基于GIS的族譜空間信息查詢與可視化研究

周 琳，景海濤，賈中星，李 偉

（河南理工大學(xué) 測繪與國土信息工程學(xué)院，河南 焦作454003）

在中華民族五千多年的歷史長河中，族譜文化作為一顆璀璨明珠，源遠(yuǎn)流長，博大精深。族譜，是一種以表譜形式記載一個(gè)以血緣關(guān)系為主體的家族世系繁衍的特殊圖書體裁［1－3］。族譜是研究中國社會(huì)、歷史、文化、經(jīng)濟(jì)及其變遷的重要資料，與方志、正史并列為中國史學(xué)的3大支柱［4］。

傳統(tǒng)的族譜是珍貴的人文資料，對于研究歷史學(xué)、民俗學(xué)、人口學(xué)和社會(huì)學(xué)，有其不可替代的獨(dú)特功能［5－6］。但傳統(tǒng)的族譜存在不易保存和不便查閱的缺點(diǎn)；目前家譜網(wǎng)站和軟件系統(tǒng)還不能有效地挖掘族譜中蘊(yùn)藏的時(shí)空、地域和文化等信息，家譜信息深層次的研究價(jià)值還未得到充分的開發(fā)與利用。因此如何將傳統(tǒng)族譜空間信息化以及有效地挖掘族譜數(shù)據(jù)所隱含的空間信息，是GIS研究領(lǐng)域的一個(gè)重要方向［7］。

隨著GIS技術(shù)的不斷成熟，為族譜的信息化研究奠定基礎(chǔ)，使族譜的空間化和可視化成為可能。以GIS技術(shù)為支撐，數(shù)字化存儲(chǔ)、組織和管理一個(gè)家族的族譜數(shù)據(jù)［8］，選用一個(gè)地區(qū)的一段族譜關(guān)系，設(shè)計(jì)族譜GIS系統(tǒng)，構(gòu)建動(dòng)態(tài)可視化的族譜系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)族譜的信息、時(shí)空等關(guān)系的鮮明、形象、直觀的表達(dá)；對族譜中信息進(jìn)行發(fā)掘與整理，再現(xiàn)華夏五千年的文明脈絡(luò)，對傳承與發(fā)展民族文化和民族精神都具有重大的現(xiàn)實(shí)意義 同時(shí)促進(jìn)GIS社會(huì)化，使GIS更好為社會(huì)生活服務(wù)。

1 族譜空間數(shù)據(jù)庫建立

1．1 數(shù)據(jù)分析

族譜從最早的鐫刻于龜甲獸骨上，到后來的被皇家裝訂成冊，奉為典范，族譜資料來源豐富多樣，其來源主要有以下幾種：圖書館、家譜研究會(huì)、個(gè)人私藏族譜等［10－11］。目前族譜的保留形式仍以紙質(zhì)材料為主，需要對族譜信息進(jìn)行數(shù)字化，其具體步驟如圖1所示。

圖1 族譜信息處理與分類

1．2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

數(shù)據(jù)庫是根據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來組織、存儲(chǔ)和管理數(shù)據(jù)的倉庫［12］，空間數(shù)據(jù)是GIS的重要組成部分之一，數(shù)據(jù)的編輯、存儲(chǔ)和管理是通過空間數(shù)據(jù)庫來完成的［13－14］。本文選取河南省遙感影像圖作為基本地圖數(shù)據(jù)源，獲得可視化底圖，分別應(yīng)用Geo Data Base建立地圖空間數(shù)據(jù)庫和SQL Server數(shù)據(jù)庫建立家族成員的基本信息表。

1）Geo DataBase是按照層次型的數(shù)據(jù)對象來組織地理數(shù)據(jù) 這些數(shù)據(jù)對象包括對象類 要素類和要素?cái)?shù)據(jù)集［15－16］。建立的空間數(shù)據(jù)庫如圖2所示。

