多媒体电子地图集中超媒体结构的语言学机制

1多媒体电子地图集中超媒体结构的语言学机制*杜清运邬国锋蔡忠亮（武汉测绘科技大学国土信息与地图科学系，武汉市珞喻路129号，430079）摘要多媒体电子地图集是近年来随着数字制图技术及多媒体技术发展出现的一种新型地图产品形式，它以其丰富的信息、灵活的表达、方便的阅读等特点得到读者广泛青睐。本文通过现有多媒体电子地图多种信息主体及其关系的分析，系统阐述了多媒体电子地图集中的超媒体结构的语言学机制，并就该理论的实际应用给出了一个实例。关键词语言学机制，超媒体结构，多媒体电子地图集多媒体电子地图集是一种以CD-ROM等为承载介质的数字地图产品，它融合了数字制图技术、地理信息系统技术、多媒体技术等多种新兴的技术，一出现就赢得了广大读者的青睐，表现出巨大的发展潜力。多媒体技术的支持使得电子地图集具备管理、处理和显示多种信息类型的能力，其中包括文本、声音、图象、视频、动画、表格等，以及数字地图信息，而数字地图信息的存在是多媒体电子地图与其它多媒体产品的区别所在。所有这些信息形式以及定义在它们之间的链接构成了超媒体结构。为了弄清电子地图集的超媒体结构及其对地图阅读者所产生的影响，进而通过调整各信息主体之间的链接关系改善超媒体结构的信息表达和传输能力，有必要对电子地图集内部各信息主体及其可能存在的关系进行研究。而语言学方法正是研究这种结构的有力工具。需要指出的是，本文所指的语言学机制是指宏语言机制，即建立在段落、篇章、卷本以及与其它信息表达形式如图形、视频等不同成分之间的语言学机制。语言学方法在此是一种认识模型和研究方法，而非指具体的自然语言。1超媒体与多媒体电子地图集1．1超文本与超媒体的特性超文本（hypertext），是指“将数据存贮在由链接（link）相连的节点(node)所构成的网络中的一种信息管理方法，节点包括文本、图形、音频、视频及程序或其它形式的数据”，带有多媒体信息的超文本称为超媒体（hypermedia）[1]。超媒体优于传统信息系统的一个最重要的特性就是它能提供灵活的、非线性的信息存取手段，因而具备产生大型的、复杂的、丰富连接的和交叉访问的数据体的能力[2]。在这个网络结构中，节点通常以某种信息形式传达一种概念或思想，具有语义特征。链接将不同的概念或节点联系起来，供阅读者在不同的概念间导航（Navigating），链接的起始节点和目的节点分别被称为参照节点(reference)和被参照节点(referent)。1．2基于超媒体技术的多媒体电子地图集多媒体电子地图集是一种建立在超媒体技术上的地图媒体形式，它在传统的的超媒体信息组织结构中增加了新的信息类型——空间信息，其表现形式是各种类型的数字地图（矢量的、栅格的或混合的），并且由此引入新的链接形式，主要包括：-地图及其内部各主体之间的链接，如；由参照图上的一个县的区域链接至被参照的该县详图；杜清运，男，34岁，教授，现从事地图学与地理信息系统研究。*霍英东教育基金会高等院校青年教师基金和国家自然科学基金委员会青年基金资助项目，编号016及496010152-地图及其内部主体与其它非空间信息主体的链接，如由参照图上的一个县的区域链接至被参照的该县文字介绍或视频片段。2超媒体结构的语言学机制超媒体结构与人的认知过程是平行的，特别是与人的阅读过程一致。一个有目的的阅读过程中，我们习惯于非线性的“创克”，通过不停地来回翻阅（甚至经常参看相关的书籍、图表、图片等资料），把分散的概念构成概念网络，形成最终的结论。2．1超媒体结构的功能性语言学机制在超媒体环境中，超媒体产品是作为作者与读者之间的信息传输媒介。作者以前所未有的丰富信息类型、灵活组织形式和多样表达形式对信息进行编码，以更有效地传达信息，而用户通过感受超媒体产品，获得更多更直接的信息。