數(shù)字信息技術賦能城市地名管理的探索與實踐

關鍵詞分布式地名信息庫；圖庫合一地名數(shù)據(jù)服務；時空地名數(shù)據(jù)；虛擬交互技術

文章編號 1673-8985（2024）05-0102-06 中圖分類號 TU984 文獻標志碼 A

DOI 10.11982/j.supr.20240515

1 研究背景

地名作為社會基礎信息，是各類自然和人文地理實體的名稱，地名信息所特有的指位性、文化性兩大主要特征，使其成為社會交往和經(jīng)濟活動最廣泛使用的一種公共信息；同時，地名作為一種文化載體，也是體現(xiàn)城市形象的一種隱性資源[1]，其內(nèi)在的文化屬性越來越受到重視。2022年最新修訂的《地名管理條例》（國令第753號）在原有條例包含地名命名、更名等管理要求的基礎上，明確將“地名文化保護”與“地名使用服務”納入地名管理范圍，從原先強化對增量的地名管理轉(zhuǎn)化對存量地名或老地名的挖掘、保護和應用，從原來側(cè)重前期規(guī)劃、過程審批，轉(zhuǎn)變?yōu)閷Φ孛麛?shù)據(jù)資源的管理、應用、服務與賦能增值，這些對城市地名管理提出更高的要求。

因此上海的地名管理應結合當下主流的數(shù)字人文、地理信息、數(shù)據(jù)庫出圖和虛擬現(xiàn)實等多技術進行交叉融合。在原有管理模式的基礎上，探索將數(shù)字技術應用于地名規(guī)劃審批、地名文化挖掘保護、地名服務應用等環(huán)節(jié)的技術路線，提升上海城市地名管理的水平，在全國形成示范引領效應。

2 分布式數(shù)據(jù)庫技術賦能地名規(guī)劃審批

上海地名管理部門為市、區(qū)兩級地名管理辦公室，機構設置于各級規(guī)劃資源部門，根據(jù)國務院《地名管理條例》和《上海市地名管理條例》等法律法規(guī)要求，本市行政區(qū)劃名稱、居民地名稱，以及具有地名意義的臺、站、港、場等名稱審批（核）范圍分屬各專業(yè)部門。根據(jù)類別差異，其報批、更名、撤銷、審核、發(fā)布等環(huán)節(jié)存在差異。針對市區(qū)兩級、多部門的地名數(shù)據(jù)管理、更新、共享的工作機制要求，分布式的地名數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)將較好地滿足動態(tài)維護與實時更新的全生命周期管理要求。

2.1 一庫多系統(tǒng)的分布式數(shù)據(jù)庫

目前上海市地名管理統(tǒng)一采用的是“上海市地名管理信息系統(tǒng)”，地名審批環(huán)節(jié)已納入上海市“網(wǎng)上政務大廳”統(tǒng)一管理平臺，具備網(wǎng)上申請，內(nèi)部流轉(zhuǎn)、查詢打印、數(shù)據(jù)歸檔等功能，基本實現(xiàn)了市區(qū)兩級共享的地名管理辦公自動化。而除了地名審批過程中產(chǎn)生的地名數(shù)據(jù)外，上海市擁有通過第一次全國地名普查、第二次全國地名普查產(chǎn)生的地名數(shù)據(jù)庫，專項調(diào)查或課題匯集的成果數(shù)據(jù)（如歷史建筑物專項調(diào)查），以及由其他專業(yè)部門通過審批或普查產(chǎn)生的各類基于地理實體的數(shù)據(jù)。這些信息原則上都應該納入本市地名數(shù)據(jù)庫，為未來的地名審批管理提供依據(jù)，但現(xiàn)實是這些數(shù)據(jù)都在各自的系統(tǒng)或數(shù)據(jù)庫中獨自運行，無法實現(xiàn)充分使用與共享。因此“一庫多系統(tǒng)”的設計，除了滿足現(xiàn)有工作層面的數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)外，還需要和地名普查成果數(shù)據(jù)庫、全市地名地址庫、規(guī)劃地名數(shù)據(jù)庫、歷年地名檔案資料庫，以及其他專業(yè)部門等的大量數(shù)據(jù)結合和銜接。以地名審批為核心，實現(xiàn)地名數(shù)據(jù)的規(guī)劃命名、審批受理、數(shù)據(jù)庫更新、發(fā)布、修改、應用撤銷和檔案管理等生命周期的全過程管理[2]29。

