中国传统星空资源的WWT集成与共享*

万望辉，崔辰州，乔翠兰，樊东卫，米琳莹，齐　锐，万昊宜

(1. 武汉科学技术馆，湖北 武汉　430010；2. 中国科学院国家天文台，北京　100101； 3. 华中师范大学，湖北 武汉 430079；4. 北京市科学技术研究院，北京　100089)

天文学已经进入数据密集型和数据驱动的时代。有效利用天文科学数据资源，将其集成并推动数据资源与优质学习资源的开放共享，对弘扬传统文化有积极的意义和重要价值。

在大数据时代，中国传统文化的保护和传承是一个非常值得研究的课题，特别是被誉为世界文化瑰宝的中国传统星空体系。我国大部分人对西方星座的 “天蝎”、 “猎户” 耳熟能详，却很少有人知道 “三垣二十八宿”。一方面由于受西方星座文化体系的冲击，另一方面因为中国古代星空版本众多，谬误频现又深奥难懂，导致中国古代星空没有得到合理的开发和传承。至今中国古星空文化大部分的资料还是以纸质的方式存在，部分资源甚至处于濒危状态，如不及时抢救则有失传的危险。如何有效利用信息技术保护并传播我国传统星空文化是天文学家和教育家面临的新挑战。

本文运用现代天文学观测数据和可视化手段，首次以万维天文望远镜(World Wide Telescope, WWT)*http://worldwidetelescope.org/为平台，融合 《漫步中国星空》[1]一书恢复的中国宋代传统星空原貌数据、现代HR星表*http://cdsarc.u-strasbg.fr/viz-bin/Cat?V/50和史密森天文台星表*http://cdsarc.u-strasbg.fr/viz-bin/Cat?I/131A数据，同时将徐刚先生所绘的生动、形象的中国古代传统星官艺术图案巧妙地整合在万维天文望远镜的环境中，以数字化形式呈现宋代星象，并开发成可供公众自主学习和研究的优质数字化资源，向全社会开放共享，推动科技与教育的双轮驱动。

1　中国传统星空数据资源

《漫步中国星空》一书的作者以潘鼐先生汇集的皇祐星表为骨架，参照文献，对比近代星图，整理出一套皇祐星官数据，全天三垣二十八宿，共计星官283个，恒星1 464颗。

为了让公众更好地了解和认识中国传统星官深厚的文化底蕴，徐刚先生从2007年开始着手设计中国传统星官的图案，以填补中国图案式星图的空白，第1次为世人完整呈现了一个恢宏壮阔的 “天上人间”。

2　基于万维天文望远镜平台集成中国传统星空数据资源

2.1　万维天文望远镜的概述

中国虚拟天文台(China-VO)*http://www.china-vo.org依托中国科学院国家天文台雄厚的科研和技术实力，多年来一直致力于以万维天文望远镜数据可视化环境为平台，开展数据驱动的教育和科学传播工作。

相比其他天文软件，万维天文望远镜有以下几方面的优势：

(1)基于海量真实的天文数据。万维天文望远镜将全球众多大型天文台上百TB的海量数据资源融合成一个无缝的数字宇宙，并通过极富创新性的数据可视化方式呈现给公众。

(2)简易方便的漫游创作功能，互动性和探究性强。教师可以制作漫游课件进行教学，学生可以创作宇宙漫游与别人分享[2]。

(3)拥有众多多波段数据资源。除了可见光波段的星空景象，在万维天文望远镜中还可以领略红外、紫外、射电、X射线、γ射线等电磁波段的星空景象。

(4)多样化的操作和互动手段。如安装ASCOM控制软件，可以实现万维天文望远镜与天文望远镜的互动；连接Oculus Rift，可以体验三维立体宇宙。同时还可以与Xbox、Kinect等先进设备完美兼容。