在超媒体的节点中，文本、图象、声音、动画、视频、地图无一不是现实生活中的大众转播形式，就其在超媒体环境中具体内容和功能而言，分别有以下基本特点：-文本：人类最基本的信息传达方式——自然语言的书面形式，包括纯文本、格式化文本（如表格等）；-图象：一种非自然语言信息传达方式，可借助人的视觉感知直接获取信息；-声音：一种自然语言（口头语言）或非自然语言（音乐、其它声响）信息传达方式，可借助人的听觉感知获取信息；-动画和视频：通常是图象序列和声音的组合信息传达方式，在计算机环境下，除了在表现内容和形式上略有区别外，它们在技术实现形式上可以认为是等同的。-地图：可认为是图象的特殊形式，其特殊性表现在其内容和人对它的认知方式上，是人类传达空间信息的重要手段。程序被认为是在计算机环境下实现超媒体的必备要素，因为不论是作者的超媒体建立还是读者的超媒体浏览都是在计算机程序的控制之下，只是在超媒体结构中节点上的程序是作为被参照节点出现的，由一个链接触发。该程序很难被归为一种信息传达形式，而应该是一种信息转换机制，通过链接传来的信息经过被参照节点程序的转换（包括信息抽取、加工和可视化），使读者更容易地获取和理解信息。从以上讨论可以看出，从功能上看，超媒体结构具有同自然语言平行的特性，分别经过编码-传输-解译在作者和读者之间传达各类不同的信息。2．2超媒体结构的形式性语言学机制除了上述功能性的语言学机制外，对于超媒体结构认识更重要的是它们在形式上的平行特征，主要表现在：-不同的信息形式均可划分成语言单位，语言单位均存在构造和意义上的层次结构，不同的认识层次对应不同的语言单位层次；-不同的语言单位具有形式上可认识的与其意义无关的语法规则，决定语言单位的组合关系及生成更高层次语言单位的机制。-赋予意义的语言单位通过语法规则构成语义结构，形成最终向读者提供的命题。传统的超文本结构已具备很典型的语言学机制。它在顺序的书面文本形式上附加了一种新的信息参照机制。通过这种机制，读者可以脱离词、词组、句子、段落、篇章甚至卷本结构，利用超链接形成读者主导的语义信息，形成传统书面语言篇章结构之外的一种信息的语言结构。超媒体信息的引入，更是在自然语言和其它信息表现形式间建立起宏语言结构，它们在形式上依然保持了书面语言的结构特征，如果从语义或概念上理解，更是一脉相承，变化了的只是语言单位的形式及它们之间可能出现的各种语法上和语义上的关系。以下就多媒体电子地图集的超媒体结构进行具体的语言学分析。33多媒体电子地图集超媒体结构的语言学分析多媒体电子地图集是近几年来才发展起来的新兴媒体，其社会功能属于电子出版物，是经过可视化处理的数字地图与其他信息形式结合的产物。其中电子地图内容随不同的主题有多有少，形式不一，所处的地位可能是主导信息，也可能是以被引用的形式出现。按照语言学方法，研究一个语言系统主要从语言单位、语法结构和语义结构等环节入手。语言系统被看着是形式上由一定语法控制的语言单位（如词、词组等）构成，在语义上由一定语义结构控制的语言单位（如义素）构成。3．1多媒体电子地图集中的语言单位——节点语言单位是超媒体结构中具有相对独立意义的组成部分，节点是超媒体结构信息的内容和主体，可由多种信息类型和表达形式构成。语言单位的一个重要特点是其递归性和层次性，较高级的语言单位可由较低层次的语言单位按一定关系构成，这就决定较高级节点可以包含若干低级节点。对于超媒体结构的语言单位，可从语义和语法两个方面研究。语义方面主要从信息的内容上，与多种信息类型及其在超媒体结构中编码和解码有关；语法方面则从信息的形式上，与多种信息表现方式及在计算机环境下的实现形式有关。3．1．1语义相关的语言单位从语义的角度看，在传统的超媒体结构中，有文本、图片、表格、声音、视频等多种信息类型，它们都是人类重要的信息传达方式，分别由人的不同感觉器官感知并经过大脑处理分析获取信息。多媒体电子地图集不同于传统超媒体结构的重要特征是地图的引入。地图原则上可以看作是图象的一种特殊形式，往往是经过抽象化、符号化和实体化了的空间图象。在以上信息类型中，文本、图片、静态地图属于静态信息类型，而声音、视频、动态地图属于动态信息类型。