黃濤?李玨?張浩?成二麗?劉慧君

摘 要 作為能夠全面記載地域信息的書籍文獻(xiàn)，地方志內(nèi)容廣博，材料真實(shí)，對(duì)許多學(xué)科都具有極大的參考價(jià)值。論文描述了一種將地方志文獻(xiàn)進(jìn)行數(shù)據(jù)、信息和知識(shí)三個(gè)層面的可視化的方法，對(duì)相應(yīng)的技術(shù)進(jìn)行了研究。在對(duì)地方志文獻(xiàn)資料進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了相應(yīng)的可視化方法，包括富媒體化的跨平臺(tái)地方志電子書制作、結(jié)合GIS的地方志信息呈現(xiàn)和地方志三維仿真的可視化方法，并通過技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的案例。

關(guān)鍵詞 地方志 可視化 WebGIS 跨平臺(tái) 三維仿真

分類號(hào) G250.73

DOI 10.16810/j.cnki.1672-514X.2019.03.014

0 引言

地方志作為一種中國獨(dú)有的文獻(xiàn)資料，代表了我國歷史與文化的淵源傳承。關(guān)于地方志的開發(fā)與利用，如歷史地理數(shù)據(jù)的應(yīng)用研究，已經(jīng)有所發(fā)展。比如探索通用的時(shí)空數(shù)據(jù)模型[1]，結(jié)合GIS對(duì)歷史地理數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和應(yīng)用[2]，以及相關(guān)WebGIS平臺(tái)的應(yīng)用開發(fā)[3]等，這些研究大多面向圖書館的整體數(shù)字資源或歷史地理學(xué)科，而地方志文獻(xiàn)記載的內(nèi)容繁雜，雖然有以上的技術(shù)和方法對(duì)地方志文獻(xiàn)進(jìn)行了研究與展示，但仍然難以滿足廣大用戶的需求。

地方志文獻(xiàn)的應(yīng)用，相較于其它資料文獻(xiàn)，由于地方志缺少故事連貫性，所以地方志用戶一般為專業(yè)人員，普通用戶對(duì)于地方志的內(nèi)容興趣缺缺，然而就算是專業(yè)人員，要從地方志文獻(xiàn)中查找到需要的信息也需要大量時(shí)間和精力。為了解決這一問題，有研究者采用信息化的方式對(duì)地方志文獻(xiàn)進(jìn)行處理[4]，有研究者通過為地方志文獻(xiàn)建立數(shù)據(jù)庫提升地方志的公共服務(wù)能力[5]，也有研究者對(duì)地方志文獻(xiàn)的地名進(jìn)行識(shí)別和系統(tǒng)構(gòu)建[6]，讓地方志更易于分析。但目前來說，大部分處理的手段都是數(shù)字化處理，即采用掃描和文本識(shí)別技術(shù)，將地方志書籍資料轉(zhuǎn)換為電子文檔進(jìn)行存儲(chǔ)和查閱，但在內(nèi)容上，用戶仍然需要相關(guān)的專業(yè)知識(shí)和技能才能從中獲取需要的信息。近幾年研究者們認(rèn)為在地方志資源的呈現(xiàn)上應(yīng)該增加其豐富性，如楊明祥等提出可以采用圖像、影像、虛擬實(shí)景等多媒體方式，對(duì)方志文獻(xiàn)進(jìn)行展示[7]。同時(shí)研究者們也意識(shí)到數(shù)字方志資源的傳播途徑不能僅局限于PC端，如毛玨珺指出地方志信息化應(yīng)緊跟時(shí)代潮流，在網(wǎng)站建設(shè)、數(shù)字方志館建設(shè)方面開發(fā)適合在移動(dòng)終端上顯示的頁面格式、文本格式、軟件系統(tǒng)[8]，強(qiáng)調(diào)地方志信息化應(yīng)向移動(dòng)化、跨平臺(tái)化方向發(fā)展。然而目前交互性、豐富性較強(qiáng)的地方志數(shù)字資源都是采用flash技術(shù)實(shí)現(xiàn)，不具備跨平臺(tái)的特性，同時(shí)也存在加載、響應(yīng)慢，文字不能即時(shí)復(fù)制，不支持文本內(nèi)容檢索等問題。

可以發(fā)現(xiàn)，目前的地方志數(shù)據(jù)展示形式單一，數(shù)據(jù)大多呈現(xiàn)靜態(tài)化，且交互性較差，針對(duì)這些問題，我們提出了一種地方志資源的可視化框架，并對(duì)相應(yīng)的可視化方法與技術(shù)進(jìn)行了探索。

1 地方志可視化框架

1.1 地方志可視化模型

地方志的內(nèi)容具有陳述性，作為研究材料來說，具有客觀、準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)，但這也是其弊端，作為閱讀、學(xué)習(xí)材料來說，就非常單調(diào)和枯燥，如果能夠?qū)⒏缓R(shí)的地方志文獻(xiàn)用于大眾的知識(shí)學(xué)習(xí)，將產(chǎn)生大量的學(xué)術(shù)效益，然而，將地方志推薦給廣大群眾這一工作具有很大的挑戰(zhàn)，因此，面向各類用戶，我們需要設(shè)計(jì)不同的接口和功能。

