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 測繪與國土信息工程學院，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，源遠流長，博大精深。族譜，是一種以表譜形式記載一個以血緣關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、歷史、文化、經濟及其變遷的重要資料，與方志、正史并列為中國史學的3大支柱［4］。

傳統的族譜是珍貴的人文資料，對于研究歷史學、民俗學、人口學和社會學，有其不可替代的獨特功能［5－6］。但傳統的族譜存在不易保存和不便查閱的缺點；目前家譜網站和軟件系統還不能有效地挖掘族譜中蘊藏的時空、地域和文化等信息，家譜信息深層次的研究價值還未得到充分的開發與利用。因此如何將傳統族譜空間信息化以及有效地挖掘族譜數據所隱含的空間信息，是GIS研究領域的一個重要方向［7］。

隨著GIS技術的不斷成熟，為族譜的信息化研究奠定基礎，使族譜的空間化和可視化成為可能。以GIS技術為支撐，數字化存儲、組織和管理一個家族的族譜數據［8］，選用一個地區的一段族譜關系，設計族譜GIS系統，構建動態可視化的族譜系統，實現族譜的信息、時空等關系的鮮明、形象、直觀的表達；對族譜中信息進行發掘與整理，再現華夏五千年的文明脈絡，對傳承與發展民族文化和民族精神都具有重大的現實意義 同時促進GIS社會化，使GIS更好為社會生活服務。

1 族譜空間數據庫建立

1．1 數據分析

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、個人私藏族譜等［10－11］。目前族譜的保留形式仍以紙質材料為主，需要對族譜信息進行數字化，其具體步驟如圖1所示。

圖1 族譜信息處理與分類

1．2 數據庫設計與實現

數據庫是根據數據結構來組織、存儲和管理數據的倉庫［12］，空間數據是GIS的重要組成部分之一，數據的編輯、存儲和管理是通過空間數據庫來完成的［13－14］。本文選取河南省遙感影像圖作為基本地圖數據源，獲得可視化底圖，分別應用Geo Data Base建立地圖空間數據庫和SQL Server數據庫建立家族成員的基本信息表。

1）Geo DataBase是按照層次型的數據對象來組織地理數據 這些數據對象包括對象類 要素類和要素數據集［15－16］。建立的空間數據庫如圖2所示。

圖2 族譜GIS Geo DataBase

2）家族成員基本信息存儲于SQL Ser ver數據庫中，其存儲記錄如圖3所示。

圖3 家庭成員數據庫表

2 技術路線

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

圖4 研究技術路線圖

3 族譜GIS系統開發

3．1 系統設計目標

研究基于GIS的族譜信息系統，其目的是為了整合已有的族譜數據，科學有效地管理族譜信息，充分展現族譜所表示的傳承關系，使空間關系變得清晰。

系統設計目標為：①建立有關家族成員信息的數據庫，將紙質族譜數字化；②開發族譜信息管理系統，通過系統有效地管理家族成員的各類信息；③通過關系查詢，用戶可以了解家族成員的基本信息，實現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雜的遷徙過程。

3．2 系統開發平臺

為了提高族譜數據的錄入編輯、查詢、分析的效率，增強系統的靈活性和可維護性，本文以Arc－GIS Engine 9．3、Visual Studio2008、SQL Server為開發環境與平臺，采用基于組件對象模型（COM）的開發方法設計與開發系統［17］。

4 族譜GIS系統實現

4．1 族譜GIS系統的功能概述

族譜GIS系統運用數據結構的知識和成員輩分信息，顯示家庭成員間的層次化關系。系統主操作界面設計包括菜單欄、主菜單、地圖及人物基本信息顯示、世系表等，如圖5所示。

系統實現的具體功能如圖6所示。

圖5 系統主界面

圖6 系統功能

4．2 族譜系統的主要功能模塊

基于GIS設計的族譜系統實現的功能模塊有：系統登錄、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：按個人信息查詢、按地理位置查詢和按關系查詢3種查詢方式。

1按個人信息查詢 按個人信息查詢是依據SQL數據庫記錄中某一個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、關鍵字進行查詢，輸入三個條件后，根據SQL查詢語句調用數據庫，獲取滿足條件的信息。該功能也可進行模糊查詢。

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聯起來，通過地理查詢，獲取家庭成員信息。用戶可以點擊地理查詢，獲取所需要素的地理信息 再連接到成員數據庫中 查詢獲得家庭成員信息。

3）按關系查詢。按關系查詢是已知某家庭成員及其親屬關系，查詢其他相關的家庭成員的信息。本系統實現的主要親屬關系包括祖父、父母、子女、孫子等關系。在世系表中選擇一個成員，點擊該按鈕后出現如圖7所示的對話框，查詢后面的文本框中自動出現選擇成員的姓名，在直系親屬中選擇查詢。

圖7 關系查詢對話框

4．2．2 遷徙可視化

空間數據可視化是指運用計算機圖形學和圖像處理技術，將數據轉換成可以在屏幕上顯示出來的圖形或圖像［18－20］。遷徙過程關乎一個家族的發展，同時對文化融合起到一定的推動作用。族譜數據的可視化是以遷徙可視化體現出來。遷徙可視化是把復雜的遷徙歷史過程在地圖上以箭頭的形式顯示出來，將一個家族的遷徙史用可視的、直觀的圖像表示出來。系統將遷徙可視化分為：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成員的出生地和現居地的信息，并獲得成員遷徙起止點的坐標，系統自動找出坐標不一致的成員，在地圖上繪制并顯示遷徙路線。結果如圖8所示。

圖8 遷徙路線

2按關系遷徙可視化 按關系可視化是在按空間位置可視化的基礎上，利用關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。用戶可以通過關系查詢功能輸入被查詢者的信息（例如姓名），然后通過按關系可視化功能，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 在不同的歷史時期 遷徙是不可避免的，按年代遷徙可視化是指在一定的時期內，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世紀到20世紀這一百年中，查詢張某的直系親屬遷徙情況，系統根據其坐標的變化，繪制出遷徙路線，并在地圖上顯示出來，如圖10所示。

圖9 按關系遷徙路線可視化結果

圖10 按年代遷徙路線可視化結果

5 結束語

本文從滿足族譜多方位研究需求的角度出發，以家族成員的世系關系和遷徙信息為研究對象，以實現族譜信息管理、查詢和可視化為目標，開發族譜GIS系統。該系統主要研究成果有：1）建立家族個人信息數據庫，實現數據庫和地圖交互訪問，使族譜信息清晰顯示；2）通過查詢，獲取人物信息及相關的地理信息；實現族譜錄入的信息化，通過關系查詢展示家族成員的輩分關系；3）通過遷徙可視化功能模塊，實現遷徙信息的可視化。本文將GIS技術方法應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，給史學家解釋歷史現象提供參考，也為研究華夏文明的歷史發展提供一個獨特視角。

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