档案信息服务工程之可视服务

摘 要：本文在研究和探讨可视化服务相关理论及其在档案管理系统中应用研究的基础上，针对档案信息服务的特点，提出了信息可视化服务的三个层次并对档案系统界面可视、档案管理媒体可视和档案信息内容可视的方法和技术进行了分析。最后，在档案可视化收集、业务可视化管理、内容可视化组织、知识可视化挖掘和信息可视化利用等五个层面，提出了档案信息可视服务系统构建的初步设想。

关键词：档案管理；信息服务；情境服务

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 可视服务的概念。档案信息可视服务是档案信息的图形化或图像化的服务，也称“档案信息可视化服务”。本文提出的可视服务概念稍宽泛一些，分为三个层次，即人机交互可视服务、客观世界可视服务和主观世界可视服务。人机交互可视服务是通过系统界面的可视化设计，为用户的操作提供直观、灵活的交互服务功能，这里的系统主要指机器或应用程序。人机交互可视服务的基础是界面技术。客观世界可视服务是通过对客观物理客体或物质状态世界的图形图像化构建和呈现，为用户的操作提供可视化的引导服务功能。客观世界可视服务的基础是多媒体技术。主观世界可视服务是通过对活动的行为意向和思想的客观内容的可视化加工和呈现，为用户理解信息和知识提供直观、有效的解释服务功能。主观世界可视服务的基础是计算技术。

当前，对可视化服务概念的认识主要是利用信息技术，将原本不可见或难理解的数据、信息或知识转换成可见或易理解的图形或图像形式以呈现给用户的服务方式。这种可视化服务概念属于可视服务的第三层次，即主观世界可视服务，包括科学计算可视化、数据可视化、信息可视化和知识可视化四种类型[1]。

1.2 相关理论和实践问题的讨论。可视化源于人们对视觉感官作用的重视和满足。感官是获取信息的渠道，其中，视觉感官占第一位。亚里士多德也在《形而上学》开篇中讲：“在诸种感觉中，尤重视觉。……较之其他感觉，我们都特爱观看。理由是：……此于五官之中，以得于视觉者为多。”[2]可视化服务就是充分利用视觉感官的功能，将信息按最易接受和理解的形式加以呈现的服务。

在诸多的视觉传达方式中，图形和图像是最直观、生动的方式，也是信息供应者和接受者首选的方式。即使是文字，从它诞生之日起，就有了象形文字和楔形文字的区分，以后又有了形状、字体、字的颜色、段落和格式等形式的变化，其目的就在于通过文字阅读对视觉形成冲击以便加深理解和记忆。现实生活中的沙盘模型、教学模型、绘制的图形图像、各类图示符号、统计图表等，均是信息和知识可视化的表现形式。

实际上，绘图方式表达和传递信息的做法由来已久。从二万年前的旧石器时代西班牙北部的阿尔塔米拉洞穴和法国多尔多涅省韦泽尔峡谷的拉斯科山石灰岩溶洞洞穴中的史前动物与人物绘画[3]，到5000年前的中国和埃及的象形文字以及2000年前我国最早的锦帛地图[4]，还有形形色色的天文图、模型图等，均反映了人类在察其物形得其文理和绘图叙事传递信息的自觉认识。

尽管人们对视知觉认识和应用的起源很早，但理论研究还是20世纪之后的事情。20世纪初期和中期，一些学者对视图传达和接受信息的认知心理进行分析，分别提出了双重编码理论和经验之塔理论。

双重编码理论是加拿大心理学家佩维奥于1969年提出的。佩维奥认为，人们在认知的过程中会通过文字和视觉两个相互联系、互相关联的编码通道所形成的系统进行，如果两个通道的工作协同进行，信息的理解和存储效率将会大大提高；尤其是视觉通道比文字通道更为重要，通过视觉通道对知识的认知可以产生所谓的“心像”，将更有助于人们对信息和知识的理解和长期记忆[5]。

