基于3DGIS的紅色資源地理信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

許慶領(lǐng)，李巍巍

（1. 國(guó)家測(cè)繪地理信息局 重慶測(cè)繪院，重慶 400015）

紅色地理信息資源作為一種專題性的地理信息資源，記載著人類歷史發(fā)展道路上的奮斗史、探索史[1,2]。紅色資源的管理和表達(dá)，是宣傳紅色思想和文化，發(fā)揚(yáng)愛國(guó)主義精神的基礎(chǔ)。本文在人文地理信息技術(shù)基礎(chǔ)上，結(jié)合測(cè)繪地理信息特點(diǎn)，選取人文社會(huì)資源中反映中國(guó)共產(chǎn)黨奮斗崢嶸歲月的紅色資源，依托三維空間地理信息可視化的優(yōu)勢(shì)，對(duì)紅色資源地理信息系統(tǒng)的框架設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)、功能設(shè)計(jì)進(jìn)行詳細(xì)闡述。

1 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

三維地理信息系統(tǒng)是GIS的一個(gè)重要發(fā)展方向。三維GIS可以支持真三維的矢量和柵格數(shù)據(jù)模型及以此為基礎(chǔ)的三維空間數(shù)據(jù)庫(kù)，解決了三維空間操作和分析問題[3-5]，廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)、環(huán)境、社會(huì)調(diào)查、規(guī)劃決策、交通管理、旅游、氣象等方面。

紅色資源地理信息系統(tǒng)與其他信息系統(tǒng)的不同之處在于紅色資源數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，數(shù)據(jù)源類型多種多樣，信息量非常龐大；同時(shí)，需要通過時(shí)空數(shù)據(jù)庫(kù)[6,7]來模擬表達(dá)紅色事件，特別是在網(wǎng)絡(luò)三維地理空間環(huán)境下紅色事件的模擬。通過對(duì)各種系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點(diǎn)的對(duì)比，結(jié)合紅色資源地理信息系統(tǒng)自身的特點(diǎn)，本文采用B/S架構(gòu)體系來設(shè)計(jì)部署系統(tǒng)，如圖1。

系統(tǒng)采用三層體系結(jié)構(gòu)，由數(shù)據(jù)服務(wù)層、業(yè)務(wù)處理層、表現(xiàn)層組成。數(shù)據(jù)服務(wù)層采用SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)和文件庫(kù)的形式組織，充分發(fā)揮大型網(wǎng)絡(luò)級(jí)DBMS在數(shù)據(jù)緩沖、管理、共享等方面的優(yōu)勢(shì)，主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)管理，實(shí)現(xiàn)時(shí)空、屬性數(shù)據(jù)的一體化管理。表現(xiàn)層和業(yè)務(wù)處理層通過標(biāo)準(zhǔn)HTTP協(xié)議通信，避免了防火墻問題。業(yè)務(wù)處理層和數(shù)據(jù)服務(wù)層的空間數(shù)據(jù)部分通過HTTP協(xié)議通信，對(duì)專題數(shù)據(jù)部分的通信是通過SQL Server專用數(shù)據(jù)庫(kù)接口DB-Library實(shí)現(xiàn)，以保證足夠的數(shù)據(jù)訪問效率。

2 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

根據(jù)國(guó)標(biāo)規(guī)定的時(shí)空分類方法，結(jié)合紅色資源地理信息系統(tǒng)的實(shí)際需求，將全國(guó)紅色資源分成紅色人物、重要事件、紅色旅游、革命圣地和愛國(guó)主義教育基地5大部分。下面僅對(duì)紅色人物、重要事件、紅色旅游和其他綜合信息數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)予以說明。

2.1 紅色人物

紅色人物部分主要由人物基本信息、事件、文化三部分組成。人物基本信息包括人物ID、姓名、別名、出生時(shí)間、出生地、所屬省份、逝世時(shí)間、簡(jiǎn)介、照片、簡(jiǎn)介來源、網(wǎng)址、坐標(biāo)等；事件包括重要事件ID、事件名稱、事件開始時(shí)間、事件結(jié)束時(shí)間、事件描述、人物、地點(diǎn)、坐標(biāo)等；文化包括文化ID、創(chuàng)作人、發(fā)表時(shí)間、作品名稱、圖片、發(fā)表地點(diǎn)、坐標(biāo)、作品描述等。紅色人物的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如圖2。

2.2 重要事件

重要事件部分劃分成兩種形式，一種是不需要模擬演示過程的事件，一種是需要模擬演示過程的事件，如戰(zhàn)役的行軍路線、戰(zhàn)役中勢(shì)力范圍的變化等。對(duì)于第一種形式的事件，由三部分組成，分別是重要事件基本信息表、事件類型表、重要時(shí)間段表。其中重要事件基本信息表包括重要事件ID、事件名稱、事件開始時(shí)間、事件結(jié)束時(shí)間、事件描述、事件發(fā)生地、圖片、事件類型ID、時(shí)間段ID等字段。對(duì)于第二種形式的事件，除了包括第一種形式的事件的內(nèi)容外，還包括戰(zhàn)役重要過程、戰(zhàn)役行軍路線、戰(zhàn)役地名標(biāo)注三部分，如圖3。

圖1 紅色資源地理信息平臺(tái)結(jié)構(gòu)圖

圖2 紅色人物數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)圖

圖3 模擬重要事件數(shù)據(jù)模型圖

2.3 紅色旅游

紅色旅游數(shù)據(jù)模型按照從面到點(diǎn)的層次順序設(shè)計(jì)。根據(jù)國(guó)家旅游局公布的紅色旅游景區(qū)，將全國(guó)劃分成12個(gè)紅色旅游景區(qū)，每個(gè)景區(qū)有若干條紅色旅游精品線，全國(guó)共30條紅色精品線，每條旅游精品線上分布著紅色旅游景點(diǎn)。

