基于交互地图的城域图书馆数据可视化平台建设

付跃安

近年地理信息系统(GIS)作为重要的信息技术，在智慧城市建设中得到广泛应用。利用地理信息系统可以实现对数据的可视化展示，满足数据呈现和分析需要。2005年，谷歌开放地图编程接口，允许用户将个人感兴趣的数据标注在谷歌地图上，以Mashup建立个人地图，降低了机构和个人绘制主题地图的门槛，推动了地理信息系统的应用。2017年5月，第二届“北京大学数字人文论坛”提出地理信息系统已成为处理和操控时空数据最有力的工具之一[1]。随着信息技术发展，人们在地理信息系统基础上提出交互地图(Interactive Map)概念，与传统只提供查看功能的静态地图不同，交互地图可以为用户提供丰富的数据查询和分析功能。在图书馆建设和服务中，交互地图能发挥重要作用，特别是在公共图书馆服务体系建设中，交互地图对优化和推动城域图书馆事业发展，提高公共资源的使用效益，更好满足市民对文化的需求等方面均能发挥积极作用。为促进交互地图在城域图书馆事业中的应用，本文采用案例分析法和模型构建法，借鉴其他行业经验，构建城域图书馆交互地图平台模型，探讨城域图书馆交互地图在地区图书馆建设中的应用价值。

1 交互地图释义及应用

关于交互地图，目前没有统一的定义。制图服务网站MapsAlive 将交互地图定义为有“热点”的地图[2]。所谓“热点”，指地图上的特定区域或标志，当鼠标滑过、点击、释放“热点”时，“热点”发生反应，并提供相应信息或服务。“热点”的形成与交互地图对地图与数据的处理方式有关。在交互地图中，属性数据与地图数据分开保管，属性数据采用矢量形式，由系统或用户从数据仓储中选择并建立数据集，再由地图服务器将这些数据定位到地图上，借助系统提供的交互功能实现用户与数据的互动。MapsAlive的定义强调交互地图的核心功能，但交互地图的交互可以有更丰富的内容，包括从数据到地图的交互以及从地图到数据的交互。因此，交互地图是对地图数据与属性数据采用分层保管，并能提供热点操作、数据筛选与地图控制等多种交互功能的电子地图。

与静态地图相比，交互地图具有多方面优点。第一，时效性强。由于采用独立的数据库管理属性数据，交互地图的数据可以实现实时更新，能同步定位到地图，确保地图数据的时效性。第二，具有较强的容纳力。由于版面空间限制，静态地图所能展示的数据有限，但交互地图展示能力大幅提升，用户可以对地图进行多个层级的放大，每放大一次，系统都可以获得为地图添加更多数据的空间，并通过热点为用户链接丰富的外部信息。第三，可实现个性化制图。在静态地图中，用户只能从制图者事前建立的主题地图中选择，但在交互地图中，用户能依据系统提供的数据查询功能形成自己的数据集，生成符合个人需要的主题地图。

近年交互地图在各行各业得到应用。例如在灾害事件发生后，利用交互地图可以及时展示事件影响所及和各地的应对情况，能满足民众的知情权，提高防灾控灾效率。2011 年3 月11 日，里氏9.0 级大地震导致日本福岛第一核电站泄露，为了让民众及时了解核泄露对日本各地的影响，一些机构建立交互地图，从不同角度展示核辐射的波及范围[3]。每年流感季，美国Flu Near You、Everyday Health等网站采用交互地图展示美国各地的流感暴发情况，方便市民做好防护。2020年初全球突发新冠肺炎，为了让民众及时了解病毒的传播和诊治情况，多个机构建立新冠肺炎交互地图，实时播报新冠肺炎数据，百度建立的新冠肺炎交互地图成为国内民众了解疫情的重要窗口。交互地图在对人口统计信息的展示上也能发挥重要作用，如censusviewer.com网站就借助微软Bing地图，利用美国人口统计局最近4次人口调查数据制作人口数据地图查看器。将交互地图引入社交软件，也能提高社交软件对用户数据的展示力。2017 年6 月社交软件Snapchat引入交互地图，将用户生成的社交数据以云图方式显示在地图上，方便用户从地域角度了解好友关注，发现目标社区的用户兴趣和该社区的动态[4]。