另有一种教育教学理论称为“经验之塔理论”。该理论产生于1928年。当时，有一本书《图像在教育中的价值》，书中重点阐述了世界教学的重要性，认为视觉感官在教育过程中起重要作用，在教育教学过程中应采用图文声形并茂的形式使课程教学的形式多样化、形象化和趣味化，才能达到更好的教学效果[6]。埃德加.戴尔以此为基础，于1946年在他的“视听教学法”一书中，提出了人们获取知识的经验之塔理论[7]。该理论把实践经验到观察经验再到抽象理念的认知过程提炼成为一个金字塔型结构，用来解释人们对事物的认识存在从具体到抽象、从感性到理性、由个别到一般的认知规律。

无论是双重编码理论还是经验之塔理论都强调了一个事实，即人们在对知识获取和理解记忆的过程中离不开视觉传达和形象思维的帮助。人们对身边事物的认识往往是“抽象的静态或动态图像”，或者说，人们对世界的体验和把握是以抽象的静态或动态图像为基本心理特征的。所以，以图像化的形式表达、理解和解释自然世界更符合人们的认知心理规律和有利于人们对知识的理解和传播。

上述两种心理学理论把语言和图像在认知心理上的差别明确地表达出来，指出语言文字的表述只能是顺序性的，只能由收受者通过逻辑思维重新组织以被大脑记忆和存储，而通过联系紧密、逻辑线条清晰、色彩搭配得当的准确图标形式来表达复杂的知识结构则与大脑处理信息的方式相吻合，可以减轻收受者的思维负担，提高信息理解和知识认知效率。

因此，图解方法是一种形象思维替代或形象思维助理，可以提高信息和知识的传递质量，信息的可视化加工和服务就成为信息获取和运用过程中不可或缺的重要途径。信息可视化技术不仅发挥视觉传达的效应，还可以帮助收受者加深对知识的正确理解、分析、整理和启发，以协助对知识认知过程的可视思维和知识重构，达到拓展人们的智力思维空间，加深信息记忆和对知识的理解与运用的功效。

计算机图形学的发展奠定了自动绘图和读图时代的技术基础。借此，人们可以基于各种计算和处理的方法，将抽象的数字和符号自动转化为具体的几何模拟关系并渲染成图形和图像，进一步拓展人们以视图方式开展信息服务的空间。

1.3 信息技术支撑可视服务的发展。20世纪40年代中期出现的计算机技术，从50年代的数值计算,到60年代的文字处理和70年代的图像和声音处理，一直到80年代视频信息的处理，可视化一直是信息技术应用追求的目标。近年来，界面技术、多媒体技术和计算技术的可视化程度愈来愈高，形成技术与可视同步发展的态势。

计算机处理图像和图形的基础是位映射概念的引入和应用，使计算机能够在用户接口上使用窗口、图标、树形结构、工具栏和状态栏以及色彩等表现形式展示信息，改变了纯文字界面的单调风格，再加上声光视频处理、图形图像处理以及多媒体互联网的信息互通技术的发展，大大降低了计算机使用难度，提高了计算机的普及率，使其成为信息时代不可或缺的重要工具。目前，在操作系统和开发工具层面已完成人机交互可视化的过程，为档案信息可视服务奠定了系统和开发工具的可视化基础。

与系统软件一样，许多应用软件，例如，文字处理软件、电子表格软件、办公自动化软件、教学培训软件、编辑出版软件、声光艺术软件、辅助设计软件、教学培训课件等都加入了可视化交互处理功能，各类饼图、柱图、折线图和气泡图，以及动画、漫画和视频，各种向导和进度条，还有坐标、表格和符号等可视化方法得到了广泛的应用，真正做到了“所见即所得”，在信息可视化层面取得了一系列进展。

操作系统、软件开发工具和应用软件三个层面的软件界面可视化已经取得长足的发展。目前，以信息技术为平台的用户界面向着三维立体视觉传达、系统仿真和虚拟现实等人机交互可视化的更高层次方向发展。同时，多媒体技术和计算技术可视化步伐不断加快，硬件可视化、网络可视化、远程可视化、地理可视化、库房可视化和设备可视化等客观世界可视化技术应用成果也不断涌现。数据、信息和知识等主观世界可视化计算技术和应用也初见端倪并朝着人性化和个性化方向不断拓展。