2.2　传统星空数据资源可视化

万维天文望远镜的Excel插件*http://communities.worldwidetelescope.org/功能非常强大，通过插件可以可视化按照既定标准分析、处理的数据，从而生动形象地展示天文、地理等现象。作者利用万维天文望远镜完整、全面地可视化中国古代星空数据，包括1 464颗恒星的星等和光谱型、283个星官的星官连线、341个星官名称以及近100个星官图案。

(1)星点可视化。利用Excel将恒星的星等、光谱型与恒星在天球的坐标一一对应，通过Excel插件导入万维天文望远镜中，用不同大小和颜色的光点表示各个恒星的星等和光谱型。部分数据如图1。

(2)可视化星官连线。借助 《漫步中国星空》 一书了解各个星官的连线情况，并利用Excel的Linestring函数将各个恒星在天球上的坐标与连线标准一一对应，再使用Excel插件导入万维天文望远镜中。其中 【北极】、【四辅】 及 【勾陈】 星官的连线如图2。

图1可视化恒星星等和光谱型
Fig.1Visualization of stellar catalog

图2可视化星官的连线
Fig.2Visualization of asterism figures

(3)显示星官名称。在万维天文望远镜中可视化中文文字，需借助万维天文望远镜的图层功能。将各颗恒星或者星官在天球上的坐标数据与名称在Excel中利用Text函数一一对应，然后将数据导入万维天文望远镜中，效果如图3。

(4)可视化星官图案。添加星官图案时，采取万维天文望远镜自定义的 “wtml文件” 载入，添加 “车府” 图案如图4。近100个星官图案全部集成在万维天文望远镜中保存为 “chineseheaven.wtml” 文件。

图3可视化星官名称
Fig.3Display of asterism names

图4可视化星官图案
Fig.4Visualization of asterism pictures

2.3　资源开放共享

天文数据资源的集成和数据资源开放共享，对天文学研究和教育普及至关重要[3]。为了进一步促进资源的开放共享，将上述这4个数据层利用万维天文望远镜的 “新建图层组” 功能整合为 “Chineseheaven.wwtl” 文件(“wwtl”是万维天文望远镜自定义的图层组文件格式)。文件通过万维天文望远镜北京社区网站*http://wwt.china-vo.org/向全社会开放，用户可自行下载，用于科研或者教学科普。同时，用户可以在万维天文望远镜的 “社区” 中添加 “万维天文望远镜北京社区” 找到 “中国星空” 的资源，如图5。

图5万维天文望远镜北京社区中的 “中国星空” 资源
Fig.5Chinese Traditional Star Resourcesat WWT Community Beijing

3　结　论

利用万维天文望远镜集成中国传统星空数据资源，具有非常重要的意义。

(1)利用万维天文望远镜以图文并茂的方式展示中国传统星空文化，增强资源的真实感和表现力[4]。中国古星图几乎是清一色的星点连线和文字，星官多而零散，仅仅通过板书或口授难以直观地领会其意义。借助万维天文望远镜先进的可视化技术，将中国星空数据与星官图案融为一体，增强了中国传统星空的可展示性，可帮助观众更好地理解中国传统文化。利用这些数据资源创作漫游—— 《漫步中国星空之紫微垣》，荣获第二届 “共享杯” 全国大学生科技资源共享服务创新大赛一等奖。在漫游中作者巧妙地展示紫微垣的 【华盖】、【杠】、【五帝内座】、【天厨】、【天棓】 等星官的连线和图案，如图6，直观形象地展示中国传统星空文化，激发公众积极主动了解中国传统星空文化的兴趣。

(2)利用万维天文望远镜在教学方面的互动性，教师和学生以人机对话的方式创作宇宙漫游学习中国传统星空文化，增强资源的探究性。同时提高学生的实践能力和探究潜能，促进中国传统星空文化在中小学及高校中传播。利用万维天文望远镜的漫游制作功能转换传播方式，变静为动，变抽象为具体，变平面为立体，变部分为全景，变模拟为真实，取得更佳的学习效果。如在漫游中将紫微垣的部分星官与 《步天歌》 一一对应(如图7)，有句有图，言下见象，边读 《步天歌》，边认星官，在不知不觉中认识了全天星空。