将交互地图引入图书馆，建立基于地图的信息展示和数据可视化平台引起图书馆界的重视。由哈佛大学主持建设的美国公共数字图书馆于2013年开放，平台曾依据馆所位置将资源贡献机构标注在地图上，用户点击馆所标志，该馆馆藏就会被显示出来，但该平台后来撤销了交互地图功能。于2009年启用的世界数字图书馆也于近年在平台中嵌入交互地图，该地图基于Javascript 设计，由Natural Earth 提供地理数据[5]，主题包括“世界历史”“中国书籍、手稿、地图和印刷品”“欧洲的泥金装饰手抄本”“美国历史”，地图以文献涉及的地区元素为文献定位依据，同时提供检索结果的地图定位服务，读者在检索系统中输入关键词，在结果页选择“地图”按钮，相关结果就会出现在地图上。一些提供在线地区照片服务的机构也在平台中嵌入地图，依据拍摄地提供照片导航，如威斯康星历史航拍图像发现系统(Wisconsin Historic Aerial Image Finder)、航拍图像——佛罗里达(Aerial Photography：Florida)、明尼苏达在线历史航拍图像等(Historical Aerial Photographs Online)[6]。在国内，不少图书馆基于交互地图开发特色功能。上海图书馆中国家谱知识服务平台基于高德地图建设“时空浏览”栏目，读者拖动时间轴，可以查看不同时期的家谱在全国的分布，平台还提供检索定位功能，并提供“地图划圈浏览”[7]。北京大学图书馆的“秘籍琳琅——北京大学数字图书馆古文献资源库”在拓片检索中依据原器物的出土或刻立地提供了数据定位功能，也能按照用户在地图上划出的区域进行数据查询[8]。中国国家数字图书馆对地方文献的展示、中南民族大学的唐宋文学编年地图、华东师范大学图书馆的方志数据库、复旦大学历史地理研究中心的丝绸之路精准复原与地理信息系统等都应用到了交互地图。

尽管交互地图在图书馆中有了较多应用，但上述应用多为基于单馆的应用场景，是图书馆为揭示本馆资源和服务所开发的功能，少量涉及多馆的应用也只是对文献(主要是地方文献)归属地所做的揭示。随着公共文化服务体系的推进，建成覆盖全体、普遍均等的公共图书馆服务体系成为许多城市图书馆事业发展的重点，与单体图书馆相比，面向全城的图书馆事业发展思路对地域的考量更多，这为交互地图的应用提供了广阔的前景。目前，交互地图在城域图书馆事业发展中的应用较为有限，图书馆界可通过建立专门的城域图书馆数据交互地图平台，发挥交互地图在促进本地图书馆事业均衡化发展、为民众提供更为便捷和丰富的资源与服务等方面的优势。

2 基于交互地图的城域图书馆数据可视化平台建设

2.1 平台搭建

借助GIS技术促进城域图书馆建设受到一些学者关注。1990年代，Koontz C将地图应用到图书馆的选址研究上，通过地图标注的方法分析图书馆所在地区的人口密度，进而确定馆舍的最佳地理位置[9]。Franc J. Zakrajšek等采用代理模型，将图书馆总馆、图书馆分馆、移动图书馆服务点与潜在用户分别作为代理，以斯洛文尼亚公共图书馆体系为对象，借助空间分布考察它们之间的互动关系，为优化图书馆服务网络提出了建议[10]。这些研究虽然对城域图书馆发展具有积极的意义，但仅为短期研究项目，无法使决策者随时了解城域图书馆的建设状况，也无法为市民提供基于GIS的本地图书馆服务，因此在城域图书馆事业建设中，为充分发挥GIS的优势，需要建设城域图书馆数据交互地图平台，使城域图书馆对GIS的应用常态化。目前许多地区都已围绕本地图书馆事业建成了单一或综合功能的体系化平台，如联合目录检索系统、数字图书馆服务平台等，可以将交互地图嵌入这一平台，在数据界面增加基于GIS技术的可视化展示和操作功能。但为了更好地发挥交互地图的功能，有条件的地区还是需要建设独立的交互地图数据平台，或将这一平台作为独立的模块嵌入到城域图书馆平台中。