2 档案信息可视服务相关研究

进入21世纪，一些学者开始关注档案管理与信息服务的可视化问题。主要表现在可视化开发工具应用研究、视图信息系统融合应用研究、管理业务场景模拟应用研究、信息视图和语义关系可视化应用研究等四个方面。

2.1 可视化开发工具应用。在可视化开发工具应用方面，主要利用可视化开发工具、统一建模语言和可视化数据库管理技术与工具，在用户界面、用户菜单和相应的功能模块中增强档案管理系统的图形化界面功能。如，在档案机读目录标准格式(CNMARC AMC)自动转换功能模块中实现数据的转换过程和异构档案信息互操作的可视性[8]；在文书档案、科技档案、科技资料综合管理以及档案管理系统的数据库增加、修改、删除、查询、保存、打印和电子表格导出功能中增强窗口、目录和菜单等人机界面的友好性[9][10][11][12]；有的则运用统一建模语言（Unified Modeling Language, “UML”）建模方法对档案管理系统进行建模，以视图描述形式完成B/S架构的系统分析与设计[13]等。

2.2 视图信息系统融合应用。视图信息系统融合应用研究方面，主要利用现有的视图管理系统中的图形图像资源，通过系统融合设计，以增强用户操作界面的直观性和友好性。如利用高速公路三维可视化系统，构建管理系统监控竣工档案的形成与网络化管理[14]；利用地理位置视图和城市管网视图系统，按图实现空间信息内容查阅和专题编研信息的提取等，其交互性和直观性[15]均有所提升；尤其是利用地理信息系统与档案管理系统相融合的方法实现GIS数据共享研究成果较为集中，如，通过基本图形设置、视图变换操作、设置图形焦点热区，完成项目档案图形编辑、图形定位、图形显示和检索查询功能[16][17][18][19][20]。

2.3 管理业务场景模拟应用。在管理业务场景模拟应用研究方面，对库房布局、实物档案进行模拟，形成人机界面良好的档案管理与服务系统。如运用二维条码技术管理实物档案的同时，探讨实物科技档案相关信息及其物理位置的图形显示问题和实物科技档案安全管理问题[21]；也有将设备、铭牌及附件的照片与档案图纸相结合，在档案管理系统中并行展示的应用成果，以可视化实物档案和可视化库房等形式开展档案业务界面可视管理的尝试。

2.4 档案信息视图和语义关系可视化应用。在档案信息视图和语义关系可视化应用研究方面，应用研究比较缺乏，现有研究偏重理论层面。如，提出运用数据挖掘方法，构建三维立方体描述数据库和数据仓库，利用饼图、柱状图描述数据挖掘后得到的知识和结果的构想[22]以及提出信息检索的过程中不可见的内部语义关系转化成二维或三维图形关系，形成信息检索直观视图界面，为用户检索提供图标导向的构想等[23]。

3 档案信息可视服务的层次分析

如上所述，档案信息可视服务可以划分为三个层次，即人机交互可视服务、客观世界可视服务和主观世界可视服务。这三个层次的可视服务可以分别对应三个级别，即档案管理系统图形化界面级、档案管理实体多媒体级和档案信息内容图形化渲染级，可以分别简称为“界面可视”、“媒体可视”和“内容可视”三个级别。其中，界面可视和媒体可视属于系统操作视图设计范畴，而内容可视则属于输出结果的视图设计范畴。因此，界面可视和媒体可视是基础，内容可视是目标。

3.1 档案系统界面可视。档案系统界面可视服务就是充分运用界面技术和感知技术，优化档案管理信息系统的可视化人机交互功能，为用户创造良好的视觉交互环境。

信息的输入、编辑、存储、检索、权限和维护是所有信息系统应有的功能，这些操作功能的执行均涉及人机交互界面问题。档案管理系统和网站除具备上述基本的系统操作功能之外，还应包括档案管理业务流程中档案的收集、整理、编目、鉴定、统计和利用等操作功能。围绕这些功能开展人机界面的视图设计，也是档案系统界面可视服务的基础性工作。

