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| 虚拟图书馆建设研究 |
| 第751期 作者：□文/贾延延 时间：2025/4/16 13:47:27 浏览：3次 |
［提要］ 随着经济发展和科技进步，传统图书馆已无法满足大数据时代的读者需求，急需一种高效、便捷、空间不敏感的图书馆形式；线上虚拟图书馆建设精准满足了这一需求。本文从虚拟现实技术、云计算、云服务、RFID等技术入手，剖析虚拟图书馆建设所需的技术基础，分析传统图书馆行业痛点，展示虚拟图书馆建设的真实案例和全景VR应用场景。
关键词：虚拟图书馆；VR；云计算；云服务；RFID
基金项目：北方工业大学2024年校级教育教学改革项目：“大数据驱动的智慧图书馆平台建设与服务研究”（项目编号：10805136024XN140-107）
中图分类号：G250.7 文献标识码：A
收录日期：2024年10月11日
引言
智慧图书馆是指在传统图书馆基础上，应用现代科技手段进行智能改造，以实现图书馆管理和服务的自动化、信息化和智能化的新型图书馆。由此衍生出来的虚拟图书馆是指以现实图书馆为原型，利用人工智能、云服务、无线射频、虚拟现实等技术构建出的一种全景式、沉浸式数字图书馆。它具有在线资源获取、以用户为中心的服务模式、技术基础要求高、资源共享、信息传播与发布能力强等特点，虚拟图书馆能够方便读者远程对资源进行检索、阅览和利用。
近年来，学者对虚拟图书馆的概念、边界和应用有较为广泛的探索。郭亚军等调研了如何用元宇宙赋能虚拟图书馆，包括资源检索系统的可视化、学习空间的能动性、个性化推荐服务的互动性、远程教育服务的可参与性。刘崧印等探讨了如何利用虚拟现实技术设计图书馆的全景漫游系统，详细介绍了从图像采集到拼接再到漫游系统制作的全过程。王静等针对高校图书馆，剖析了数字孪生数据治理架构，深入探讨了数字孪生技术在智慧服务和数据治理中的作用。刘洁等分析了地铁图书馆的建设现状，并剖析了虚拟图书馆技术在地铁场景应用的可行性、注意事项，提出了地铁虚拟图书馆的建设模型。徐兴余解析了虚拟图书馆集群这一概念，他认为虚拟图书馆集群是实体图书馆跨区域互动的有效方式，并从组织形式和管理方法等方面进行了探讨。周晓燕等探讨了国外虚拟现实技术在图书馆场景的应用，主要以权威学术数据库Google Scholar、Pro Quest、Web of Science所收集的虚拟图书馆相关文献为基础，调研了VR技术在国外图书馆中的应用情况。
那么，为什么有如此多的学者关注虚拟图书馆的相关技术和实施方式呢？本文从图书馆行业的痛点入手展开分析。
一、传统图书馆运营痛点
传统图书馆通常以实体书籍和资料为主要馆藏，为读者提供文献参考、自习研讨、图书借阅等服务。它强调纸质书籍的收藏和借阅，主要通过人工管理和记录来辅助运营。随着科技的进步和社会环境的变化，传统图书馆的问题也逐渐暴露出来。传统图书馆虽然能为读者提供文献外借、阅览、文献复制、馆际互借、阅读辅导、参考咨询、文献检索和读者教育等服务，但其中大多数服务都需要读者到访图书馆才能完成。对于受到时间、空间、行动能力制约的读者，无法满足其阅览需求，造成用户体验不佳。并且，由于图书馆馆藏数量巨大，即使读者亲临图书馆，也需要花费大量时间去寻找所需书籍，很难从线上精确了解资源有无和定位书籍位置。
二、虚拟图书馆建设技术基础
（一）虚拟现实技术。虚拟现实技术是一种通过计算机、电子信息、仿真等技术来模拟真实环境的仿真系统。所创建的沉浸式、互动式虚拟环境，使用户可以身临其境地与环境进行交互。虚拟现实的核心在于提供一种沉浸式的体验，使用户感觉自己正处于一个虚拟的空间中，这个空间可以是现实世界的复制、完全虚构的环境或者是现实与虚拟混合的复合环境。借助特殊的输入/输出设备，用户可以通过视觉、听觉、嗅觉、触觉等多种感官形式感受虚拟世界。虚拟现实的实现是一个非常复杂的过程，涵盖了硬件、软件和内容创作等多个方面。
