数据可视化对在线博物馆的应用研究

吴昊天

（浙江大学，浙江 杭州 310063）

0 引言

由于新冠疫情的肆虐，以及越来越强大的科学技术，人们开始热衷于在线博物馆。这种新兴的游览形式吸引着国内外学者的注意，众多学者纷纷投入研究，对其进行定义与概述。国务院于2015年颁发的《促进大数据发展行动纲要》中，具体介绍了大数据的定义。大数据属繁密的各类数据的集成，富有相当的重要性，不仅包含多样化的种类，而且储量庞大能够迅速读取。其作用是收集、储存来源不同的信息内容，同时对其进行相关性分析。大数据技术是新时代下的科技成果，人们通过大数据能够掌握更多更新的知识，创造出更有价值的内容[1]。

大数据的主要有四大特点，简称4V特点，分别为Volume（大量）、Variety（多样）、Velocity（高速）、Value（价值）[2]。传统的数据展示技术在科技时代下已经无法匹配数据处理的标准，尤其是艺术设计逐渐和信息技术的融合，通过数据分析技术呈现的展示设计成为当前的流行趋势。在物联网技术、智能化移动终端快速普及与发展的背景下，产生大量的数据信息，大数据已经成为人类最终的战略资源之一。

1 数据可视化

随着计算机的出现衍生出数据可视化技术，其最初的发展形式为计算机图形学，兴起于20世纪80年代。数据可视化技术的原理是将多元化的数据集采用图形元素进行展示，其数据图会显示关联多项数据集。其次，数据的属性采用不同维度的数据形式展现出来，有助于人们通过各个维度更细致深入地对数据进行观察与研究。简而言之数据可视化帮助人们简化复杂的数据模型，并转化成图形的形式，使信息数据更为简洁明快从而尽快发现与掌握数据规律。大数据技术在不断发展进步，数据可视化也随之改变。不论是内涵还是外延较之前发生质的升级。数据可视化从呈现图形阶段升级为集图表、交互与分析于一体的综合系统。当前现有的文献研究中关于大数据数字博物馆内容不多，少数研究内容仅仅是针对某一数字博物馆项目的可视化技术进行探索，而系统性地整体进行可视化技术与大数据数字博物馆研究仍处于空白状态[3]。

2 数据可视化实现步骤

（1）收集并查询数据。现阶段界面设计工作者通常采用数据统计和查询形式进行数据的分析工作，然后保存进数据库中。（2）区别数据类别并进行筛选。将清理后的数据按照具体情况进行相关分析和分类，删除无用数据保存有效数据。（3）利用不同数据源展开整体分析。首先利用大数据技术方法查询数据信息，然后采用关联分析法与复杂综合比对分析法，将查询到的数据和有关数据进行研究比对，通过最终的结果探求信息所含的其他有价值的内容。（4）数据可视化技术实现。通过可视化技术手段展现数据集的内容，并结合其他手段如图谱等可视化展现关联关系，让人们可以更容易了解关联结果从而获得更多的价值和感悟。另外可以利用当前已有的可视化工具完成可视化的设计界面，或者是利用代码开发等。常用的工具为JS+Ecahrts，但需要多项技术的支持，如实时更新、数据量供应、平台维护和后台响应等。当前可视化工具更新后更为简便快捷，其中以阿里dataV和FineReport最具代表性[4]。

3 博物馆与数据可视化

博物馆通过陈列展览的方式进行知识传播，展现自身的社会价值，这种可视化形式一直以来为博物馆所使用。但是这种形式与本文介绍的数据可视化截然不同，传统形式的可视化只是最简单的表现，并不具备任何技术含量。数据可视化在博物馆数据化的基础上产生，博物馆的数据复杂繁多，包括研究与管理数据、业务与藏品数据，还有观众数据等，这些数据在进行整合梳理最终收入数据库中，而博物馆管理者以及任职数字化工作人员首要解决的问题就是怎样利用这些数据且最大程度地发挥他们价值[5]。

博物馆的本质是向大众展现可视化的内容，以艺术类的博物馆为例，“艺术家将内在的构思、想法通过艺术创作展现在大众面前即是一种可视化的过程，对于数据可视化中使用的各种图形、线条和图案等元素，在艺术类图像中也普遍运用，而且还包括图谱、图标等现代艺术最常见的表达形式。”当然其他类型的博物馆也大都如此，虽然外在的表现形式千差万别，但其构成与理念基本相同。数据可视化技术水平的作用不仅用于简单的展示，其重点在于通过呈现出来的内容发现其中的关联和启发，发现其中的规律与价值。当前博物馆数据可视化的核心就是发现。“将图像、数据和现实世界相结合，建立一种更为简单易懂的联系，以视觉为媒介，通过思维认知和知识生产获得价值与启发，这就是现代数据可视化的核心理念。”博物馆数据可视化的意义在于引导人通过视觉层面发现图像背后的价值，在此基础上逐渐渗透到核心业务之中，推动博物馆业务的成功转型。在人工智能技术不断进步的背景下，博物馆研究与数字人文的结合将更加成熟从而助于知识内涵的凸显，同时为研究拓展其他的思路和视野。在数字人文体系中可视化技术是占据主导地位的关键环节，影响直观形象的好坏和发布功能的顺利完成，在数字人文比较中起到决定性作用。由此可见一个高质量高水准的博物馆，可以选择数据可视化形式实现自我升级。站在宏观立场上，以多维度视角进行探寻和挖掘，建立数字产品知识体系[6]。