城域图书馆交互地图平台需要从不同图书馆数据库中采集数据，通过统一的界面为用户(含决策者、馆员与读者)提供服务。该平台不仅是一个跨库系统，同时是一个跨机构系统。平台的数据采集和可视化过程见图1。平台首先要从构成城域图书馆整体的各图书馆的异构数据库中采集需要可视化的数据，被采集的数据被统一存放到平台元数据仓储中进行清洗和转换。为实现可视化目标，所采集的数据至少应包括两项：属性数据与空间数据，其中属性数据是可视化的对象数据，空间数据是地图系统定位属性数据的依据。在城域图书馆建设中，除了要对城域图书馆事业整体进行了解外，还要对比不同图书馆的建设和服务情况，因此在采集上述两项数据的基础上有必要采集数据的来源信息。例如，针对借阅行为，一方面要采集与借阅有关的数据，如借阅数量、借阅时间等；另一方面还要采集与借阅有关的空间数据，如读者地址或借阅发生地等，同时还应采集数据的来源馆信息。在数据采集和整理后，平台按照可视化目标对上述数据进行关联，必要时还要与源信息建立链接，然后按照地图数据的要求对定位数据进行经纬度转换(Geocoder)和生成地图数据的坐标参数，之后再将有关数据与地图数据合并，就可以生成不同主题的交互地图，实现用户与数据、用户与地图的交互。

在交互地图平台构建过程中，地图模块的建设是关键。目前市面上有许多成熟的第三方地图数据，如谷歌地图、百度地图、高德地图、雅虎地图、微软Bing地图、搜狗地图，均提供数据接口，允许用户将本地数据导入，并能将生成的交互地图嵌入本地界面。例如，网站开发者只需要向谷歌申请一个API 密钥，将该密钥写入HTML代码中，然后依据要求上传数据，就可以将包含了属性数据的谷歌地图嵌入本地页面[11]。在交互地图构建过程中，可以使用地图平台既有的功能和设计，也可以进行定制开发，比如censusviewer.com交互地图就是对Bing地图进行定制开发后建立的。有一些专门的公司或产品提供定制化交互地图搭建服务，如MapsAlive、AltaMap、BeyondGeo。大部分交互地图提供JavaScript API、静态地图API、地点检索API、地理/逆地理API、路径规划API等功能，部分地图提供特色功能，如百度地图、腾讯地图提供了街景图像API；百度地图、谷歌地图和Bing地图提供了批量算路(RouteMatrix)功能[12]。图书馆可根据不同地图所具备的功能做出选择。根据属性数据的存放位置可以将地图数据划分为云地图数据与本地化地图数据两种，前者需要将属性数据上传到第三方地图服务器中，后者则将属性数据保存在本地。云地图数据的可视化实现相对简单，对建设单位的技术要求不高，但本地化地图数据则有利于实现个性化定制。

2.2 定位数据及交互地图类型

在城域图书馆建设中，可以用来对属性数据进行定位的数据主要有3类：读者位置、图书馆位置及与图书有关的位置，分别能生成不同的交互地图。读者位置包括读者办证时提交的地址数据、读者登录网站或数据库的IP地址及读者的实时位置(GPS)等，可生成的交互地图包括办证用户来源分布图、外借文献分布图、活动参与读者来源图、OPAC查询分布图、网站或数据库使用分布图等。图书馆位置指图书馆及服务点所在的地址。利用图书馆位置，可以生成图书馆布点图、图书馆资源分布图、图书馆服务分布图、ATM分布图、汽车图书馆停靠图等。与图书有关的位置主要指与图书本身有关或图书内容中的地理元素，如照片的拍摄地、图书的著述地或出版地、图书中的地点要素、作者的出生地等，可生成反映不同地域要素的交互地图，这在数字人文中应用较多。