3.2 档案管理媒体可视。档案管理媒体包括实物媒体和信息媒体两大类。档案管理实物媒体是与档案及档案管理相关的实物或场地，包括档案库房、档案装具、保护设备、实物档案以及与设备档案、基建档案、城建档案等相联系的档案实物系列；档案信息媒体是承载档案信息的物质形态载体，包括照片与音像档案、磁介质档案、光学介质档案和纸质书面载体档案等。

对两类档案管理媒体的图形和图像化处理可以采用模拟、仿真、照相、录像、扫描、转换等加工方法进行。在档案管理系统中，对获得的两类档案管理媒体的图形图像进行界面化处理，并通过热区、焦点、链接等方式，均可达到增强管理系统的可视化交互功能的目的。

就目前的技术应用状况来看，实现档案管理媒体的可视服务具有一定的可行性，而且已经出现了少量的可视化档案库房、可视化设备档案、可视化实物档案的应用事例，尤其在城市建设项目档案、公路建设项目档案等与档案实物关系密切且经济和技术支撑实力较强的单位应用显著一些。虽然，媒体可视服务很大程度上属于人机交互界面可视性质，即仍属于系统操作层面的可视化，但相对于依赖系统提供的可视功能实现视图界面的操作来讲是一个不小的进步。

3.3 档案信息内容可视。相对于界面可视服务和媒体可视服务而言，档案内容可视服务是档案信息可视服务的目标，同时，也是档案可视服务开发与应用的难点。根据档案信息的特点，档案信息内容可视服务可以分为三种形态，即对档案信息资源中所包含的记录型、事实型和知识型进行可视化建模、渲染与呈现。

记录型主要是没有经过编辑与加工的档案的原始内容，是以件为单位反映立档单位职能工作活动面貌的材料。这些材料之间存在问题、作者、文种、时间、地区和通讯者等特征，同时，存在题名、责任者、保管期限等元数据信息和形成过程中产生的背景信息。

事实型主要是档案材料中所包含的客观问题确定性结论，如，人物、事物、事件、机构、年代、规格和方法等有关事实的原始记录，也包含相应的数据和数量关系。机构名录、组织沿革、大事记、基础数字汇集、原件与手册、档案专题汇编等档案编研成果均属这一类型。

知识型主要是档案信息内容知识化加工处理后转化而成的结构化信息形态，面向特定问题的分析和解决方案是其主要表现形式。这种结构化的信息形态存在知识元和语义关联的网络结构，形成的是基于档案内容的知识体系和系统。可视化知识服务就是面向用户的知识需求，对档案信息资源进行知识萃取并以视图方式传递给用户的服务过程。

4 档案信息可视服务系统构建的设想

从档案信息服务工程要求和信息技术发展应用的程度来看，档案信息可视服务中主观世界可视服务还存在技术和管理等方面的难度。因此，从人机交互可视服务和客观世界可视服务入手，构建档案信息可视服务系统具有基础性和可行性。但是，不能仅仅停留在界面可视的层面上，内容可视的基础研究还应同步开展。下面，就档案信息可视服务系统构建进行初步探讨。

档案可视服务系统由档案可视化收集、业务可视化管理、内容可视化组织、知识可视化挖掘和信息可视化利用等五个相互联系的子系统构成。

4.1 档案可视化收集系统。档案可视化收集系统包括档案在线可视化接收和档案信息可视化采集两项功能。档案可视化接收模块通过对网络在线移交系统的视图设计帮助档案管理人员按图索骥，完成在线移交和介质接收工作。

可视化采集功能可以利用可视化元搜索引擎技术采集具有档案价值的网络页面、图形、图像、音频、视频和文档信息以扩大档案信息收集的范围，满足档案服务功能拓展对档案信息资源需求。

4.2 业务可视化管理系统。一个完善的档案网络管理信息系统除了具备各种类型的档案材料管理功能之外，还应当具有收集、整理、编目、统计、编研、鉴定、销毁、备份、保管、保护和综合利用等档案业务管理的功能，也包括视频会议、收发文处理、组织结构管理、内部信息管理、通知公告管理、公共资源共享、远程文档管理和目标计划管理等行政办公功能。