VR技术在虚拟图书馆中的运用，让用户可以不需要亲临图书馆，就可以在线身临其境地感受到图书馆的具体环境，了解图书馆的阅览室种类和分布，明确研讨间和座位预约规则，了解图书馆所提供的咨询、文印、餐饮、文创等服务类型。
（二）云计算与云服务。分布式数据存储、分布式数据库的发展催生了云计算技术，云计算技术运用分布式计算技术，处理海量分散的大数据，将大数据进行重新整合与计算处理，挖掘出有价值的信息，精准对标用户需求。按照对云计算类型的划分，可以分为三种云服务类型：（1）把软件作为服务：用户通常采取租用的形式获取软件的使用权；（2）把平台作为服务：一般通过租用的形式进行服务，使用者无需购买相应软件或硬件，而是借助平台对软件进行设计和研发；（3）把基础设施作为服务：这种服务模式处于云服务的最底层，为上层提供计算、网络设施和存储能力。
虚拟图书馆利用云服务框架和云计算技术所提供的强大的数据计算与处理能力，对电子资源与空间资源进行快速处理，为读者提供精准的文献定位、全景VR以及智能导航等服务。
（三）无线射频识别技术。无线射频识别技术（RFID）是一种通过无线电波进行非接触式自动识别和数据交换的通信技术。它无需识别系统和特定目标之间建立机械或光学接触，即可实现对目标对象的自动识别和数据读写。无线射频系统主要由标签、阅读器和天线等部分组成。标签由耦合元件及芯片组成，含有内置天线，用于与阅读器进行通信；阅读器则是读取标签信息的设备；天线的作用是在标签和阅读器间传递射频信号。无线射频技术具有读取方便快捷、识别速度快、数据容量大、使用寿命长、应用范围广等多重优势。标签上的数据可反复修改，既可用于传递关键数据，也使得电子标签能够循环重复使用，降低了运行成本和技术应用的风险。
基于RFID的图书管理系统由读写器、标签和应用软件系统组成，RFID读写器发射特定频率的无线电波，驱动RFID电子标签和应用程序。RFID标签具有读写距离大、防水、耐高温、数据存储能力强、数据可修改等特点。可辅助图书的自动分捡与排架，实现读者的24小时自动借还书，只需将需要处理的图书的书脊放置在借还书平台中央，基于RFID技术，就可以自动识别书籍，提高图书馆的自动化与信息化水平。
三、虚拟图书馆建设实践
以北方工业大学图书馆为例，该馆利用虚拟现实技术，推出全景VR，将图书馆的内外环境通过三维全景服务的形式展示给用户，用户可以在720°三维全景中漫游图书馆。全景VR系统将单调的二维平面数据转换成一个3D虚拟空间，使这些平面的数据组成一个可以“看得见且有型”的虚拟立体环境。全景VR可以让用户通过语音、视频、文字、图片等多种方式真实地了解图书馆的各项服务内容。图书馆内的不同区域，例如阅览室、自习区、报告厅、服务台、密集书库、电梯厅以及走廊等各种功能区域都可以自由切换浏览，给用户更真实的场景体验。
全景VR提供四种视角供用户选择，分别是正常、小行星、水晶球、鱼眼模式。以正常模式为例，用户可以上下拖动鼠标来达到镜头的移动，并且可以使用鼠标滚轮来缩放视角。同时全景VR在各个场景中都会有标注信息，展示一些功能区信息和路标提示，可以通过点击不同的路线标引前往不同的位置。全景VR中还有信息化系统标识，点击圆形标识就可以轻松进入相应信息化系统，例如点击进入座位预约系统，预约图书馆自习区域中的座位，如图1所示。图1中展示了图书馆正门入口，通过点击指向“服务台”的箭头可以实现场景切换到服务台区域。视角可以前、后、左、右、上、下切换，实现720°灵活展示。通过楼层切换还可以轻松进入图书馆其他区域，例如六层的“社会科学（F）”区域，如图2所示，可以看到VR中真实地还原了图书馆的书架分布和自习区原貌。还可以通过鼠标点击，展示相应书架区域的平面图位置，真正使读者能够足不出户就可以身临其境地参观图书馆。（图1、图2）
馆藏检索与资源获取方面，基于RFID技术，图书馆对馆内的所有书籍进行了识别技术改造，运用先进的矢量图技术，对馆藏文献资源和空间资源进行迭代数据加工，实现了检索可视化、浏览可视化、空间资源可视化、文献资源可视化、数据资源可视化；可以用平面图的方式展示图书相关信息，比如图书所在位置、图书的标签类型、图书详情等。