2.3 交互功能设置

只有在系统与用户之间建立起丰富的交互手段，才能发挥交互地图的各项功能。通常情况下，交互地图应能允许用户选择数据定制地图，并提供从地图到数据的获取和探究，以及提供用户对地图本身的操作。第一，数据选择能帮助用户创建自己的数据集，建立个性化地图。比如Censusviewer.com就提供了良好的数据选择功能。针对数次人口普查，Censusviewer.com提供年龄、性别、民族、选区、郡县等数据筛选标准，每个标准下又细分为多个筛选条件，读者可选择单一条件，也可以选择多个条件，符合条件的数据将被显示在界面左侧的地图上。数据选择功能可有效提高交互地图对用户的有用性。例如，城域图书馆布点图若能提供基于开放时间的筛选条件，用户就可以选择只显示开放时间符合自己要求的服务点。在图书馆服务中，有时用户需要将数据精确到单一主题甚至个体文献，因此图书馆交互地图的数据选择功能还应能提供检索服务，实现检索定位，如世界数字图书馆、中国家谱知识服务平台。第二，基于地图的数据获取和探究提高了地图对读者的有用性。基于地图的数据获取指POI(Point of Interest)检索，即通过对地图的操作获取符合条件的数据，包括周边检索、区域检索、城市内检索与POI 详细信息检索[12]。Censusviewer.com的画圈与绘制多边型功能、中国家谱知识平台的“地图划圈浏览”功能均能让用户自由选择区域并获取该区域的数据，Censusviewer.com的自定义区域还可以作为独立的筛选层保存，用于对不同类型、但属于同一区域的数据进行选择，方便用户了解特定范围内的不同数据并进行对比。基于地图的数据探究指在地图系统的协助下，用户对所获取的数据之间的关系进行多角度探索，如通过路径计算获取到达目的地的最佳路线。不过由于功能局限，平台不可能设置多种算法对数据之间的关系进行揭示，因此平台应提供数据接口，允许研究人员按照自己的方法对数据关系进行二次挖掘，深入了解数据之间的关联特点。第三，地图操作指对地图本身的操作，如标志符号及颜色和显示方式的选择、区域划分方式的选择、地图版本的选择等。在数字人文研究中，由于地理数据不足，一些系统利用当代地图显示历史数据[13]，不方便用户使用，但北京大学图书馆的“秘籍琳琅——北京大学数字图书馆古文献资源库”就为用户提供了多个朝代的历史地图进行选择。

3 交互地图在城域图书馆建设中的应用价值

3.1 提高图书馆布点的合理性

城域图书馆建设的一个基本要求就是通过合理布点，实现服务均等化。如何有效布点才能充分满足用户需要，避免服务盲点，并实现物尽其用，一直是业界探讨的热点。将图书馆资源和服务数据做成交互地图并允许用户对数据进行操作，有助于决策者更好地了解本区域图书馆建设和服务情况，挑选和调整图书馆布局，从而提高布点的合理性。ESRI公司利用GIS技术为图书馆设计了“图书馆决策”(Library Decision)软件，能将图书馆的数据与相邻社区的地理位置信息和人口统计信息对比，以便决策者了解某一区域内的读者类型和需求特点，并借以规划和布局图书馆分布、馆藏类型等[14]。对希望建成15分钟或20分钟阅读圈的城市图书馆，可以将图书馆服务点直接呈现于地图上，以15分钟或20分钟的步行距离为半径，通过在地图上划圈的方式就能方便地判断出哪些区域布点不足。对于以服务人口作为布点和选址依据的城市图书馆，对比城市人口分布图和图书馆布点图，在地图上选定区域后，以该区域的人口和图书馆服务点数为参数进行计算，能判断出布点相对人口的不足之处。对于以阅读需求作为布点依据的城市图书馆，利用图书借阅分布图，可以了解各地居民对图书馆的需求量，并结合图书馆的布局情况确定相应地区的服务点配置。例如，如果某地区居民的借阅量较大，其中有较大比例的借阅来自距离较远的大型图书馆，说明该地区的图书馆无法满足本地居民需求，居民需要从距离较远的图书馆获取资源，如果在短期内不具备在当地建设较大图书馆的条件，就可以适当增加服务点，以提高当地图书馆的服务能力。