從信息的概念上來看，數(shù)據(jù)是被記錄下來的可以被鑒別的符號(hào);數(shù)據(jù)通過整合、提取等處理工作，形成具有邏輯關(guān)系的客觀事實(shí)，就升級(jí)為信息;而知識(shí)，是人們根據(jù)已有信息進(jìn)行推斷、預(yù)測(cè)的經(jīng)驗(yàn)，從這個(gè)角度來看，可視化可以分為數(shù)據(jù)可視化、信息可視化和知識(shí)可視化三個(gè)層面，如圖1所示。

地方志的數(shù)據(jù)可視化是針對(duì)傳統(tǒng)地方志文獻(xiàn)呈現(xiàn)靜態(tài)化、交互性較差等問題，將單調(diào)的地方志文獻(xiàn)結(jié)合各種類型的媒體資源通過混排、同步、交互等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)地方志數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)化、富媒化、跨平臺(tái)的展示。

地方志的信息可視化在這里定義為將地方志記載的客觀信息與地理信息系統(tǒng)（Geography Information System， GIS）相結(jié)合進(jìn)行呈現(xiàn)，由于地方志的敘事手法較為單一，如晉朝事件“帝永和五年六月臨漳暴風(fēng)震雷雹大如升”，我們發(fā)現(xiàn)事件的信息都是由基礎(chǔ)的時(shí)間、地點(diǎn)、事件內(nèi)容等語料構(gòu)成，結(jié)合GIS等工具能夠?qū)r(shí)間、地點(diǎn)信息在數(shù)字地圖上進(jìn)行標(biāo)注。舉例來說：《河南通志》記載“望夫石，在新野縣北二十五里白河岸世傳一婦送夫從戍至此別之其後婦望夫佇立忘歸乆之化爲(wèi)石故名”，在這一段文字中，我們可以知道望夫石的地理位置處于新野縣北二十五里白河岸邊，結(jié)合GIS進(jìn)行位置搜索，并在地圖上進(jìn)行標(biāo)注，將望夫石的詳細(xì)介紹添加進(jìn)頁面，以便于用戶查閱。

地方志的知識(shí)可視化是在信息可視化的基礎(chǔ)上，將地方志原始數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、歸類、統(tǒng)計(jì)等處理，幫助他人理解地方志文獻(xiàn)記敘內(nèi)容包含的深層含義。知識(shí)可視化的方法包括思維導(dǎo)圖、圖表化、知識(shí)專題等，我們可以將這些方法用于地方志的知識(shí)呈現(xiàn)，幫助用戶理解地方志內(nèi)容。地方志記載的內(nèi)容包含很多方面，如著名人物、災(zāi)祥事件、賦稅調(diào)整、山水名勝、特產(chǎn)、人口等信息，對(duì)地方志信息進(jìn)行篩選后，可以將符合可視化規(guī)范的信息提取出來，進(jìn)行分類，形成不同的知識(shí)可視化專題。

1.2 地方志可視化關(guān)鍵技術(shù)

為了增強(qiáng)地方志電子書的交互性，豐富內(nèi)容的形式，并使其具有跨終端、跨平臺(tái)的功能，進(jìn)而增加地方志數(shù)字資源的可讀性，提高讀者的用戶體驗(yàn)，達(dá)到推廣地方志的目的，我們需要對(duì)地方志可視化的關(guān)鍵技術(shù)展開研究。

在跨平臺(tái)方面，超文本標(biāo)記語言（HTML）具有良好的跨平臺(tái)性，可以不受操作系統(tǒng)的限制，在PC端或移動(dòng)終端，通過各平臺(tái)的瀏覽器運(yùn)行，目前已成為解決應(yīng)用開發(fā)操作系統(tǒng)版本多、不兼容的關(guān)鍵技術(shù)之一[9]。我們可以嘗試基于HTML5，CSS3，JavaScript及相關(guān)技術(shù)對(duì)地方志資源的交互式跨平臺(tái)技術(shù)進(jìn)行研究，擬構(gòu)建出跨平臺(tái)交互式地方志資源開發(fā)模型，并依據(jù)此模型針對(duì)具體內(nèi)容進(jìn)行案例實(shí)現(xiàn)。

在地方志信息與GIS的結(jié)合可視化中，GIS作為一種能夠?qū)Φ乩頂?shù)據(jù)進(jìn)行輸入、存儲(chǔ)、查詢、分析和顯示的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，與地方志信息可視化的需求契合度很高。GIS目前分為C/S架構(gòu)的GIS系統(tǒng)（如ArcGIS）和B/S架構(gòu)的WebGIS兩種，目前的網(wǎng)頁技術(shù)已經(jīng)有足夠的能力呈現(xiàn)大量的地理信息，而且擁有較多輕量級(jí)開發(fā)框架，有些研究者已經(jīng)利用WebGIS展示了一些地學(xué)問題的實(shí)證研究案例[10]，可以發(fā)現(xiàn)，WebGIS使用起來較為簡(jiǎn)單，呈現(xiàn)效果也很好，因此，WebGIS對(duì)于地方志可視化來說是一個(gè)很好的選擇。

