數據可視化對在線博物館的應用研究

吳昊天

（浙江大學，浙江 杭州 310063）

0 引言

由于新冠疫情的肆虐，以及越來越強大的科學技術，人們開始熱衷于在線博物館。這種新興的游覽形式吸引著國內外學者的注意，眾多學者紛紛投入研究，對其進行定義與概述。國務院于2015年頒發的《促進大數據發展行動綱要》中，具體介紹了大數據的定義。大數據屬繁密的各類數據的集成，富有相當的重要性，不僅包含多樣化的種類，而且儲量龐大能夠迅速讀取。其作用是收集、儲存來源不同的信息內容，同時對其進行相關性分析。大數據技術是新時代下的科技成果，人們通過大數據能夠掌握更多更新的知識，創造出更有價值的內容[1]。

大數據的主要有四大特點，簡稱4V特點，分別為Volume（大量）、Variety（多樣）、Velocity（高速）、Value（價值）[2]。傳統的數據展示技術在科技時代下已經無法匹配數據處理的標準，尤其是藝術設計逐漸和信息技術的融合，通過數據分析技術呈現的展示設計成為當前的流行趨勢。在物聯網技術、智能化移動終端快速普及與發展的背景下，產生大量的數據信息，大數據已經成為人類最終的戰略資源之一。

1 數據可視化

隨著計算機的出現衍生出數據可視化技術，其最初的發展形式為計算機圖形學，興起于20世紀80年代。數據可視化技術的原理是將多元化的數據集采用圖形元素進行展示，其數據圖會顯示關聯多項數據集。其次，數據的屬性采用不同維度的數據形式展現出來，有助于人們通過各個維度更細致深入地對數據進行觀察與研究。簡而言之數據可視化幫助人們簡化復雜的數據模型，并轉化成圖形的形式，使信息數據更為簡潔明快從而盡快發現與掌握數據規律。大數據技術在不斷發展進步，數據可視化也隨之改變。不論是內涵還是外延較之前發生質的升級。數據可視化從呈現圖形階段升級為集圖表、交互與分析于一體的綜合系統。當前現有的文獻研究中關于大數據數字博物館內容不多，少數研究內容僅僅是針對某一數字博物館項目的可視化技術進行探索，而系統性地整體進行可視化技術與大數據數字博物館研究仍處于空白狀態[3]。

2 數據可視化實現步驟

（1）收集并查詢數據。現階段界面設計工作者通常采用數據統計和查詢形式進行數據的分析工作，然后保存進數據庫中。（2）區別數據類別并進行篩選。將清理后的數據按照具體情況進行相關分析和分類，刪除無用數據保存有效數據。（3）利用不同數據源展開整體分析。首先利用大數據技術方法查詢數據信息，然后采用關聯分析法與復雜綜合比對分析法，將查詢到的數據和有關數據進行研究比對，通過最終的結果探求信息所含的其他有價值的內容。（4）數據可視化技術實現。通過可視化技術手段展現數據集的內容，并結合其他手段如圖譜等可視化展現關聯關系，讓人們可以更容易了解關聯結果從而獲得更多的價值和感悟。另外可以利用當前已有的可視化工具完成可視化的設計界面，或者是利用代碼開發等。常用的工具為JS+Ecahrts，但需要多項技術的支持，如實時更新、數據量供應、平臺維護和后臺響應等。當前可視化工具更新后更為簡便快捷，其中以阿里dataV和FineReport最具代表性[4]。

3 博物館與數據可視化

博物館通過陳列展覽的方式進行知識傳播，展現自身的社會價值，這種可視化形式一直以來為博物館所使用。但是這種形式與本文介紹的數據可視化截然不同，傳統形式的可視化只是最簡單的表現，并不具備任何技術含量。數據可視化在博物館數據化的基礎上產生，博物館的數據復雜繁多，包括研究與管理數據、業務與藏品數據，還有觀眾數據等，這些數據在進行整合梳理最終收入數據庫中，而博物館管理者以及任職數字化工作人員首要解決的問題就是怎樣利用這些數據且最大程度地發揮他們價值[5]。

博物館的本質是向大眾展現可視化的內容，以藝術類的博物館為例，“藝術家將內在的構思、想法通過藝術創作展現在大眾面前即是一種可視化的過程，對于數據可視化中使用的各種圖形、線條和圖案等元素，在藝術類圖像中也普遍運用，而且還包括圖譜、圖標等現代藝術最常見的表達形式。”當然其他類型的博物館也大都如此，雖然外在的表現形式千差萬別，但其構成與理念基本相同。數據可視化技術水平的作用不僅用于簡單的展示，其重點在于通過呈現出來的內容發現其中的關聯和啟發，發現其中的規律與價值。當前博物館數據可視化的核心就是發現。“將圖像、數據和現實世界相結合，建立一種更為簡單易懂的聯系，以視覺為媒介，通過思維認知和知識生產獲得價值與啟發，這就是現代數據可視化的核心理念。”博物館數據可視化的意義在于引導人通過視覺層面發現圖像背后的價值，在此基礎上逐漸滲透到核心業務之中，推動博物館業務的成功轉型。在人工智能技術不斷進步的背景下，博物館研究與數字人文的結合將更加成熟從而助于知識內涵的凸顯，同時為研究拓展其他的思路和視野。在數字人文體系中可視化技術是占據主導地位的關鍵環節，影響直觀形象的好壞和發布功能的順利完成，在數字人文比較中起到決定性作用。由此可見一個高質量高水準的博物館，可以選擇數據可視化形式實現自我升級。站在宏觀立場上，以多維度視角進行探尋和挖掘，建立數字產品知識體系[6]。