如图3所示，在虚拟图书馆中输入检索词可以轻松找到感兴趣的图书，并且可以通过图书详情页面了解书籍信息和详细位置，图书详情页中还可以展示图书的出版社、中图法分类、出版日期、主题词、借阅量、点击量等多种信息。在图中方框处，可以选择图书馆平面图定位、书架定位、书架层定位三种定位方式。图4展示了虚拟图书馆平面图定位，在该定位中读者可以了解到该图书位于图书馆三层的自然科学TP区域，方便读者一目了然地定位图书所在的楼层和阅览室。平面图整体展示了图书馆三层的布局，读者通过观察平面图可以轻松了解图书馆自习区、书架、办公区、电梯、存包柜、卫生间、楼梯的位置，为读者的学习和生活提供便利。图5展示了该图书在虚拟图书馆中的书架定位，这里可以详细地了解到该图书在自然科学TP区域13排A面1-5架，图中会具体显式图书位于哪一个书架，并展示首本索书号。图6展示了虚拟图书馆书架层定位图书，可以直观地了解到该图书位于自然科学（TP）13排A面1架5层。图书在书架层中的具体位置，也被详细标识出来，极大地方便了读者的借阅。（图3～图6）
虚拟图书馆的检索方式颠覆了传统图书馆OPAC的检索方式和结果的线性展示方式，它以非线性方式自动聚类各种数据和服务。让读者身临其境地感受图书馆环境，对信息的分类组织和服务内容一目了然，用最短的时间，最大限度地满足自身的信息需求。
此外，虚拟图书馆还支持文献资源热力图、暂存书架、大数据展示、线上资源重组、阅读报告、特色馆藏等多重功能。文献资源热力图功能是指可以在平面图展示时，高亮标识出热门图书书架区域，引导读者借阅。读者可以将感兴趣的图书放入虚拟图书馆的暂存书架中，帮助读者备忘和整理感兴趣的文献资源。大数据展示系统可以进行多维数据关联分析，根据需要和图书馆OPAC系统、门禁系统、座位预约、存包柜等系统对接，整合、聚类、重组各类异构数据资源，实时展示馆藏资源、进馆、借阅、资源利用率等多维信息。虚拟图书馆支持阅读报告定制功能，可以定期向读者推送个性化阅读报告，让读者充分了解自己对图书馆资源的利用情况。
综上，本文从虚拟现实、云计算、云服务、RFID等技术入手，剖析了虚拟图书馆建设的技术基础，以北方工业大学图书馆为例，展示了虚拟图书馆的建设案例和全景VR系统的实施效果。实践表明，虚拟图书馆可以为用户提供更加直观、高效和个性化的服务。目前，虚拟图书馆正逐渐成为知识获取和传播的关键平台，为人们的学习和发展提供无限的可能性。随着人工智能技术的发展和应用，虚拟图书馆将继续创新与升级，推动知识的传播和社会的进步。
（作者单位：北方工业大学图书馆）
主要参考文献：
［1］郭亚军，李帅，张鑫迪，等.元宇宙赋能虚拟图书馆：理念、技术、场景与发展策略［J］.图书馆建设，2022（06）.
［2］刘崧印，朱学芳，李川.基于VR技术的虚拟图书馆全景漫游系统的设计与实现［J］.图书馆学研究，2022（11）.
［3］王静，郑雅婷.面向未来教育的高校图书馆数字孪生数据治理架构及实践研究［J］.图书馆，2024（10）.
［4］刘洁，李兴保.郑州地铁虚拟图书馆初探［J］.农业图书情报学刊，2018.30（08）.
［5］徐兴余.虚拟图书馆集群——实现跨区域互动的有效形式［J］.图书馆，2011（05）.
［6］周晓燕，崔然.国外VR技术与虚拟图书馆研究综述［J］.情报科学，2018.36（03）.
［7］刘德建，刘晓琳，张琰，等.虚拟现实技术教育应用的潜力、进展与挑战［J］.开放教育研究，2016.22（04）.
［8］罗军舟，金嘉晖，宋爱波，等.云计算：体系架构与关键技术［J］.通信学报，2011.32（07）.
［9］王文清，陈凌.CALIS数字图书馆云服务平台模型［J］.大学图书馆学报，2009.27（04）.
［10］罗春彬，彭龑，易彬.RFID技术发展与应用综述［J］.通信技术，2009.42（12）.
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