3.2 提高资源和服务配置的科学性

城域图书馆建设应考虑资源和服务配置的均衡性。利用交互地图的区域数据获取功能，选择某一区域，借助该区域的人口分布图和资源分布图分别获得同一区域的人口和资源总量，就可以计算出该区域的资源配置情况，评价该地区人均资源是否满足国际、国内或当地政府有关人均资源配置的要求，发现资源建设的薄弱之处并加强投入。也可以借助对不同地区借阅量和馆藏配置的分析，寻找借阅量大但当地资源配置不足的地区，适当加强对该地区的资源投入。同时城域图书馆建设还要考虑资源方向与当地用户需求相匹配，所提供的服务能满足本地用户需求。借助服务数据分布图，如OPAC查询来源图、借阅分布图等，决策者可以对不同区域用户的需求特点和对图书馆的使用情况进行分析，从而为配置资源和服务提供参考，特别是OPAC查询分布，能减少现有资源对用户使用的影响，较为真实地反映用户的需求特点。决策者还可以依据大型图书馆或全城图书馆的读者需求分布，加强对需求集中区域的资源和服务的调整，甚至在当地建立主题图书馆，以满足居民就地获取所需资源和服务的目的。采购员在采购时则可以从全城使用数据中了解本地用户对特定文献的需求情况，或借助图书馆资源定位图了解毗邻图书馆对特定文献的收藏情况，从而做出采或不采的决定。

3.3 促进基于地域的读者研究

一直以来，图书馆就将读者研究置于重要位置，交互地图能为读者研究提供有力工具。例如俄亥俄州立大学图书馆利用馆际互借数据，借助可视化工具Tableau，对各数据维度之间的关系进行了揭示，其中利用Tableau的地理趋势分析功能创建了不同地区馆藏流通的交互地图，帮助馆员了解馆藏流通的细节，发现需要关注的重点区域、资源类型、资源流向等[15]。基于交互地图的读者研究可以采用多种方法，仅借助数据的可视化呈现就能发现读者需求和行为方面的一些特点。例如，选择某一主题，将借过该主题图书的读者的位置显示在地图上，可以使馆员了解对这一主题有需求的用户的分布情况。再如，可以将读者向OPAC提交的关键词以云图方式显示在交互地图上，借助时间、主题等筛选条件了解不同地区用户的需求情况及变化趋势，若某地区最近一段时期内搜索量突然增加，且聚焦在某个主题，说明该地区最近发生了与该主题有关的事件，民众急需了解有关信息和知识。在上述公共图书馆布点与资源、服务配置的讨论中均提到了将人口分布图、借阅图与图书馆布点图、馆藏分布图等进行对比，这应用到了GIS研究中的空间数据叠合分析法，即在同一个空间参照系统下，将同一区域内两个或两个以上地理对象的数据叠合，以建立地理对象之间的空间对应关系[16]。除上述研究方法外，还可以采用第三方研究工具，对数据之间的聚合和关联趋势进行深入挖掘。Dimitri Gagliardi等人基于市民对意大利米兰市的城市建设评价和反馈数据，构建了一个交互地图，作者利用冯洛诺伊图(Voronoi)对绘制在地图上的数据点进行聚合分析，对评价数据进行模式构建[17]，在交互地图基础上实现了进一步分析。

3.4 提供服务和资源导航

运用交互地图，平台可以根据用户需求，将有关图书馆及服务点展示在地图上，便于读者寻找到离自己最近或最容易到达的点，实现导航功能，具体包括：第一，提供图书馆导航。即将图书馆及其服务点、ATM点、汽车图书馆停靠点等显示在地图上，读者就近选择图书馆或服务点并接受服务。广州市数字图书馆在“图书馆之城”专题网站中利用百度地图建立了全市通借通还服务点分布图，以不同标志区分分馆、汽车图书馆停靠点与ATM服务点，点击标志，读者可以查看包括名称、地址、电话、开馆时间等的信息，方便读者就近选择服务点。第二，提供服务导航。以活动为例，可在城域图书馆交互地图中对全市图书馆的活动信息进行汇总，提供类型、品牌、对象、时间等的筛选条件，将筛选结果按举办地显示在交互地图上，数据标志同时链接到与活动有关的信息和服务，方便读者就近参加活动。第三，提供资源定位。当读者检索到某本书时，系统不仅以列表方式显示该书的“所在馆”信息，而且能将图书所在馆的位置呈现于地图上，方便读者前往最近的图书馆。深圳图书馆之城的联合目录即提供了地图定位功能，点击搜索结果中图书详细信息页的“查看地图”，有关图书在整个深圳地区图书馆的收藏情况就会一览无余地呈现在地图上。交互地图的导航功能若能结合路线计算，根据目标地与用户所在地推荐线路，将会更加方便读者。