在各项业务管理功能模块设计中加入视图辅助功能，如树形结构图、网络拓扑结构图、场景模拟图、分支控制图、地理地形图配合图标、箭头、图片等可构成风格独特的人机交互可视界面，便于管理人员的可视化操作与管理。

4.3 内容可视化组织系统。内容可视化组织包括档案信息特征可视化抽取、可视化存储和信息可视化描述等模块。档案信息资源中存在语义特征、结构特征、关系特征、利用特征、标引特征等特征，用相应的技术方法进行特征抽取，形成特征映射和视图模型并以数据库和数据仓库形式加以存储。

可视化存储是在信息存储操作过程中加入视图控制模块，如，方格图和色彩显示数据存储状态等，以增强存储过程的可视性。

可视化描述可以通过图形直接显示数据库和数据仓库中的信息，例如，利用盒状图，信息立方体，数据分布图表，曲线、曲面和连接图等形式可视化地显示信息对象的粒度、级别、属性和维度等特征[24]。

4.4 知识可视化挖掘系统。知识可视化挖掘可视通过知识挖掘工具和方法加以实现。这些工具和方法与可视化技术相结合可以实现关键字的关联、分类和聚类分析以及知识发现与信息评估过程的可视化，以视觉传达的形式呈现档案中的知识。

例如，数据挖掘过程的可视化中，通过图形的方式描述各种挖掘的过程，用户可以直观地观察数据抽取、清理、集成、预处理、挖掘、筛选、存取和输出的整个过程。可以参考的挖掘工具有本体可视化工具Protege和Kano，Web数据挖掘PageRank与Clever[25]，非结构化数据分析工具ClearForest、OminiViz和TEMIS，结构化数据分析工具Thomson Data、Analyzer、Aureka和Ominiviz[26]，网络社会关系可视化工具Prefuse以及网站链接分析可视化工具Touchgraph等[27]。

4.5 信息可视化利用系统。信息可视化利用主要以可视化的检索过程和检索结果实现。在信息检索操作过程中加入视图控制模块，将检索过程和处理结果加以动态显示。例如，利用三维立方体呈现检索结果分布等。检索结果可视信息输出模块中使用散列图、盒状图、决策树、孤立点、分布图和关联图等形式直观和多维度地显示信息和知识。通过可视化平台形象揭示信息之间的关联和更深层次的信息，方便用户在图形界面上直接对空间对象进行查询和分析或以视图的形式接受服务。

在国外,可视化检索上个世纪90年代开始研究，主要针对检索结果的可视化。这些研究利用图标位置示意图、信息相关度结构图、结果与需求偏好二维向量相关图等图示方法呈现检索结果[28]。

其中，二维可视化图形结构的检索系统Information Navigator，全文可视化检索TileBars，检索可视化平台Visual Net，空间距离和角度检索可视化DARE，文档与检索词间相似度的检索系统GUIDO [29]，检索式构造可视化系统工具AQUA和Multi surf等可以作为档案利用可视化的借鉴和参考或作为二次开发工具包使用。

5 结语

档案信息可视服务是档案信息服务工程的重要支撑和发展方向。本文针对档案信息可视服务问题仅进行了宏观层面的初步探讨，对可视化建模、降维可视化、多视图设计、特征认知模式、可视化系统融合与应用等方法与技术的应用研究还没有展开。档案信息可视化图形图像类型的评价与选择、档案信息可视化编程方法、档案文本数据挖掘技术实现、档案可视化检索技术应用、档案信息网络可视化分析设计以及虚拟现实与仿真技术在档案可视化系统中的应用等方面还需要进一步研究，这也是未来的努力方向。

目前，档案信息可视服务的研究和应用还没有全面开展起来，一些应用研究成果多集中在人机界面交互可视化层面，还没有针对档案信息内容可视化与服务开发的相对成熟的应用成果出现。但可以相信，随着信息可视化技术不断成熟和应用的深入，档案信息可视服务的理论和应用研究水平会逐渐提升，档案管理系统的人机界面友好性和信息与知识可视性服务功能也将不断增强。

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（作者单位：郑州航空工业管理学院信息科学学院 来稿日期：2012-04-20）