图6用万维天文望远镜实现中国星官连线 与星官图案的融合

Fig.6Integration of the figures and pictures of asterisms

图7用万维天文望远镜将紫微垣的星官与 《步天歌》 一一对应

Fig.7Matching the asterisms of Purple Forbidden enclosure with Song of Pacing the Heavens

(3)促进中国传统星空文化的大众性。通过万维天文望远镜集成的数字化教育资源，所有公众均可以网络获取并使用，让以往只有天文学家才能问津的顶级专业天文资源走近了每一个普通公众。

(4)将无声的纸质资源转换为有声的可即时传播的数字化资源，促进中国传统星空文化的传播和传承。将 《漫步中国星空之紫微垣》 漫游节目转换成不依赖万维天文望远镜环境就可供大众分享学习的视频，通过微博、微信、论坛等社交媒体传播，收到良好的效果。

(5)促进中国传统星空文化与西方星座文化的融合，增强不同文化的共赏性、渗透性和融合性。万维天文望远镜中含有丰富的天文数据资源，可以很方便地将这些资源进行整合利用，实现古今对比、中西对比，形象直观地比较两种星空文化的差异，促进中西方文化的交流，提高中国传统星空文化的生命力。

总之，利用万维天文望远镜平台集成中国传统星空数据资源，有利于保护、继承、传播和弘扬中国古星空文化，让更多的人了解中国古天文的辉煌成就；有利于中国古星空数据与现代天文学科学观测结果的融合，实现古今对比，促进中西文化交流；将中国传统星空文化数据加工成可供科学家、教师、学生自主学习的教育资源，使中国古星空中蕴含的深厚文化和科学信息得以传播、开发和信息化利用，体现了科学、文化、艺术、技术的深度结合。

4　展　望

中国有着悠久的历史和灿烂的文化，大量的中国传统文化逐渐地深入到中华民族的生命和血液里，成为中国特色的文化基因。在大数据时代，为继承和发展中国传统文化的特色，先进的信息技术有着义不容辞的责任。有效利用信息技术和新生的传播手段将中国传统文化资源数字化，将单一的、静态的文字传播形式转换为生动的多媒体传播方式，充分挖掘其现代意义。传承中国传统文化的精髓，促进中西文化的交流和融合，延展中国传统文化的生命力，期待中华文明再次引领世界文化潮流。

致谢：感谢中国虚拟天文台和中国天文数据中心提供的数据资源和技术支持。感谢国家天文台-阿里云天文大数据联合研究中心对本项工作的支持。感谢徐刚老师所绘的生动形象的中国古代传统星官艺术图案。

参考文献：

[1]齐锐, 万昊宜. 漫步中国星空[M]. 北京: 科学普及出版社, 2014.

[2]乔翠兰, 崔辰州, 郑小平, 等. 基于真实数据的天文教学实践探索[J]. 大学物理, 2013, 32(6): 48-51.

Qiao Cuilan, Cui Chenzhou, Zheng Xiaoping, et al. Practice and research on astronomy teaching and learning based on real data[J]. College Physics, 2013, 32(6): 48-51.

[3]万望辉, 崔辰州, 乔翠兰, 等. 天文观测数据开放共享政策与策略分析研究[J]. 天文研究与技术, 2015, 12(3): 364-373.

Wan Wanghui, Cui Chenzhou, Qiao Chuilian, et al. A study of policies and approaches of open access of astronomical observational data[J]. Astronomical Research & Technology, 2015, 12(3): 364-373.

[4]张春玲. 利用多媒体技术提高整体教学效率与效果的研究[D]. 南昌: 南昌大学, 2007.