對(duì)于地方志資源的富媒化、強(qiáng)交互方面，我們可以引入多源知識(shí)融合的知識(shí)可視化模式，在傳統(tǒng)的文本媒體的基礎(chǔ)上，引入交互體驗(yàn)?zāi)Ｊ剑Y(jié)合現(xiàn)實(shí)文獻(xiàn)資源和三維仿真技術(shù)，實(shí)現(xiàn)人機(jī)互動(dòng)，改善地方志可視化展示的用戶體驗(yàn)。

2 基于HTML5的地方志跨平臺(tái)可視化方法

2.1 地方志資源可視化模型

跨平臺(tái)交互式地方志資源的可視化是指將傳統(tǒng)的地方志資源處理、制作為具有能夠自適應(yīng)地在PC端和移動(dòng)端顯示，且具有良好的交互性的地方志數(shù)字資源，使用戶可以得到一致的、完整的、可用的交互體驗(yàn)?？缙脚_(tái)交互式地方志資源可視化方法模型主要包括：資源處理層、資源設(shè)計(jì)層和資源實(shí)現(xiàn)層。本方法將資源的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)整體分為了信息模塊、設(shè)計(jì)模塊和交互模塊三個(gè)模塊，如圖2所示。

（1） 資源處理層。資源處理層是將傳統(tǒng)的地方志資源進(jìn)行數(shù)據(jù)化處理。首先對(duì)傳統(tǒng)資源進(jìn)行收集、整理、組織，然后將所需的傳統(tǒng)資源數(shù)字化處理成相應(yīng)的可用的數(shù)據(jù)資源。

（2） 資源設(shè)計(jì)層。資源設(shè)計(jì)層主要是對(duì)處理好的數(shù)據(jù)資源的呈現(xiàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，具體分為三個(gè)模塊設(shè)計(jì)：信息模塊設(shè)計(jì)，布局模塊設(shè)計(jì)，交互模塊設(shè)計(jì)。

信息模塊設(shè)計(jì)是指對(duì)界面所要顯示的內(nèi)容信息進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要包括方志目錄導(dǎo)航信息設(shè)計(jì)、內(nèi)容信息呈現(xiàn)形式設(shè)計(jì)。方志目錄導(dǎo)航設(shè)計(jì)需要以符合方志主題的目錄的形式將各章節(jié)的主題內(nèi)容和頁碼清晰的展示出來，使讀者能直觀地看出方志內(nèi)容，跳轉(zhuǎn)到自己想要閱讀的章節(jié)。地方志的內(nèi)容信息比較多樣化，涵蓋范圍比較廣，在對(duì)內(nèi)容信息呈現(xiàn)形式設(shè)計(jì)時(shí)要根據(jù)所呈現(xiàn)的具體信息內(nèi)容特點(diǎn)，按照人們最能直觀理解的方式和思維習(xí)慣進(jìn)行設(shè)計(jì)，內(nèi)容以圖像、影像、聲音、文字等多媒體形式相結(jié)合的方式進(jìn)行呈現(xiàn)，使讀者較為全面、直觀地了解所反映的文化信息[11]，同時(shí)提高他們的興趣。

布局模塊設(shè)計(jì)是指對(duì)各個(gè)終端平臺(tái)的頁面的布局及樣式分別進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要包括設(shè)計(jì)符合地方志特色的背景圖，各信息模塊排版的設(shè)計(jì)，以及根據(jù)具體方志信息的內(nèi)容對(duì)顯示的樣式進(jìn)行優(yōu)化，使得整個(gè)頁面符合與地方志的主題相符，且看起來內(nèi)容清晰，界面樣式合理、美觀。具體包括對(duì)各部分內(nèi)容的布局進(jìn)行設(shè)計(jì);對(duì)整個(gè)頁面的背景根據(jù)章節(jié)的主題內(nèi)容進(jìn)行美化;對(duì)文字的字體、大小，段落間距、對(duì)齊方式等進(jìn)行設(shè)計(jì)調(diào)整;對(duì)圖片的大小、格式等進(jìn)行調(diào)整等。