地名信息數(shù)據(jù)庫由地名審批數(shù)據(jù)、地名普查成果數(shù)據(jù)、地名檔案數(shù)據(jù)和基礎地理信息數(shù)據(jù)組成。地名數(shù)據(jù)主要包括屬性數(shù)據(jù)、空間數(shù)據(jù)和多媒體數(shù)據(jù)，三者通過地名代碼進行關聯(lián)。地名數(shù)據(jù)可以包括普查資料、審批資料和歷史資料?；A地理信息數(shù)據(jù)作為底圖包括了歷年地圖數(shù)據(jù)和航空影像數(shù)據(jù)，用以反映地名數(shù)據(jù)的時空位置（見圖1）。

2.2 分布式管理系統(tǒng)

地名數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)面向的用戶為各個專業(yè)部門的市區(qū)兩級地名管理單位，通過“一庫多系統(tǒng)”，打造為全市各項經(jīng)濟社會活動服務的權威統(tǒng)一的地名規(guī)劃審批平臺?！耙粠臁奔慈薪y(tǒng)一地名數(shù)據(jù)庫，“多系統(tǒng)”即根據(jù)工作實際情況滿足不同層面地名管理、服務、學術研究等需要的各類專業(yè)系統(tǒng)，如標準地名服務網(wǎng)、中國國家地名庫（上海）等。

根據(jù)實際運行目的和數(shù)據(jù)共享要求考慮，現(xiàn)有的地名管理信息系統(tǒng)采用B/S的體系結構，布置在局域網(wǎng)上運行。平臺整體框架設計分為基礎設施層、數(shù)據(jù)資源層、服務層、應用層等層次，各個層次之間通過相應的接口和函數(shù)有機地連接起來，從總體上保證系統(tǒng)的模塊化結構和功能構件劃分[2]29（見圖2）。

2.3 圖庫合一的數(shù)據(jù)服務標準

除了通過各個系統(tǒng)實現(xiàn)對地名數(shù)據(jù)庫的使用與維護外，為了更好地滿足社會專業(yè)機構對地名服務的需求，還應提供各類標準接口方式（Webservices）對地名數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)交換或調(diào)用。

對于更多非地理信息專業(yè)的技術單位，如地名規(guī)劃從業(yè)人員、地名文化研究機構，以及廣大社會地名愛好者、使用者而言，需要提供更直觀、便捷的地名數(shù)據(jù)服務方式，而數(shù)據(jù)庫出圖技術便是其中一種比較好的手段，能夠快捷直觀地提供各類地名服務。

此外，數(shù)據(jù)庫出圖技術采用地名數(shù)據(jù)庫為數(shù)據(jù)源，將地圖制圖專家知識庫納入具體算法，針對不同地名服務需求，快速生成不同用途的地圖底圖，同時提供同名重音查詢、地名語義查詢等地名文化屬性服務。

以現(xiàn)有地名專項規(guī)劃需求為例，前期地名管理部門需協(xié)同規(guī)劃管理部門提供控制性詳細規(guī)劃（以下簡稱“控規(guī)”）方案（含地形圖、道路系統(tǒng)規(guī)劃圖、土地利用規(guī)劃圖、控規(guī)簡要說明等），配合梳理相關地名資料（標準路名、已批規(guī)劃路名、非標路名、需命名道路）；而編制單位需要根據(jù)控規(guī)方案進行現(xiàn)狀調(diào)研（現(xiàn)狀道路建設與規(guī)劃道路系統(tǒng)的關系等），主動向地名管理部門查詢相關地名資料（標準路名、已批規(guī)劃路名、非標準路名、需命名道路），而這些數(shù)據(jù)資料往往會耗費大量的人力去收集、整理、呈現(xiàn)，同時也難免有所疏漏。數(shù)據(jù)出圖技術通過研究智能注記配置、不同要素沖突自動處理、不同數(shù)據(jù)格式無縫轉(zhuǎn)化，可使設計人員專注于規(guī)劃內(nèi)容的呈現(xiàn)，同時不必擔心對地圖數(shù)據(jù)直接操作導致不滿足地圖審核或制圖的要求。通過地名數(shù)據(jù)庫標準數(shù)據(jù)服務，可以將各類資料按地名規(guī)劃編制與成果要求進行輸出，同時數(shù)據(jù)庫出圖技術可提供符合地圖審核要求標準的工作地圖。

