谈信息可视化技术在数字图书馆中的应用

谈信息可视化技术在数字图书馆中的应用
内容摘要：信息时代数字图书馆的发展和用户需求的变化，对文献信息检索
提出了新的挑战，将信息可视化技术应用于数字图书馆，大大提高用户检索信息、
获取知识的能力。文章简述了信息可视化的含义，分析了信息可视化技术在数字
图书馆中的应用：馆藏资源的可视化、信息浏览的可视化、检索过程的可视化、
检索结果的可视化以及人机交互的可视化。

关键词：信息可视化 数字图书馆 检索过程 检索结果

信息可视化的内涵
随着社会信息化的推进和网络应用的日益广泛，信息源越来越庞大，人们除
了需要对海量数据进行存储、传输、检索及分类，更迫切地需要了解数据之间的
相互关系和发展趋势。实际上，在激增的数据背后，隐藏着许多重要的信息，人
们希望能够对其进行更高层次的分析，以便更好地利用这些数据。为了使发现知
识的过程和结果易于理解，并在发现知识的过程中进行人机交互，人们逐渐提出
了信息可视化（Information Visualization）的要求。

所谓信息可视化，就是利用计算机支撑的、交互的、对抽象数据的可视表示，
来增强人们对这些抽象信息的认知。信息可视化是将非空间数据的信息对象的特
征值抽取、转换、映射、高度抽象与整合，用图形、图像、动画等方式表示信息
对象内容特征和语义的过程。可视化的过程是这样的：它将信息转化为一种视觉
形式，充分利用人们对可视模式快速识别的自然能力去进行观测、浏览、判别和
理解信息。在这个过程中，人们利用计算机系统从屏幕上观察交互图形、图像并
通过可视模型处理信息（王曼茹，2009）。

数字图书馆是知识、信息中心。在网络环境中，大量的信息、知识被数字化，
存储在各式各样的数据库、知识库、数据仓库和知识仓库中。将信息可视化技术
引入其中，给信息以形象和智能，这无疑会大大加快数据的处理速度，使数字图
书馆中的海量数据得到有效的利用，并可以在人与数据、人与人之间实现图像通
信。

信息可视化技术在数字图书馆中的应用
（一）馆藏资源分布
信息检索的基础在于信息的组织形式。信息的组织形式不但对用户和系统间
的交流有着重要的影响，而且对于检索结果的呈现也至关重要。传统信息检索系
统的信息主要以线性方式组织，信息之间也只是通过公共字段或者超链接的方式
发生联系。其缺点是很明显的，研究表明：图形界面比基于文本的线性排列更能
打动用户，多重的视觉表现形式相结合比使用单一的视觉表现形式更为有效。因
此要实现信息检索的可视化首先必须做到信息资源的可视化。

作为使用数字资源的第一步，以图形方式向用户提供一个资源分布的可视化
界面，给用户一个直观的印象，使用户能够快速、全面地了解馆藏资源的分布，
对确定从何处着手进行信息的查找提供了很大的方便。

例如，加拿大Antarctic公司开发的Visual Net，它在美国Belmont Abbey学
院图书管理系统中得到有效利用。它将Belmont Abbey学院图书馆的馆藏投影到
一个以等级结构为基础的可视化主题地图上。其资料排列顺序是按照国会图书馆
分类法来进行的，用户要浏览某个类目，只需点击该类目，系统将放大该类信息，
并显示其类目下的馆藏信息。在这个可视化主题地图上，用户可以进行数据挖掘，
数据检索，寻找所需的资料。它的可视化空间实际上是一个语义地图（石明芳，
2006）。在对图书资源的馆藏分布上，Visual Net采用文献图标释义图，用图标的
中心圆、白色圆和绿色圆分别代表文献的类型、文献的长短和文献的新旧，蓝色
箭头代表文献是外文文献，黄色箭头代表文献是参考文献。用户可以通过点击这
种表达清晰的图标选择所需文献。