交互模塊設(shè)計(jì)是指對(duì)用戶與頁面的交互進(jìn)行設(shè)計(jì)，即用戶觸發(fā)一個(gè)動(dòng)作事件，頁面做出相應(yīng)的響應(yīng)。包括目錄導(dǎo)航交互的設(shè)計(jì);對(duì)手寫舊志中批注、刪改的內(nèi)容進(jìn)行交互形式的設(shè)計(jì);將地方志內(nèi)容中較生僻的需要注釋的內(nèi)容進(jìn)行交互設(shè)計(jì);對(duì)頁面的切換及其他特定的需要交互的元素進(jìn)行交互設(shè)計(jì)。在這個(gè)模塊可以適當(dāng)設(shè)計(jì)多種形式的頁面交互，以增加頁面和用戶之間的互動(dòng);同時(shí)根據(jù)不同的情況選擇合適、易用的交互形式，并且要將交互對(duì)象突出顯示，使用戶能直觀看出該對(duì)象可以進(jìn)行交互。需要注意的是，不同終端人機(jī)交互的方式不同，PC端主要包括鼠標(biāo)事件和鍵盤事件，而移動(dòng)端主要使用的是觸摸事件，所以在設(shè)計(jì)的過程中要對(duì)兩個(gè)不同終端分別進(jìn)行交互設(shè)計(jì)。

（3） 資源實(shí)現(xiàn)層。資源實(shí)現(xiàn)層主要是根據(jù)相應(yīng)模塊的設(shè)計(jì)，選取相應(yīng)的技術(shù)，對(duì)PC端和移動(dòng)端分別進(jìn)行設(shè)置，對(duì)信息模塊實(shí)現(xiàn)、布局模塊實(shí)現(xiàn)和交互模塊實(shí)現(xiàn)三大模塊進(jìn)行技術(shù)實(shí)現(xiàn)。

信息模塊實(shí)現(xiàn)是指根據(jù)信息設(shè)計(jì)模塊所設(shè)計(jì)的具體內(nèi)容信息按照其呈現(xiàn)形式（如圖片、音頻、視頻等） 利用相應(yīng)的軟件制作出來，然后利用HTML5語言對(duì)信息模塊內(nèi)容中所要呈現(xiàn)的數(shù)據(jù)資源進(jìn)行編寫。需要注意的是，為了使頁面在各終端能夠更加完美的適合屏幕顯示，在編寫標(biāo)記語言的過程中需要在頭文件中增加對(duì)頁面視區(qū)viewport屬性的設(shè)置，使得所呈現(xiàn)的內(nèi)容在移動(dòng)設(shè)備中能夠以最佳頁面視區(qū)顯示。具體標(biāo)簽代碼為：

代碼中設(shè)置虛擬窗口viewport寬度為設(shè)備的屏幕寬度，初始縮放比例及最大最小縮放比例均為1，同時(shí)不允許用戶進(jìn)行縮放，這樣使得頁面在不同設(shè)備中均以最佳比例顯示。

布局模塊實(shí)現(xiàn)是利用響應(yīng)式布局編寫層疊樣式表（CSS3），啟用CSS3中Media Queries功能針對(duì)不同設(shè)備屏幕寬度，在CSS文件中預(yù)先定義適用的樣式代碼，使瀏覽器依據(jù)具體設(shè)備進(jìn)行選擇性的樣式呈現(xiàn)。Media Queries樣式下網(wǎng)頁訪問流程為服務(wù)器首先接收到客戶端設(shè)備屏幕的尺寸信息，經(jīng)過判斷處理后，選擇合適的Media Queries樣式代碼并應(yīng)用在HTML上，生成最終的頁面再反饋給客戶端[12]，從而使用戶在每個(gè)不同的設(shè)備上都能看到內(nèi)容一致，且界面布局顯示最合適的頁面。使用Media Queries根據(jù)媒體屏幕大小設(shè)置樣式的具體方法如下：

@media screen and （min-width： 1200px） {

//當(dāng)屏幕寬度 >= 1200px，將會(huì)載入這里的 CSS。

}

@media screen and （min-width： 768px） and （max-width： 979px） {

//當(dāng)屏幕寬度介于768px ～ 979px，將會(huì)載入這里的 CSS。

}

@media screen and （max-width： 767px） {

//當(dāng)屏幕寬度 <= 768px，將會(huì)載入這里的CSS。

}

其中“screen”是指采用屏幕這種設(shè)備類型來進(jìn)行判斷;“min-width”指的是媒體類型大于或等于指定寬度時(shí)，樣式生效;“max-width”指的是媒體類型大于或等于指定寬度時(shí)，樣式生效。

交互模塊實(shí)現(xiàn)是指應(yīng)用JavaScript腳本語言對(duì)交互模塊設(shè)計(jì)中PC端和移動(dòng)端的交互事件同時(shí)進(jìn)行編寫，使得交互設(shè)計(jì)在兩種終端都能實(shí)現(xiàn)。由于PC端和移動(dòng)端的交互方式不一樣，所以在編寫JavaScript的過程中，需要既使用鼠標(biāo)事件，又使用觸摸事件，這樣使得無論在PC端還是移動(dòng)端交互事件都能順利實(shí)現(xiàn)，保證跨平臺(tái)的同時(shí)也體現(xiàn)交互性。

2.2 具體案例實(shí)現(xiàn)