4 国内博物馆数据可视化—以上海博物馆为例

我国对于可视化技术的研究首先开始于设计领域，当前国内的博物馆在建设数字化模式时在主题内容和设计思维上明显欠缺。随着近几年从西方国家引入数字人文理念后，数据可视化技术开始在国内各大博物馆扎根。以上海博物馆为例，2017年，上海博物馆举办“遗我双鲤鱼：馆藏明代吴门书画家书札精品展”；次年完成多项数字中心项目，其中包括著名的董其昌数字人文项目[6]。

上海博物馆数据中心项目在2018年5月完成大致雏形，该项目通过数据可视化技术的运用，在博物馆学的基础上建立数据管理与分析体系，其业务功能分为三项：一博物馆收藏；二数据研究；三知识传播。这三项业务基本包括馆内的业务工作内容。研究人员采用科学的方式深入探寻业务数据信息，并对其开展定量分析，以可视化形式向大众清楚地展现出来。为博物馆的成功转型奠定良好的基础，实现“数据驱动”[7]。

上海博物馆双线推进保证数据中心建设的情况下，加紧对数字人文项目的研究试验。为更好地运用数字化技术研究传统器物，基于馆内坚实的研究基础和海量的珍藏品，将分析数据与藏品的基本数据进行有效融合。该项目的研究对象为明代书画大家董其昌先生，参考比较国外艺术发展，以文人活动为探究方向，通过人工智能技术与历史地理信息，还有研究对象的社会网络关系这三者的有效结合，多维度进行量化分析法和数据关联法，全面展现董其昌一生的活动轨迹。

该项目在表达董其昌于书画技艺上的心路变化过程时，另辟蹊径以过去常被忽略的人文脉络的角度进行研究，同时探讨文人趣味。在研究董其昌本人的著述文献以及年谱等资料后，研究人员开展其脉络梳理，人文脉络包括与其相关的传承、游记、鉴藏和友人等等。利用可视化技术为观众呈现出一个具有综合性的主题展示，通过“主体—表达—时代”的结构展现其人生轨迹、重大事件以及不同的身份等，并且将这些复杂且边界模糊的问题的影响与相互作用展现出来，为下一阶段的数字形态奠定基础。

该项目的另一个重要任务是向观众呈现出通俗唯美的数据表达形式。研究人员在绘制董其昌一生重大事件以及主要作品的年表时，采用多种可视化工具，例如Gephi、Python等。在年表中穿插开放式的历史地图，并留有历史人物小传资料库（CBDB）。利用可视化技术有效组合董其昌一生的数据资料，观众能够从全新角度探索历史人物信息。

在项目版块中概述研究董其昌书画作品的部分集中在作品可视化版块中，研究人员在这部分内容的分析时采用新型的机器学习技术，将古代绘画的各种元素与特点通过人工智能的形式进行解析，机器自动抓取素材数据并进行聚类。在机器算法的自动调整模式下，现阶段已经能够自动提取出近千个素材特征元素，例如房屋、亭子、小舟、高山等等。建立精准的数据资料，便于后续的图像聚类研究与匹配近似度等操作。

5 国外博物馆数据可视化—以大英博物馆为例

西方国家对于数字化建设运用较早，不仅创新性强且技术相对成熟。以大英博物馆为例，在2019年该博物馆通过谷歌艺术与文化实验室进行跨界合作，共同建立微型网站“ 世界博物馆”。用户可以在网站中看到不同文物的时间线，从而更好地与世界文化进行联系，了解各国历史事件的同时查看博物馆馆长自己对于文物的评价。大英博物馆建馆以来所有的藏品都通过该项目进行一次大展现，并且采用的是当时最高水准的WebGL 技术。设计者在网站的悬浮面板上将这些文物归为五种类型，分别为“生与死”“宗教和信仰”“艺术与设计”“权利与身份”“贸易与冲突”。

设计者将时间轴安排在主界面的左侧，公元前与公元后分别以AD、BC来表示。将文物来源的地域分为五个大洲：非洲、美洲、亚洲、欧洲、大洋洲，这五个色块安排在主界面的底部，随意点击某一文物可自动弹出与其相关的资料介绍，并且别系统自动识别藏品的发源地。用户可以自主进行任一主题的查看，当鼠标转动时，界面的时间轴与随之变动，每件藏品与其年代背景在系统的操作下向用户娓娓道来。

6 结语

综上所述可知数据可视化于博物馆实现数字化建设而言至关重要。人们利用数据挖掘出更多更有价值的内容，不断发现、创造和运用数据成果，为人类的文明与进步奠定基石。博物馆数据可视化需要数代人长久不懈地努力和钻研，只有融合时代发展才能真正为人类造福。