基于GIS的族谱空间信息查询与可视化研究

2015-03-29景海涛贾中星

测绘工程 2015年9期

周琳，景海涛，贾中星，李伟

（河南理工大学测绘与国土信息工程学院，河南焦作454003）

在中华民族五千多年的历史长河中，族谱文化作为一颗璀璨明珠，源远流长，博大精深。族谱，是一种以表谱形式记载一个以血缘关系为主体的家族世系繁衍的特殊图书体裁［1－3］。族谱是研究中国社会、历史、文化、经济及其变迁的重要资料，与方志、正史并列为中国史学的3大支柱［4］。

传统的族谱是珍贵的人文资料，对于研究历史学、民俗学、人口学和社会学，有其不可替代的独特功能［5－6］。但传统的族谱存在不易保存和不便查阅的缺点；目前家谱网站和软件系统还不能有效地挖掘族谱中蕴藏的时空、地域和文化等信息，家谱信息深层次的研究价值还未得到充分的开发与利用。因此如何将传统族谱空间信息化以及有效地挖掘族谱数据所隐含的空间信息，是GIS研究领域的一个重要方向［7］。

随着GIS技术的不断成熟，为族谱的信息化研究奠定基础，使族谱的空间化和可视化成为可能。以GIS技术为支撑，数字化存储、组织和管理一个家族的族谱数据［8］，选用一个地区的一段族谱关系，设计族谱GIS系统，构建动态可视化的族谱系统，实现族谱的信息、时空等关系的鲜明、形象、直观的表达；对族谱中信息进行发掘与整理，再现华夏五千年的文明脉络，对传承与发展民族文化和民族精神都具有重大的现实意义同时促进GIS社会化，使GIS更好为社会生活服务。

1 族谱空间数据库建立

1．1 数据分析

族谱从最早的镌刻于龟甲兽骨上，到后来的被皇家装订成册，奉为典范，族谱资料来源丰富多样，其来源主要有以下几种：图书馆、家谱研究会、个人私藏族谱等［10－11］。目前族谱的保留形式仍以纸质材料为主，需要对族谱信息进行数字化，其具体步骤如图1所示。

图1 族谱信息处理与分类

1．2 数据库设计与实现

数据库是根据数据结构来组织、存储和管理数据的仓库［12］，空间数据是GIS的重要组成部分之一，数据的编辑、存储和管理是通过空间数据库来完成的［13－14］。本文选取河南省遥感影像图作为基本地图数据源，获得可视化底图，分别应用Geo Data Base建立地图空间数据库和SQL Server数据库建立家族成员的基本信息表。

1）Geo DataBase是按照层次型的数据对象来组织地理数据这些数据对象包括对象类要素类和要素数据集［15－16］。建立的空间数据库如图2所示。

图2 族谱GIS Geo DataBase

2）家族成员基本信息存储于SQL Ser ver数据库中，其存储记录如图3所示。

图3 家庭成员数据库表

2 技术路线

本文通过采集地图数据作为家族起源、迁徙可视化底图，采集家庭成员信息作为族谱属性数据，开发族谱GIS系统。其主要技术路线如图4所示。

图4 研究技术路线图

3 族谱GIS系统开发

3．1 系统设计目标

研究基于GIS的族谱信息系统，其目的是为了整合已有的族谱数据，科学有效地管理族谱信息，充分展现族谱所表示的传承关系，使空间关系变得清晰。

系统设计目标为：①建立有关家族成员信息的数据库，将纸质族谱数字化；②开发族谱信息管理系统，通过系统有效地管理家族成员的各类信息；③通过关系查询，用户可以了解家族成员的基本信息，实现成员信息与地址要素匹配；④用户可以通过迁徙可视化功能了解该家族复杂的迁徙过程。

3．2 系统开发平台

为了提高族谱数据的录入编辑、查询、分析的效率，增强系统的灵活性和可维护性，本文以Arc－GIS Engine 9．3、Visual Studio2008、SQL Server为开发环境与平台，采用基于组件对象模型（COM）的开发方法设计与开发系统［17］。