為了驗(yàn)證跨平臺(tái)交互式地方志資源可視化方法模型的可行性，并使得該模型的具體技術(shù)和使用方法更加具體清晰，本文選取了山西省介休市地方志中的部分內(nèi)容進(jìn)行跨平臺(tái)交互式的資源設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。

（1） 資源處理。首先搜集記載介休市各年代方志的文獻(xiàn)、圖書、期刊、影像等，將紙質(zhì)內(nèi)容通過設(shè)備掃描轉(zhuǎn)化為數(shù)字化資源。然后對(duì)其內(nèi)容信息進(jìn)行整理、組織、編排，其內(nèi)容主要分為歷史、人文、地理位置、風(fēng)景名勝幾個(gè)部分。

（2） 信息模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。為了提高地方志資源的生動(dòng)性和豐富性，資源信息內(nèi)容模塊采用了豐富的媒體呈現(xiàn)形式。比如在描述介休歷史軌跡時(shí)，為了更加清晰地展示該地方在各個(gè)時(shí)間段所發(fā)生的重大事件，采用以時(shí)間為主線的魚骨圖的方式代替純文字內(nèi)容進(jìn)行呈現(xiàn)。

除了文字和圖片之外，其中還加入了音頻和視頻，使用HTML5新增的標(biāo)簽實(shí)現(xiàn)。代碼如下：

/*添加音頻*/

/*添加視頻*/

（3） 布局模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。為了增加閱讀的真實(shí)感，整個(gè)頁面采取電子書的形式呈現(xiàn)，網(wǎng)頁背景選擇了類似于書本樣式的背景圖，內(nèi)容的布局也采取了書本的排版模式，使內(nèi)容信息非常清晰直觀。整個(gè)內(nèi)容的背景色、圖標(biāo)設(shè)計(jì)以及字體均選擇了復(fù)古的方式，更加符合地方志的特色，使整個(gè)資源內(nèi)容更加具有歷史韻味，且增強(qiáng)了界面的美觀性。為了實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)的顯示，本案例針對(duì)PC、平板、手機(jī)三種常用的客戶端平臺(tái)設(shè)置了不同的樣式顯示。各平臺(tái)樣式主要區(qū)別在排版布局上，在寬度較大的屏幕設(shè)備上（如PC以及平板的橫屏模式）采取雙頁顯示的形式;而在寬度較小的設(shè)備上（如手機(jī)以及平板的豎屏模式） 采取單頁顯示的形式，同時(shí)去掉書本樣式的背景邊框。

（4） 交互模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。本案例中的交互主要為文字批注的顯示以及圖片和文字切換的動(dòng)態(tài)交互，由于PC端和移動(dòng)端的交互方式不同，需要分別設(shè)計(jì)交互方式。在PC端可以使用JavaScript中原有的click、onmouseover、onmouseout等對(duì)鼠標(biāo)點(diǎn)擊、鼠標(biāo)上劃、鼠標(biāo)移出進(jìn)行事件設(shè)置;但是在移動(dòng)端由于click事件會(huì)有300ms延時(shí)，考慮到用戶體驗(yàn)，使用了一種自定義的tap點(diǎn)擊事件的方法：封裝一個(gè)tap函數(shù)，通過判斷執(zhí)行touchstart和touchend時(shí)的位移差是否小于一個(gè)位移值來判斷是否執(zhí)行點(diǎn)擊事件，具體代碼如下，其中函數(shù)參數(shù)中element表示事件對(duì)象，handel表示所要執(zhí)行的事件函數(shù)：

function tap（element，handle）{

var startTx， startTy;

element.addEventListener （ 'touchstart'， function（ e ）{

e.stopPropagation（）;

var touches = e.touches[0];

startTx = touches.clientX;

startTy = touches.clientY;

}， false ）;

element.addEventListener（ 'touchend'， function（ e ）{

e.stopPropagation（）;

var touches = e.changedTouches[0]，

endTx = touches.clientX，

endTy = touches.clientY;

if（ Math.abs（startTx - endTx） < 6 && Math.abs（startTy - endTy） < 6 ）{

handle（）;

}

}， false ）;

}

該案例采用純?cè)腍TML、CSS和JavaScript技術(shù)，證實(shí)了在目前的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)條件下，實(shí)現(xiàn)地方志資源的跨平臺(tái)呈現(xiàn)和交互式是可行的。