英国哈德斯菲尔德大学图书馆（University of Huddersfield Library）架位显示
的可视化，图书馆自动化系统显示图书馆每层的平面图，查找一本书，图书馆可
以显示该书所在的楼层，书架摆放位置以及书籍的分类号，书的位置会用箭头在
平面图上标出。

（二）信息浏览的可视化
传统上是采用文字信息来描述信息资源的，为了加大用户对信息资源的认知
力度，可以使用可视化方式来实现。例如使用图标、聚类、映射等，可以形象表
达信息的内容，使用户不用看太多的文字，就可以基本了解文章的大概内容。具
体体现在：

集合概览。通过一次显示整个集合或者多层分类，可视化能够帮助用户快速
得到整个集合的总体印象及结构。

快速导航。可视化能将导航和交互模式或不规则观察紧密结合起来，用户可
以鉴别和轻松访问关于当前表现突出或象征一个突出群体的文献信息，可以快速
在多级分类体系中上下移动，了解分类体系的组织方式。

解释上下文中的条目。在图形可视化中聚焦检索结果—采用显著的可视化特
征来标记匹配条目，例如，用红点或红旗标记匹配项是一种帮助用户解释检索结
果的强有力的工具。聚光灯允许用于快速发现匹配项的簇，从而关注整个集合中
最相关的区域。那些未匹配、但与匹配项相近的文档可能实际上非常相关。相反，
用户能够根据上下文快速排除鼓励的匹配项，将其作为最感兴趣的项目。这种类
型的结果标记帮助用户解释上下文中的局部特征。

（三）信息检索过程的可视化
自从计算机诞生以来，随着技术的发展，计算机信息检索经历了批处理、回
溯检索、联机检索等多个发展阶段。如今，数字图书馆信息检索发展的热点是可
视化信息检索。对于数字图书馆其他领域的信息可视化程度而言，可视化信息检
索是当前在数字图书馆中研究最多的领域，并且也获得了丰富的成果。

可视化信息检索是指将信息资源、用户提问、信息检索模型、检索过程以及
检索结果中各种不可见的内部语义关系转换成图形，并显示在一个二维、三维或
多维的可视化空间中，帮助用户理解检索结果、把握检索方向，以提高信息检索
的效率与性能。换句话说，将数据库中的文献及它们之间的关系看作一个抽象的
信息空间，该空间包含成千上万篇文献， 文献间相互关联，甚至文献的标引词
之间也存在某种联系（徐刚、徐聪，2003）。但由于数据库的高维性，使这些关
系是不可见的，可视化则提供将这些联系用可见的方式表示出来的方法。

对数字图书馆用户而言，可视化信息检索与传统的检索方式相比有着明显的
优势：

检索过程可视、透明。通过对网页与检索要求间内部关系直观的图形显示，
为用户提供全部检索内容的概况， 使用户对所检索的信息资源分布一目了然，
在可视的环境下进行整体浏览，有助于用户分析、判断检索词对检索的价值，了
解检索结果中文档之间、检索词与所检索到的文档之间的语义关系， 从而更好
地选择所需信息。

可视化信息检索可以提供形象化的信息，使用户更快地达到兴奋点，有利于
用户发现新的检索途径，激发用户进一步探索的能力。可视化的图形特征，如高
度、颜色及位置等都能有效地帮助用户快速找到感兴趣的信息，帮助用户决定自
己的检索策略，增加了用户与系统之间的交互作用，使用户的信息处理能力和检
索能力发挥到最大程度。

可视化信息检索用二维或三维的图形显示检索过程与检索结果，用户可以通
过形象化的直观显示，参与检索过程的控制，进而确定一个词对标引和检索的价
值，多角度多层次了解检索要求与文档之间的语义关系。

（四）检索结果可视化
传统的信息检索结果都是线性排列的，每次给用户提供的信息非常有限，而
且检索结果也无法整体浏览。除此之外，关键词与文档的相关程度，所检索出的
文档之间的关系也无法明确表现出来。