4 族谱GIS系统实现

4．1 族谱GIS系统的功能概述

族谱GIS系统运用数据结构的知识和成员辈分信息，显示家庭成员间的层次化关系。系统主操作界面设计包括菜单栏、主菜单、地图及人物基本信息显示、世系表等，如图5所示。

系统实现的具体功能如图6所示。

图5 系统主界面

图6 系统功能

4．2 族谱系统的主要功能模块

基于GIS设计的族谱系统实现的功能模块有：系统登录、族谱简介、家族成员信息编辑、族谱查询和迁徙可视化等模块，本文仅以族谱查询和迁徙可视化功能模块作为重点加以介绍。

4．2．1 族谱查询

族谱查询是用户获取信息重要方式之一，通过该功能，用户可以迅速获取所需信息。族谱查询功能包括：按个人信息查询、按地理位置查询和按关系查询3种查询方式。

1按个人信息查询按个人信息查询是依据SQL数据库记录中某一个字段来查询家族成员。用户可以通过输入查询条件、查询模式、关键字进行查询，输入三个条件后，根据SQL查询语句调用数据库，获取满足条件的信息。该功能也可进行模糊查询。

2）按地理查询。按地理查询是将地理空间位置与家族成员信息关联起来，通过地理查询，获取家庭成员信息。用户可以点击地理查询，获取所需要素的地理信息再连接到成员数据库中查询获得家庭成员信息。

3）按关系查询。按关系查询是已知某家庭成员及其亲属关系，查询其他相关的家庭成员的信息。本系统实现的主要亲属关系包括祖父、父母、子女、孙子等关系。在世系表中选择一个成员，点击该按钮后出现如图7所示的对话框，查询后面的文本框中自动出现选择成员的姓名，在直系亲属中选择查询。

图7 关系查询对话框

4．2．2 迁徙可视化

空间数据可视化是指运用计算机图形学和图像处理技术，将数据转换成可以在屏幕上显示出来的图形或图像［18－20］。迁徙过程关乎一个家族的发展，同时对文化融合起到一定的推动作用。族谱数据的可视化是以迁徙可视化体现出来。迁徙可视化是把复杂的迁徙历史过程在地图上以箭头的形式显示出来，将一个家族的迁徙史用可视的、直观的图像表示出来。系统将迁徙可视化分为：按空间位置可视化、按年代可视化和按关系可视化3种可视化方式［21－22］。

1）按空间位置迁徙可视化［23］。按空间位置可视化是把所有发生过变迁的家族成员的迁徙路径在地图上显示出来。用户可以在要素类中查询所需每一个成员的出生地和现居地的信息，并获得成员迁徙起止点的坐标，系统自动找出坐标不一致的成员，在地图上绘制并显示迁徙路线。结果如图8所示。

图8 迁徙路线

2按关系迁徙可视化按关系可视化是在按空间位置可视化的基础上，利用关系查询功能找出被查询者的直系亲属，并显示其直系血亲的迁徙过程。用户可以通过关系查询功能输入被查询者的信息（例如姓名），然后通过按关系可视化功能，得到该成员直系亲属四代（祖父母、父母、子女）以内的迁徙路径，并在地图上显示出来，如图9所示。

3按年代迁徙可视化在不同的历史时期迁徙是不可避免的，按年代迁徙可视化是指在一定的时期内，筛选出符合要求的成员，在按空间位置迁徙可视化显示出来。例如：在19世纪到20世纪这一百年中，查询张某的直系亲属迁徙情况，系统根据其坐标的变化，绘制出迁徙路线，并在地图上显示出来，如图10所示。

图9 按关系迁徙路线可视化结果

图10 按年代迁徙路线可视化结果

5 结束语

本文从满足族谱多方位研究需求的角度出发，以家族成员的世系关系和迁徙信息为研究对象，以实现族谱信息管理、查询和可视化为目标，开发族谱GIS系统。该系统主要研究成果有：1）建立家族个人信息数据库，实现数据库和地图交互访问，使族谱信息清晰显示；2）通过查询，获取人物信息及相关的地理信息；实现族谱录入的信息化，通过关系查询展示家族成员的辈分关系；3）通过迁徙可视化功能模块，实现迁徙信息的可视化。本文将GIS技术方法应用于族谱空间信息查询与可视化研究中，帮助人们获取家庭成员信息，了解家族的变迁史，给史学家解释历史现象提供参考，也为研究华夏文明的历史发展提供一个独特视角。

［1］陈旻．华夏家谱GIS建设关键技术研究［D］．南京：南京师范大学，2009．

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