3 基于GIS的地方志信息可視化方法

3.1 地方志專題信息處理

我們可以在地方志文獻(xiàn)資源的基礎(chǔ)上構(gòu)建地方志資源數(shù)據(jù)庫，此數(shù)據(jù)庫包含地理數(shù)據(jù)、時(shí)間數(shù)據(jù)和主題信息三大部分，其中地理數(shù)據(jù)包含某一地方的位置信息、所屬行政區(qū)劃、測(cè)繪信息等;時(shí)間數(shù)據(jù)則主要是用于將地方志中記載的年號(hào)紀(jì)念和公元紀(jì)念對(duì)照;主題信息則需要包含本地區(qū)的環(huán)境、氣候、農(nóng)作物和人口等數(shù)據(jù)。一般地方志文獻(xiàn)記載超過二十多類信息，將這些信息進(jìn)行梳理，可以發(fā)現(xiàn)，戶口、田賦等數(shù)據(jù)是可以進(jìn)行數(shù)字化的信息，物產(chǎn)、祥異、人物都是可以進(jìn)行專題呈現(xiàn)的信息，將這些數(shù)據(jù)按專題分類，整理出各個(gè)專題的信息，由于各方志記載的內(nèi)容不一，可以搜集到的信息包含方方面面，因此需要對(duì)其進(jìn)行人工分類，如人物專題，包含的地方志記載類別有名人、忠烈、名宦、帝王后妃、烈女等;物產(chǎn)專題，包含的記載類別有土產(chǎn)、出產(chǎn)等，對(duì)這些信息進(jìn)行統(tǒng)一歸類后，結(jié)合地方志所記載的地理信息，在GIS系統(tǒng)中呈現(xiàn)出來，如圖3所示。

我們對(duì)地方志文獻(xiàn)進(jìn)行處理后，將專題信息分為物產(chǎn)、人物、地名、風(fēng)俗、災(zāi)祥、科舉專題，這些專題信息的特點(diǎn)是具有較為完整的描述和地理與時(shí)間信息結(jié)構(gòu)，便于GIS的輸入與呈現(xiàn)。如對(duì)于人物進(jìn)行描述的信息，把《大清一統(tǒng)志》 記載中的包括流寓、列女、仙釋、名宦等人物，都將其歸為人物專題進(jìn)行呈現(xiàn)。

3.2 GIS交互設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

基于GIS的地方志信息可視化在地圖服務(wù)功能上，要向用戶提供包括地圖瀏覽、地圖縮放、地名查詢、信息標(biāo)注、距離量算等功能，方便用戶的操作。在界面元素的呈現(xiàn)上，由于已經(jīng)將地方志的信息進(jìn)行了專題分類，可以將專題信息結(jié)合地圖設(shè)計(jì)相應(yīng)的頁面。如人物專題，其界面元素包括地圖、搜索框、人物列表、信息框、文獻(xiàn)鏈接等，初始界面呈現(xiàn)地圖和左邊功能框，功能框中包含人物的名稱和時(shí)代等檢索條件，用戶輸入檢索詞后，即可顯示該人物在方志文獻(xiàn)中的記載資料，同時(shí)在右側(cè)地圖上標(biāo)出該人物所屬的地理位置，彈出氣泡框，顯示人物的具體記載信息，如果用戶對(duì)該信息的原始來源有興趣，可以點(diǎn)擊原文鏈接，瀏覽地方志原文記載的資料。其它專題的表現(xiàn)方式基本相同，在具體信息的呈現(xiàn)上會(huì)增加一些形式，相比文字資料更加直觀。

4 地方志三維仿真可視化方法

我們把地方志資源與三維仿真技術(shù)結(jié)合起來，探究運(yùn)用三維建模技術(shù)對(duì)山西永濟(jì)鸛雀樓進(jìn)行仿真，并制作交互展示，使地方志資源價(jià)值得到充分的開發(fā)和利用，為地方志資源建設(shè)提供新的思路和方法，采用Unity3D平臺(tái)進(jìn)行呈現(xiàn)。Unity3D最大的優(yōu)勢(shì)是性價(jià)比高， 并且可以發(fā)布成網(wǎng)頁瀏覽的方式， 不用下載客戶端， 就可以直接體驗(yàn)[13]。

4.1 地方志三維仿真技術(shù)路線

三維交互展示設(shè)計(jì)的開發(fā)是一個(gè)復(fù)雜的過程，需要進(jìn)行腳本策劃、原型設(shè)計(jì)、三維制作、程序編寫、測(cè)試等。

（1） 信息采集、數(shù)字化處理。信息采集的途徑有兩種，一是親自現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研繪制，得到真實(shí)可靠的第一手信息;二是通過間接的方式，收集現(xiàn)有的資料。有了這些原始資料，接下來就將采集的信息進(jìn)行數(shù)字化處理，建立信息數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)建筑文物資源的科學(xué)、高效和永久的保存。

（2） 建模技術(shù)。虛擬模型的建構(gòu)是虛擬漫游系統(tǒng)的首要工作，其中建筑物的模型構(gòu)建則是整個(gè)系統(tǒng)的基石。虛擬模型建構(gòu)是以客觀實(shí)物為參考，通過對(duì)研究對(duì)象的數(shù)據(jù)采集和處理，利用三維建模技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、遙感技術(shù)等逼真地模擬現(xiàn)實(shí)世界， 利用計(jì)算機(jī)在各種載體上進(jìn)行客觀、形象地再現(xiàn)。虛擬模型的建構(gòu)既是主要技術(shù)手段同時(shí)也是重要的可視化成果。

