集成的各學院下屬實驗室發文量對比圖（見圖4），可促使圖書館的學科知識服務更有的放矢，有利于集中有限學科館員力量側重于商學院、化學與環境工程學院、醫學與生命科學學院的嵌入式課題跟蹤服務，以確保優勢學科的長足發展。

華中科技大學和數據庫商重慶維普合作開發的“機構知識庫平臺”更具量身定制的功能優勢：該平臺首頁中不僅有華中科技大學近十年發文圖譜，清晰列舉了重點專家學者和院系科研統計結果——個人和機構的發文量、被引量和研究主題一目了然。該平臺還兼具提交科研成果并審核的功能，相當于集合了自建機構科研成果特色數據庫的功能。華中科技大學機構知識庫不僅能自動生成個人和學院的科研產出分析報告，還可導出下屬學院的個人科研成果申報匯總表，為圖書館和科研處的年度統計工作節省了大量人力物力。[8]

3.2 “智立方”的標簽云運用

標簽云可視化技術，直接抽取文本中的關鍵詞并將其按照一定的順序和規律整齊美觀地呈現在屏幕上。關鍵詞在文獻中的分布差異、頻率高低，可以利用字體或圖標的大小和顏色的醒目度來反映文獻中各個關鍵字的差異，用連線的長短標識兩者間關聯的緊密親疏。[9]將聚類標簽運用到可視化知識導航，將根據語義相關的標簽將檢索結果進行分面聚類，便于讀者獲取主題相同或者相近的知識信息，并進一步發現隱性知識。[10]

“智立方知識資源服務平臺”的學科導航運用了標簽云技術，可清晰顯示研究領域的“高頻主題共現知識圖譜”以及“學者關聯圖譜”：在此以“化學工程”研究領域為例，高頻主題共現知識圖譜清晰表明了最近十年化學工程涉及的重點熱門領域分別為催化、丙烯、納米等相關子領域（見圖5）。繼續點擊最醒目的綠色圖標“催化”可以顯示多層次的360巴繽跡≡瘛爸幌允救宋鎩鋇姆置婢劾啵上允靖昧煊蚰殼白鈧匾肝謊芯空叩墓亓紓？）：其中華東理工大學的盧冠忠H指數高達23，福州大學的付賢智H指數高達21，羅盂飛、鄭小明和李小年三位浙江高校的學者之間存在合作關系。點擊人名可以繼續了解這些學者的具體科研關注點，通過這種循環往復的關聯過程，使得以“作者”和“研究領域”為中心的知識網絡層疊鋪開，擴大了檢索的范疇，知識的關聯性也得以強化。[11]

4 用戶界面的可視化

4.1 虛擬現實

2016年也被一眾媒體稱為“虛擬現實技術元年”。美國新媒體聯盟《地平線報告》是全球歷時最長的探索前沿技術，預測發展趨勢和開拓教育應用的報告。《新媒體聯盟地平線報告》（圖書館版）在圖書館界具有廣泛影響力，2014-2016連續三期報告中均涉及了虛擬現實和增強現實技術的緊密結合應用，讓學生在更身臨其境的體驗中建構更深層次的廣泛認知。[12]傳統圖書館館藏珍貴文獻很少向公眾開放借閱，讀者大多只是聽聞，而止步于遠觀，而不能實現零距離閱讀古籍，觸碰大師手稿。人工智能技術在數字圖書館領域中能實現更人性化的人機交互。大英圖書館最早開展的利用虛擬現實顯示設備提供館藏珍貴文獻的翻閱，中國國家圖書館隨后嘗試開辦了“虛擬現實讀者站” 。[13]

江漢大學圖書館六樓的古籍閱覽室內，有古籍圖書18423冊，線裝本12263冊，影印本5847冊，善本313冊，師生和社會讀者可查閱到遠至明朝時期的醫學古籍，用于研究學習。館藏三本珍貴的明清時期善本乃該館“鎮館之寶”，很少對外借閱。如若能引入高科技的虛擬現實技術，利用三維建模功能將館藏的古籍善本進行三維數字化處理，并通過數字手套等可穿戴設備實現讀者與珍藏古籍善本的零距離接觸，將使得塵封的“鎮館之寶”重見天日。

4.2 創客空間

高校圖書館作為教輔部門，創客空間的開拓將是投身于“大眾創業、萬眾創新”信息浪潮中最切實可行的渠道之一。早在2012年，《經濟學人》雜志就曾撰文預測“第三次工業革命”中3D打印機勢必成為未來制造業的核心。近年， 國外很多數字圖書館成立創客空間， 向讀者提供3D打印、3D建模等工具、材料和專業知識，便于讀者將創意、科研成果迅速轉化為實用技術和產品。[14]世界上第一個擁有創客空間的是美國費耶維特爾公共圖書館，而國內首個設立公共圖書館創客空間是上海圖書館，上海交通大學圖書館則開拓了校企合作創辦創客空間的模式。[15]這些成功案例對江漢大學圖書館創客空間的設立都頗具借鑒價值。

江漢大學化學與環境工程學院的高分子材料與工程系，是擁該校有碩士點的重點一級學科。江漢大學圖書館可以和光電化學材料與器件教育部重點實驗室，柔性顯示材料與技術湖北省協同創新中心這兩個省部級平臺充分合作，利用創客空間的3D打印設備，提高學生動手能力，提升團隊科研實力和合作能力，最大化材料學這個王牌專業的品牌效應。江漢大學圖書館創客空間的設立籌備中，除了涉及物理空間布局的適度改造外，建議首先引進3D打印機和掃描儀以及設計軟件，并合理利用原有的投影儀和幕布電視機等會議設備。以3D打印為核心技術的創客空間也有望延伸拓展“江大-東風”校企合作、資源共享的深度及廣度。