此外，维数上的差别也普遍存在于上述各种信息形式中，如文本属于线性结构，而图片、图形具有二维特性等。语义相关的语言单位对应着人的认知过程中的一个阶段性概念和认知成果，根据认知程度的高低有层次上的差别。如在文本信息中，一个词、一个句子、一个段落和一篇文章属于不同层次的语言单位，所表达的语义依次有低向高，对应的概念和认知结果也是由低级向高级过渡。3．1．2语法相关的语言单位在超媒体结构中，语言单位的不同信息类型可以划分成不同的表层结构，即可通过有限的表达方式对相对复杂的信息通过抽象与综合进行描述。这种不顾及语言具体含义而着重于形式上的异同划分的语言单位称为语法相关的语言单位。为了完整地描述超媒体结构中语言单位的形式表达，可脱离信息的具体语义而将其纯语法表达方式归纳为以下五大主要类型：-字符串：由字母或字符构成的序列。字符串是书面语言的语法表达方式，用于文本的表示；-声音片段：由不同频率的音阶构成的序列，可表示一切人工的（如口语、音乐等）或非人工的（自然声响）的声音；-位图：由不同灰度或色阶构成的平面矩阵，表示通过摄影、绘画、计算生成等手段形成的图形或影象，表达对象可含盖一切有形或无形现象，表达形式则可以是保真的或经过抽象或艺术化的，也可表达书面语言。-位图序列：由位图构成的序列，表示图形或影象在时间上的变化，可表示视频、动画片段，亦可表示动态文字和图形。-图形库：由点线面所构成的图形元素集合。以空间数据库组织的数字地图是它的典型形式。4以上五种语言单位的语法实现形式比要表达的语义信息类型少得多，但所有语义信息均由它们中的一种或多种形式表达，如一段文章可以由除图形库外的所有形式实现，它们构成了多媒体电子地图集节点上的数据形式，一部多媒体电子地图集最终由它们构成。研究语言单位的语法方面有助于脱离整个语言系统的语义和认知来认识超媒体的一般结构，一般结构的普遍适用性对其设计、实现和语义解译都是极有帮助的，对超媒体制作及阅读工具的设计和实现也很重要。3．1．3语言单位的分层与组合结构一个语言系统最重要的特征就是其分层结构。每一类语言单位内部都有由简单到复杂的形式和构造上的层次特征。图1给出了几类语法语言单位内部的分层结构。多媒体电子地图集页面篇章声音片段全图位图序列图幅段落象元组图层字符串象元复合目标位图字符目标字符串图形库图1语法相关的语言单位的内部分层结构Fig.1InternalHierarchicalStructureofSyntax-relatedLanguageUnits在以上几类语言单位内部分层结构的形成在形式上受制于语法规则，而意义上受制于语义规则。值得说明的是，尽管声音片段、位图序列可以进一步划分成更小的语言单位，如位图序列可细分成为帧，但由于在多媒体电子地图集中一般不会处理到这些层面，这里仅将它们作为最低语言单位。除了语言单位内部组合以外，不同类别语言单位之间的组合是多媒体电子地图中更为独特和重要的“创克”过程，其功能在于通过不同类别语言单位的组合，构成语义上更为完整、给予读者更高级概念的语言单位，主要以页面的形式反映出来。页面是超媒体结构中一种普遍的语言单位，语法上可由任何不同类别的较低语言单位定义，而语义相关的各类语言单位组合起来传达一个比较完整的语义概念。3．2多媒体电子地图集中的语法结构——组合与链接语法结构是指存在于语言单位之间的各类组合或链接关系，所谓语法结构是相对于语义结构而言的，指独立于语言单位及其组合和链接的具体含义体现的在形式上结构。语法结构主要是由定义有各类关系的语言单位组成的。由于一部多媒体电子地图集涉及信息类型和形式上的语言单位众多，定义在它们之间的各种关系也相当复杂。但总的来讲，我们可将其分为同类语言单位内部的语法关系、页面组合与聚合关系、链接关系三个层面来研究。3．2．1同类语言单位内部的语法关系多媒体电子地图集中涉及字符串、声音片段、位图、视频片段、图形库等五种语言单位，5它们都是人类传达信息的独立语言形式或符号系统，因而都有其各自独立的语法体系。各类语言单位内部的语法