（3） 三維交互展示技術(shù)。我們可以在三維場(chǎng)景中設(shè)計(jì)各種交互手段，方便用戶與虛擬環(huán)境進(jìn)行互動(dòng)，與傳統(tǒng)展示方式相比，這種三維交互展示具有沉浸性（Immersion）、交互性（Interaction）和構(gòu)想性（Imagination）的特征[14]，使得展示方式更加富有趣味，仿佛置身其中。

4.2 具體案例實(shí)現(xiàn)

鸛雀樓的三維交互展示設(shè)計(jì)大致分為平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、信息采集、虛擬模型建構(gòu)設(shè)計(jì)、材質(zhì)設(shè)定和交互展示設(shè)計(jì)五個(gè)階段。

（1） 平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。鸛雀樓的三維交互展示設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖4所示。

（2） 實(shí)地取景，拍攝素材。前期準(zhǔn)備階段，通過拍攝等手段采集大量鸛雀樓影像數(shù)據(jù)，同時(shí)收集建筑原有的各種數(shù)據(jù)，包括建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)圖、空間關(guān)系、地理環(huán)境、幾何紋理等重要資源。此環(huán)節(jié)中，需要拍攝岳鸛雀樓全部細(xì)節(jié)（牌區(qū)、門窗、雕塑、彩繪等）的高清圖片。

（3） 虛擬模型建構(gòu)。鸛雀樓仿真設(shè)計(jì)借助于Maya三維建模技術(shù)，分為“鸛雀樓模型制作”和“場(chǎng)景制作”兩部分。鸛雀樓模型制作主要采用多邊形建模。首先，按照前期搜集的建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)圖在 Auto CAD 中繪制樓體的平面圖，CAD是矢量圖形，不管放大還是縮小，都可以準(zhǔn)確反映樓體的比例。然后，將CAD文件導(dǎo)入Maya中，在Maya中使用放樣建模和修改器建模完成樓體輪廓制作，隨后使用多邊形建模進(jìn)行細(xì)化，制作樓體并不斷修改直至完善。

搭建鸛雀樓模型是一個(gè)工作量巨大且繁瑣的工作，要把整個(gè)模型劃分為多個(gè)模塊，然后分給不同的項(xiàng)目組成員，共享重復(fù)部件，最后再把各個(gè)模塊集成起來。建模過程中需要充分考慮到整體場(chǎng)景的優(yōu)化設(shè)計(jì)，在建模過程中減少模型的面數(shù)、分段數(shù)及材質(zhì)。模型精度越高，數(shù)據(jù)量就越大，就會(huì)影響計(jì)算機(jī)運(yùn)算處理能力，高精度的材質(zhì)貼圖也會(huì)影響運(yùn)算速度，為了得到更好的漫游體驗(yàn)，在建模過程中，需要把一些復(fù)雜的細(xì)節(jié)忽略掉，直接用貼圖進(jìn)行彌補(bǔ)，也就是使用法線貼圖，用低模代替高模，但又能達(dá)到高模的視覺效果。在保證后期交互能夠流暢運(yùn)行的前提下，最大限度追求場(chǎng)景的真實(shí)感。

（4） 材質(zhì)設(shè)定，增強(qiáng)藝術(shù)感染力。材質(zhì)是指對(duì)象構(gòu)成元素的外觀效果，如顏色、光澤、凹凸和透明度等[15]。在虛擬漫游中，三維建筑物的材質(zhì)設(shè)定很大程度上決定了場(chǎng)景的逼真程度和藝術(shù)感染力，因此制作三維模型進(jìn)行材質(zhì)貼圖也是建模過程中重要的環(huán)節(jié)。

樓體建模是場(chǎng)景制作中的重點(diǎn)部分。為了數(shù)據(jù)的真實(shí)性，需要根據(jù)建筑圖紙細(xì)化模型，并為各部分貼上合適的貼圖。鸛雀樓模型中所用到的貼圖大都是根據(jù)實(shí)地考察拍攝照片得來，最大化保持其原貌。樓體采用木材質(zhì)，通過調(diào)節(jié)材質(zhì)球?qū)傩灾械穆瓷?、高光等參?shù)表現(xiàn)木材質(zhì)特性。當(dāng)樓體模型制作完成后，使用環(huán)境球添加天空貼圖來模擬自然環(huán)境，添加平行光模擬太陽光，并適當(dāng)添加泛光燈表現(xiàn)局部光源。通過賦予模型材質(zhì)，我們看到的鸛雀樓樓頂覆蓋黃色琉璃瓦，四面斗拱飛檐，且有回廊相通。造型奇?zhèn)ァ⒌窳寒嫍?、美輪美奐。最后，使用Material渲染器渲染查看整體效果，并將鸛雀樓模型生成Fbx格式導(dǎo)入到Unity平臺(tái)中。