5 問題和展望

目前，數字圖書館的資源揭示可視化實踐中存在以下幾個問題：（1）地質大學（武漢）圖書館在RFID定位系統的顯示模塊是基于FLASH語言開發，而在移動端的運用中，蘋果的IOS系統和安卓系統開發的App均不支持FLASH動畫播放，只能退而求其次使用圖片顯示定位。[16] （2）國內高校圖書館OPAC系統的單一搜索框并不能有效整合紙本資源和電子資源，實現所有館藏的一站式檢索，包括清華大學、北京大學、華中科技大學、北京大學這些985高校圖書館的主頁在內； 而國外如斯坦福大學和哈佛大學的高校圖書館主頁上的單一檢索框整合了所有館藏資源，可實現傻瓜式一站檢索，然后通過對檢索結果文獻類型的選擇，實現分面聚合。后者更符合“互聯網+”時代用戶對一站式通用搜索引擎（如Google、百度）的使用習慣。[17] （3）由于經費短缺，江漢大學圖書館目前沒有購買Web of Science TM核心合集這類權威英文數據庫。該數據庫的統計數據若結合CiteSpace、HistCite等可視化工具，并利用共詞分析和共引分析的原理，能繪制信度和效度頗高的科研產出和領域熱點方面的知識圖譜，讓圖書館知識服務的整體水平大幅攀升。武漢大學圖書館學科服務部每年發布的《ESI與學科服務動態》報告就是基于Web of Science TM核心合集的統計數據和知識圖譜。這些數字圖書館在實踐和探索中遇到的問題并不妨礙可視化技術在數字圖書館資源揭示領域中持續開疆擴土、大放異彩。

可視化技術在數字圖書館資源揭示中的應用不局限于館藏資源的可視化，信息檢索的可視化，學科導航的可視化，用戶界面的可視化這四個方面。各種推陳出新、日新月異的可視化技術終將整合為數字圖書館知識服務的可視化。平面的可視化技術揭示了隱性知識脈絡，為深度學習搭建認知框架，為管理決策提供實時參考；而立體的可視化技術實現了紙本資源的精確定位，珍稀館藏的觸手可及，以及從設計理念到產品模型的直線轉換。可視化的概念外延從簡單的線型關聯擴展交織為多維度的知識網絡，開拓提升為三維立體、身臨其境的深度學習。人工智能技術將模糊實體館藏和虛擬館藏的邊界，創造更生動多樣的人機交互界面。

基金項目：江漢大學武漢研究院2017年開放性課題 “武漢高校圖書館開展學科知識服務的創新模式研究”（IWHS20172016）

參考文獻

[1] Mayer-Schonberger V. 大數據時代[M].盛楊燕，周濤，譯.杭州：浙江人民出版社，2013：193-232.

[2] 張宸，吳廷照，戴平，Ralph B.Gabbard，劉倩.大數據智能可視化在北美高校圖書館的應用研究[J].圖書館建設，2017（8）：69-70.

[3] 邱均平，余厚強，呂紅，李小濤.國外館藏資源可視化研究綜述[J].情報資料工作，2014（1）：12-17..

[4] 孫倩.淺談信息可視化在國內外數字圖書館資源揭示中的應用進展[J].圖書館界，2017（2）：53-57.

[5] 李琪，曹國宏.RFID定位技術在圖書館的應用探析——以中國地質大學圖書館RFID時間項目為例[J].高校情報論壇，2017（2）：44-47.

[6] Sen A， Dacin P A， Pattichis C. Current trends in web data analysis [J].Communications of the Acm，2006.49（11）：85-91.

[7] 葉莉，凌征強.基于數據挖掘的高校圖書館信息服務[J].圖書館工作與研究，2017（5）：73.

[8] 華中科技大學機構知識庫[EB/OL]. [2018-01-24].http：//www.irtree. cn/996/ aspx

[9] 標簽云（Tag Cloud）[EB/OL]. [2015-05-24].http：//en.wikipedia.org/wiki/Tag_cloud

[10] 倪娟.論標簽云在高校圖書館學科知識服務中的應用[J].圖書館，2013（6）：19.

[11] 趙曉黎，孫濟慶，李楠.中外文獻數據庫資源與知識服務探析[J].現代情報，2016（8）：5-6.

[12] 《新媒體聯盟地平線報告》（圖書館版）[EB/OL].[2016-03-20].http：//library.wiki.nmc.org

[13] 陸穎雋.虛擬現實技術在數字圖書館的應用研究[D].武漢：武漢大學，2013.

[14] 張媛.圖書虛擬現實技術應用研究演進的可視化分析[J].國家圖書館學刊，2017（4）：65-71.

[15] 喬嶠.美國圖書館創客空間建設及其借鑒研究[D].武漢：華中師范大學，2016.

[16] 李琪，曹國宏.RFID定位技術在圖書館的應用探析——以中國地質大學圖書館RFID時間項目為例[J].高校情報論壇，2017（2）：48.

[17] 姜婷婷，陳舜昌，高慧琴.大學圖書館OPAC系統搜尋路徑的可視化分析[J].大學圖書館學報，2017（1）：68.