圖2 族譜GIS Geo DataBase

2）家族成員基本信息存儲(chǔ)于SQL Ser ver數(shù)據(jù)庫中，其存儲(chǔ)記錄如圖3所示。

圖3 家庭成員數(shù)據(jù)庫表

2 技術(shù)路線

本文通過采集地圖數(shù)據(jù)作為家族起源、遷徙可視化底圖，采集家庭成員信息作為族譜屬性數(shù)據(jù)，開發(fā)族譜GIS系統(tǒng)。其主要技術(shù)路線如圖4所示。

圖4 研究技術(shù)路線圖

3 族譜GIS系統(tǒng)開發(fā)

3．1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)

研究基于GIS的族譜信息系統(tǒng)，其目的是為了整合已有的族譜數(shù)據(jù)，科學(xué)有效地管理族譜信息，充分展現(xiàn)族譜所表示的傳承關(guān)系，使空間關(guān)系變得清晰。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)為：①建立有關(guān)家族成員信息的數(shù)據(jù)庫，將紙質(zhì)族譜數(shù)字化；②開發(fā)族譜信息管理系統(tǒng)，通過系統(tǒng)有效地管理家族成員的各類信息；③通過關(guān)系查詢，用戶可以了解家族成員的基本信息，實(shí)現(xiàn)成員信息與地址要素匹配；④用戶可以通過遷徙可視化功能了解該家族復(fù)雜的遷徙過程。

3．2 系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)

為了提高族譜數(shù)據(jù)的錄入編輯、查詢、分析的效率，增強(qiáng)系統(tǒng)的靈活性和可維護(hù)性，本文以Arc－GIS Engine 9．3、Visual Studio2008、SQL Server為開發(fā)環(huán)境與平臺(tái)，采用基于組件對象模型（COM）的開發(fā)方法設(shè)計(jì)與開發(fā)系統(tǒng)［17］。

4 族譜GIS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

4．1 族譜GIS系統(tǒng)的功能概述

族譜GIS系統(tǒng)運(yùn)用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的知識(shí)和成員輩分信息，顯示家庭成員間的層次化關(guān)系。系統(tǒng)主操作界面設(shè)計(jì)包括菜單欄、主菜單、地圖及人物基本信息顯示、世系表等，如圖5所示。

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的具體功能如圖6所示。

圖5 系統(tǒng)主界面

圖6 系統(tǒng)功能

4．2 族譜系統(tǒng)的主要功能模塊

基于GIS設(shè)計(jì)的族譜系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能模塊有：系統(tǒng)登錄、族譜簡介、家族成員信息編輯、族譜查詢和遷徙可視化等模塊，本文僅以族譜查詢和遷徙可視化功能模塊作為重點(diǎn)加以介紹。

4．2．1 族譜查詢

族譜查詢是用戶獲取信息重要方式之一，通過該功能，用戶可以迅速獲取所需信息。族譜查詢功能包括：按個(gè)人信息查詢、按地理位置查詢和按關(guān)系查詢3種查詢方式。

1按個(gè)人信息查詢 按個(gè)人信息查詢是依據(jù)SQL數(shù)據(jù)庫記錄中某一個(gè)字段來查詢家族成員。用戶可以通過輸入查詢條件、查詢模式、關(guān)鍵字進(jìn)行查詢，輸入三個(gè)條件后，根據(jù)SQL查詢語句調(diào)用數(shù)據(jù)庫，獲取滿足條件的信息。該功能也可進(jìn)行模糊查詢。

2）按地理查詢。按地理查詢是將地理空間位置與家族成員信息關(guān)聯(lián)起來，通過地理查詢，獲取家庭成員信息。用戶可以點(diǎn)擊地理查詢，獲取所需要素的地理信息 再連接到成員數(shù)據(jù)庫中 查詢獲得家庭成員信息。