4 國內博物館數據可視化—以上海博物館為例

我國對于可視化技術的研究首先開始于設計領域，當前國內的博物館在建設數字化模式時在主題內容和設計思維上明顯欠缺。隨著近幾年從西方國家引入數字人文理念后，數據可視化技術開始在國內各大博物館扎根。以上海博物館為例，2017年，上海博物館舉辦“遺我雙鯉魚：館藏明代吳門書畫家書札精品展”；次年完成多項數字中心項目，其中包括著名的董其昌數字人文項目[6]。

上海博物館數據中心項目在2018年5月完成大致雛形，該項目通過數據可視化技術的運用，在博物館學的基礎上建立數據管理與分析體系，其業務功能分為三項：一博物館收藏；二數據研究；三知識傳播。這三項業務基本包括館內的業務工作內容。研究人員采用科學的方式深入探尋業務數據信息，并對其開展定量分析，以可視化形式向大眾清楚地展現出來。為博物館的成功轉型奠定良好的基礎，實現“數據驅動”[7]。

上海博物館雙線推進保證數據中心建設的情況下，加緊對數字人文項目的研究試驗。為更好地運用數字化技術研究傳統器物，基于館內堅實的研究基礎和海量的珍藏品，將分析數據與藏品的基本數據進行有效融合。該項目的研究對象為明代書畫大家董其昌先生，參考比較國外藝術發展，以文人活動為探究方向，通過人工智能技術與歷史地理信息，還有研究對象的社會網絡關系這三者的有效結合，多維度進行量化分析法和數據關聯法，全面展現董其昌一生的活動軌跡。

該項目在表達董其昌于書畫技藝上的心路變化過程時，另辟蹊徑以過去常被忽略的人文脈絡的角度進行研究，同時探討文人趣味。在研究董其昌本人的著述文獻以及年譜等資料后，研究人員開展其脈絡梳理，人文脈絡包括與其相關的傳承、游記、鑒藏和友人等等。利用可視化技術為觀眾呈現出一個具有綜合性的主題展示，通過“主體—表達—時代”的結構展現其人生軌跡、重大事件以及不同的身份等，并且將這些復雜且邊界模糊的問題的影響與相互作用展現出來，為下一階段的數字形態奠定基礎。

該項目的另一個重要任務是向觀眾呈現出通俗唯美的數據表達形式。研究人員在繪制董其昌一生重大事件以及主要作品的年表時，采用多種可視化工具，例如Gephi、Python等。在年表中穿插開放式的歷史地圖，并留有歷史人物小傳資料庫（CBDB）。利用可視化技術有效組合董其昌一生的數據資料，觀眾能夠從全新角度探索歷史人物信息。

在項目版塊中概述研究董其昌書畫作品的部分集中在作品可視化版塊中，研究人員在這部分內容的分析時采用新型的機器學習技術，將古代繪畫的各種元素與特點通過人工智能的形式進行解析，機器自動抓取素材數據并進行聚類。在機器算法的自動調整模式下，現階段已經能夠自動提取出近千個素材特征元素，例如房屋、亭子、小舟、高山等等。建立精準的數據資料，便于后續的圖像聚類研究與匹配近似度等操作。

5 國外博物館數據可視化—以大英博物館為例

西方國家對于數字化建設運用較早，不僅創新性強且技術相對成熟。以大英博物館為例，在2019年該博物館通過谷歌藝術與文化實驗室進行跨界合作，共同建立微型網站“ 世界博物館”。用戶可以在網站中看到不同文物的時間線，從而更好地與世界文化進行聯系，了解各國歷史事件的同時查看博物館館長自己對于文物的評價。大英博物館建館以來所有的藏品都通過該項目進行一次大展現，并且采用的是當時最高水準的WebGL 技術。設計者在網站的懸浮面板上將這些文物歸為五種類型，分別為“生與死”“宗教和信仰”“藝術與設計”“權利與身份”“貿易與沖突”。

設計者將時間軸安排在主界面的左側，公元前與公元后分別以AD、BC來表示。將文物來源的地域分為五個大洲：非洲、美洲、亞洲、歐洲、大洋洲，這五個色塊安排在主界面的底部，隨意點擊某一文物可自動彈出與其相關的資料介紹，并且別系統自動識別藏品的發源地。用戶可以自主進行任一主題的查看，當鼠標轉動時，界面的時間軸與隨之變動，每件藏品與其年代背景在系統的操作下向用戶娓娓道來。

6 結語

綜上所述可知數據可視化于博物館實現數字化建設而言至關重要。人們利用數據挖掘出更多更有價值的內容，不斷發現、創造和運用數據成果，為人類的文明與進步奠定基石。博物館數據可視化需要數代人長久不懈地努力和鉆研，只有融合時代發展才能真正為人類造福。