2.4 其他綜合數(shù)據(jù)庫(kù)

其他綜合數(shù)據(jù)庫(kù)包括3D地物模型庫(kù)、音視頻數(shù)據(jù)庫(kù)以及統(tǒng)計(jì)信息數(shù)據(jù)庫(kù)等。其他綜合信息數(shù)據(jù)庫(kù)主要用于輔助紅色資源信息的表達(dá)，豐富紅色資源的展現(xiàn)方式。

3 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)通過對(duì)紅色地理信息資源的有效整合和管理，并通過三維時(shí)空可視化技術(shù)進(jìn)行多模式的空間表達(dá)，展現(xiàn)歷史偉人、事件和紅色景點(diǎn)的背景資源，并動(dòng)態(tài)表達(dá)長(zhǎng)征、四渡赤水等重大事件和戰(zhàn)役，以及根據(jù)革命圣地等紅色景點(diǎn)的實(shí)際情況為公眾提供直觀真實(shí)、準(zhǔn)確有效的紅色地理信息服務(wù)，構(gòu)建虛擬紅色旅游環(huán)境。系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)如圖4所示。

1）紅色人物。紅色人物模塊主要以在空間上展示人物信息為主，按照一定的索引條件，檢索到相關(guān)人物并按照空間位置信息以人物頭像縮略圖的形式標(biāo)注到三維地球上。點(diǎn)擊地圖或人物列表的某一項(xiàng)，會(huì)彈出人物基本信息以及圖片，視頻等。可以在信息板上放大圖片、播放視頻等，還可以通過“更多信息”轉(zhuǎn)到人物的相關(guān)權(quán)威網(wǎng)站，全面詳細(xì)地了解人物信息。

2）重要事件。重要事件模塊以全面介紹事件、重點(diǎn)模擬經(jīng)典戰(zhàn)役或歷史轉(zhuǎn)折事件為主。按照時(shí)間和事件類型索引，檢索到相關(guān)事件，按照事件的發(fā)生地在三維空間中標(biāo)注事件點(diǎn)位信息。在事件信息板上展示事件概況、事件過程、事件示意圖以及動(dòng)態(tài)模擬演示事件的發(fā)生發(fā)展。通過時(shí)空數(shù)據(jù)庫(kù)兩種表達(dá)模式，動(dòng)態(tài)模擬了平津戰(zhàn)役敵我態(tài)勢(shì)變化和紅軍長(zhǎng)征過程，如圖5。

圖4 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖

圖5 重要事件——?jiǎng)討B(tài)模擬行軍路線

3）紅色圣地。紅色圣地模塊以全面展示5大革命圣地的紅色景觀為主，在地圖上標(biāo)注景點(diǎn)位置信息，可以在信息板上放大圖片，通過流媒體加載技術(shù)播放流媒體視頻，在三維環(huán)境下加載精細(xì)三維模型，使用戶有身臨其境的體驗(yàn)感。

4）紅色旅游。紅色旅游模塊集中展現(xiàn)30條紅色旅游精品線，在信息板上介紹路線的基本情況，加載沿途的紅色旅游景點(diǎn)，通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和路線智能漫游技術(shù)實(shí)現(xiàn)虛擬紅色旅游。沿途自動(dòng)彈出距離當(dāng)前行進(jìn)點(diǎn)最近的旅游景點(diǎn)并以景點(diǎn)縮略圖的形式標(biāo)注在三維球體上，并在信息板上顯示景點(diǎn)的信息、圖片和視頻等。紅色旅游智能漫游界面，通過加載汽車模型和空間數(shù)據(jù)庫(kù)的路線數(shù)據(jù)，使汽車沿著設(shè)定的線路，模擬駕車旅游。

5）愛國(guó)主義教育基地。愛國(guó)主義教育基地模塊的設(shè)計(jì)思想是，可以通過景點(diǎn)介紹、景點(diǎn)圖片、景點(diǎn)視頻、景點(diǎn)三維模型等方式，全面展現(xiàn)全國(guó)300多個(gè)愛國(guó)主義教育基地。同時(shí)，可以對(duì)愛國(guó)主義教育基地按照所屬省份和類型進(jìn)行檢索，將檢索結(jié)果以符號(hào)標(biāo)注到三維地球上。

6）精品地圖。本模塊是為全國(guó)測(cè)繪系統(tǒng)的紅色電子地圖而設(shè)計(jì)，通過DeepZoom技術(shù)在二維平面上展示其他單位的紅色專題電子地圖。

7）省市直通。該模塊集成了全國(guó)測(cè)繪系統(tǒng)各單位和部門的紅色地圖網(wǎng)站，在三維球體上標(biāo)注發(fā)布紅色地圖網(wǎng)站的單位，點(diǎn)擊網(wǎng)站圖標(biāo)，跳轉(zhuǎn)到相關(guān)紅色地圖網(wǎng)站。

4 結(jié) 語(yǔ)

本文將三維GIS技術(shù)與人文歷史中紅色資源相融合，用先進(jìn)的測(cè)繪地理信息技術(shù)服務(wù)于紅色資源管理，將紅色資源信息在三維空間下表達(dá)，結(jié)合時(shí)空數(shù)據(jù)庫(kù)，將高效時(shí)間索引技術(shù)和關(guān)鍵幀線性插值漸變技術(shù)應(yīng)用于動(dòng)態(tài)模擬演示歷史事件，既拓寬了GIS的應(yīng)用和服務(wù)范圍，又使公眾以一種新的體驗(yàn)來感受和學(xué)習(xí)紅色文化，弘揚(yáng)愛國(guó)主義精神。

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