3）按關(guān)系查詢。按關(guān)系查詢是已知某家庭成員及其親屬關(guān)系，查詢其他相關(guān)的家庭成員的信息。本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的主要親屬關(guān)系包括祖父、父母、子女、孫子等關(guān)系。在世系表中選擇一個(gè)成員，點(diǎn)擊該按鈕后出現(xiàn)如圖7所示的對話框，查詢后面的文本框中自動(dòng)出現(xiàn)選擇成員的姓名，在直系親屬中選擇查詢。

圖7 關(guān)系查詢對話框

4．2．2 遷徙可視化

空間數(shù)據(jù)可視化是指運(yùn)用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和圖像處理技術(shù)，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成可以在屏幕上顯示出來的圖形或圖像［18－20］。遷徙過程關(guān)乎一個(gè)家族的發(fā)展，同時(shí)對文化融合起到一定的推動(dòng)作用。族譜數(shù)據(jù)的可視化是以遷徙可視化體現(xiàn)出來。遷徙可視化是把復(fù)雜的遷徙歷史過程在地圖上以箭頭的形式顯示出來，將一個(gè)家族的遷徙史用可視的、直觀的圖像表示出來。系統(tǒng)將遷徙可視化分為：按空間位置可視化、按年代可視化和按關(guān)系可視化3種可視化方式［21－22］。

1）按空間位置遷徙可視化［23］。按空間位置可視化是把所有發(fā)生過變遷的家族成員的遷徙路徑在地圖上顯示出來。用戶可以在要素類中查詢所需每一個(gè)成員的出生地和現(xiàn)居地的信息，并獲得成員遷徙起止點(diǎn)的坐標(biāo)，系統(tǒng)自動(dòng)找出坐標(biāo)不一致的成員，在地圖上繪制并顯示遷徙路線。結(jié)果如圖8所示。

圖8 遷徙路線

2按關(guān)系遷徙可視化 按關(guān)系可視化是在按空間位置可視化的基礎(chǔ)上，利用關(guān)系查詢功能找出被查詢者的直系親屬，并顯示其直系血親的遷徙過程。用戶可以通過關(guān)系查詢功能輸入被查詢者的信息（例如姓名），然后通過按關(guān)系可視化功能，得到該成員直系親屬四代（祖父母、父母、子女）以內(nèi)的遷徙路徑，并在地圖上顯示出來，如圖9所示。

3按年代遷徙可視化 在不同的歷史時(shí)期 遷徙是不可避免的，按年代遷徙可視化是指在一定的時(shí)期內(nèi)，篩選出符合要求的成員，在按空間位置遷徙可視化顯示出來。例如：在19世紀(jì)到20世紀(jì)這一百年中，查詢張某的直系親屬遷徙情況，系統(tǒng)根據(jù)其坐標(biāo)的變化，繪制出遷徙路線，并在地圖上顯示出來，如圖10所示。

圖9 按關(guān)系遷徙路線可視化結(jié)果

圖10 按年代遷徙路線可視化結(jié)果

5 結(jié)束語

本文從滿足族譜多方位研究需求的角度出發(fā)，以家族成員的世系關(guān)系和遷徙信息為研究對象，以實(shí)現(xiàn)族譜信息管理、查詢和可視化為目標(biāo)，開發(fā)族譜GIS系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要研究成果有：1）建立家族個(gè)人信息數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫和地圖交互訪問，使族譜信息清晰顯示；2）通過查詢，獲取人物信息及相關(guān)的地理信息；實(shí)現(xiàn)族譜錄入的信息化，通過關(guān)系查詢展示家族成員的輩分關(guān)系；3）通過遷徙可視化功能模塊，實(shí)現(xiàn)遷徙信息的可視化。本文將GIS技術(shù)方法應(yīng)用于族譜空間信息查詢與可視化研究中，幫助人們獲取家庭成員信息，了解家族的變遷史，給史學(xué)家解釋歷史現(xiàn)象提供參考，也為研究華夏文明的歷史發(fā)展提供一個(gè)獨(dú)特視角。

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