3.5 加强对地方文献的揭示

地方文献是公共图书馆的一项重要资源，一般较大的公共图书馆都建有地方文献室，中小型图书馆则设有专架。地方文献涉及多种类型，如古籍、手稿、地图、家谱、地方志、拓片、人物传记、年鉴、地情资料等，其中不少与地理位置有关，如地图、图片、拓片、家谱、与地点有关的书籍等，交互地图为揭示地方文献提供了良好媒介。可以将当地不同机构、涉及同一地点的文献集中揭示，当读者在地图中选择某一地点时，有关这一地点的文献就能得到统一揭示，方便读者一站获取与这一地点有关的所有本地资料。南京大学“南京保卫战”专题数据库以上海至南京沿线的卫星图为底层地图，在南京保卫战涉及的关键节点上进行标注并添加说明，其中说明项包括当地馆藏历史文献数字化资源、当地馆藏OPAC资源及其他网络多媒体资源，方便读者通过地图获得多种来源的资料[18]。另外，还可以对地方文献中与地点有关的信息进行挖掘，通过交互地图揭示文献的深度关联，如李文化等人对南海渔民创作的民间“航海指导手册”——更路薄中反映的航路、岛礁与港口进行了提取，并将其标注在地图上，加深了人们对更路薄及其关系的认识[19]。中国家谱知识平台设计了家谱“迁徙图”，以动态热力图的方式，根据家族迁徙的时间和地点，计算出家族的迁徙路线和后代散居地，将家族的迁徙过程完整呈现出来[5]。

3.6 提高图书馆数据的呈现力

图书馆是公共文化服务机构，需要及时向社会公布建设和服务数据，以表明图书馆对社会职责的履行情况。除数据列表、比例图示、趋势图等常用数据展示方式外，图书馆还可以引入交互地图，将来自全市图书馆的各类建设和服务数据实时、直观、准确地显示在地图上，并根据用户操作显示不同类型、不同时段的数据，以有效提升本地图书馆事业数据的整体呈现力和说服力。例如，可以在当地图书馆网站点击合计数旁设置一个地图按钮，点击该按钮，用户就可以看到当地各图书馆网站点击的来源分布。一些城市图书馆开展通借通还服务，允许用户在不到原借出馆的情况下将图书直接归还在本地图书馆，在确保用户隐私的前提下，平台可以在地图中显示不同图书的借还路径，揭示图书的“旅行”线路，能更好地展示这一服务，并为配置物流提供参考。由法国文化部建立的公共阅读观察站负责收集包括图书馆在内的各公共阅读机构的统计数据，目前已拥有12，000多个公共机构的数据，包括大约200个指标，涉及建筑物、藏书、文化活动、用户、工作人员和预算等，该站根据数据来源将其展示在地图上，呈现了全法国阅读服务的状况①。

4 结语

交互地图以其直观性、准确性、及时性得到各行各业的应用，近年来图书馆也在业务建设中积极引入交互地图，并取得一定成效。然而，目前图书馆对交互地图的应用范围仍然有限，大多仍局限于单馆应用，且以对地方文献的揭示为主，交互地图在图书馆服务体系建设中的应用价值没有得到必要的重视。在城域图书馆事业建设中，如果能有效地应用交互地图，借助交互地图提供的各项功能对城域图书馆的业务进行调整和优化，将显著提升城域图书馆的发展水平，节约建设成本，实现图书馆事业的精准化服务施策，为市民提供更方便、更高效的服务。

注 释

①参见：安妮·拉瓦尔在“提升效能、创新发展与图书馆统计”研讨会（广州，2019）上的报告《法国里昂市立图书馆数据的收集和使用（PPT）》。