（5） 交互設(shè)計(jì)。鸛雀樓交互展示設(shè)計(jì)遵循實(shí)用、美觀原則，主要分為圖文介紹、視頻介紹、三維展示、虛擬漫游四個(gè)部分。圖文介紹和視頻介紹板塊主要是通過文字、圖片、視頻等介紹鸛雀樓的概況，這一功能集從視覺和聽覺的角度，更加生動(dòng)形象的向用戶傳達(dá)鸛雀樓的相關(guān)歷史文化信息。三維展示板塊中，用戶在訪問時(shí)可以通過鼠標(biāo)和鍵盤控制漫游相機(jī)，這樣，用戶可以跟隨漫游相機(jī)360度觀察鸛雀樓外觀和整個(gè)場(chǎng)景，還可以更清晰、近距離觀察鸛雀樓細(xì)節(jié)特征。用戶控制鍵盤鼠標(biāo)，以角色扮演的形式在場(chǎng)景中漫游，這一功能給用戶帶來更強(qiáng)的沉浸感。

5 結(jié)語

綜上，對(duì)地方志進(jìn)行可視化在技術(shù)和方法上是可行的，本研究對(duì)相關(guān)技術(shù)和方法進(jìn)行了探索和初步實(shí)現(xiàn)。技術(shù)上，對(duì)地方志文獻(xiàn)進(jìn)行數(shù)字化處理并建設(shè)數(shù)據(jù)庫，采用當(dāng)前流行的WebGIS技術(shù)、HTML5網(wǎng)頁技術(shù)以及三維仿真技術(shù)，完成地方志數(shù)據(jù)、信息和知識(shí)的可視化案例。

本研究在知識(shí)可視化的層面上還有許多可以探索的地方，對(duì)于歷史事件，其發(fā)生必然是多個(gè)因素綜合影響的結(jié)果，我們可以搜索出與該事件相關(guān)的信息并進(jìn)行篩選，找出可能會(huì)對(duì)該事件造成影響的信息，生成關(guān)系圖，這種將地方志客觀信息進(jìn)行組合生成的關(guān)系圖對(duì)用戶學(xué)習(xí)產(chǎn)生的影響也是知識(shí)可視化的一種體現(xiàn)。另外，對(duì)地方志進(jìn)行語料切分后，可以嘗試進(jìn)行文本挖掘，將知識(shí)發(fā)現(xiàn)應(yīng)用在地方志文獻(xiàn)中，也許可以找出新的知識(shí)。

參考文獻(xiàn)：

夏翠娟.中國歷史地理數(shù)據(jù)在圖書館數(shù)字人文項(xiàng)目中的開放應(yīng)用研究[J].中國圖書館學(xué)報(bào)，2017（3）：40-53.

王均，陳向東，宇文仲.歷史地理數(shù)據(jù)的GIS應(yīng)用處理：以清時(shí)期的陜西為例[J].地球信息科學(xué)，2003（3）：58-61.

周丙鋒，周文業(yè).趙文吉.中國歷史地理數(shù)字化應(yīng)用平臺(tái)研究[J].測(cè)繪科學(xué)，2008（7）：199-202.

劉剛.建設(shè)“數(shù)字方志”，傳承華夏文明[J].中國圖書館學(xué)報(bào)，2003（5）：48-50.

王濤，傘紅.地方志全文數(shù)據(jù)庫建設(shè)與研究：以湖北省地方志全文數(shù)據(jù)庫為例[J].圖書情報(bào)知識(shí)，2012（6）：87-93.

朱鎖鈴，包平.方志類古籍地名識(shí)別及系統(tǒng)構(gòu)建[J].中國圖書館學(xué)報(bào)，2011（5）：118-124.

楊明祥，龔蜀東，邵建鳴，等.方志文獻(xiàn)數(shù)字化實(shí)踐研究[C].中國地方志學(xué)術(shù)年會(huì)暨方志文獻(xiàn)國際學(xué)術(shù)研討會(huì)，2011.

毛玨珺.地方志信息化建設(shè)的發(fā)展[J].新疆地方志，2015（3）：60-64.

李麗平，薛玉倩.基于HTML5跨平臺(tái)移動(dòng)應(yīng)用開發(fā)的研究與實(shí)踐[J].河北軟件職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)， 2017，19（2）：35-38.

吳彤，倪紹祥，張春暉，等.基于ArcGIS Server的氣象設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].地球信息科學(xué)學(xué)報(bào)，2011（2）：80-87.

申小紅.對(duì)地方志數(shù)字化、信息化建設(shè)的幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)[J].新疆地方志，2013（4）.

謝淑麗，徐鎮(zhèn)輝.基于HTML5跨平臺(tái)微課視頻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].陜西理工學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）， 32 （5）：63-68.

KODOVSKY J， FRIDRICH J， HOLUB V. Ensemble classifiers for steganalysis of digital media[C]. IEEE Transactions on Information Forensics and Security，2012.

李長(zhǎng)山.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及其應(yīng)用[M].北京：石油工業(yè)出版社，2006：4-19.

馮文超.基于Maya粒子系統(tǒng)的自然景觀特效模擬[J].自動(dòng)化與儀器儀表，2014（5）：160-166.