3 語義信息挖掘融合技術賦能地名文化挖掘

上海長期以來十分重視地名文化內(nèi)涵的保護和挖掘。早在2011年《上海市控制性詳細規(guī)劃技術準則》中便首次將地名內(nèi)容納入控規(guī)的同步編制和審批，不僅加強了對地名的前瞻性控制，提高了地名命名的科學性，而且同時也提升了控規(guī)的文化內(nèi)涵，強化了控規(guī)的文化引導作用[3]。

傳統(tǒng)的地理實體數(shù)據(jù)主要以點、線、面的空間坐標信息為主，而地名文化數(shù)據(jù)的來源眾多、內(nèi)容豐富，其類型與結構差異性很大。同一地理實體往往有復雜的人文信息及關聯(lián)屬性，某些標志性地理實體在歷史、文化、社會等不同領域有著各類出版物、研究成果、文獻史料；而另一些已湮滅于歷史長河中的地物則需要通過自動深入挖掘技術，從茫茫文海中找到其曾經(jīng)的蹤跡。近年來，通過不同地名文化項目的建設和研究已經(jīng)有了較多積累，對于很多有價值的信息，可按需進行結構化的自動提取，并可以將不同時空、不同尺寸的數(shù)據(jù)（信息）納入同一時空人文數(shù)據(jù)集中，同時提供基于語義的搜索、提取、分析服務，實現(xiàn)后續(xù)的應用、制圖、共享。

3.1 時空地名數(shù)據(jù)融合技術

基于分析、梳理各時期歷史地理信息資源和歷史地圖檔案，各年代的影像地圖、基礎地形圖和各類專題地圖高精度掃描件，通過特征點匹配、地理配準、糾偏、鑲嵌等技術手段，進行投影、坐標、比例尺轉(zhuǎn)化，最后形成具有統(tǒng)一數(shù)學基礎的柵格地名數(shù)據(jù)集（層），圖3所展示的便是融合1948年歷史影像圖、租界時期道路網(wǎng)和由市文旅局最新認定發(fā)布的上海紅色紀念遺址數(shù)據(jù)的地圖，3種來源、格式、時代均不同的數(shù)據(jù)，通過時空融合技術在同一平臺進行展示，目前其坐標統(tǒng)一采用了上海2000城市坐標。

在此基礎上通過數(shù)字矢量化的方式，可進一步按以下步驟對時空地名數(shù)據(jù)信息進行融合并提取基于時間軸的地名演變信息。

① 地理實體入庫：將掛接有地名地址、地名編碼、坐標信息、多媒體信息的地理實體，按照歷史地理實體的編碼要求和其他字段表示內(nèi)容，進行填充完善。

② 歷史人物入庫：將提取出的人物信息，按照歷史人物的編碼要求錄入數(shù)據(jù)庫，并從可靠渠道獲取人物簡介，補充數(shù)據(jù)庫。

③ 歷史事件入庫：從文字中提取摘要，人為判斷是否是事件主體內(nèi)容，按照歷史人物的編碼要求錄入數(shù)據(jù)表單。

④ 關聯(lián)信息入庫：關聯(lián)信息表單無需人工新增記錄，主要通過歷史地理實體、歷史人物、歷史事件的聯(lián)動性進行入庫[4]。

通過不同時期的地名史料挖掘得到部分上海新舊道路名稱（見表1），這些路名均已納入地名信息數(shù)據(jù)庫，與現(xiàn)狀道路進行融合（見圖4）。

3.2 基于語義的人文信息挖掘技術

上海市第二次地名普查時將大量的文獻、史志、檔案等資料進行掃描、結構化處理并與地理實體掛接，此外結合基于網(wǎng)絡自動抓?。ㄅ老x）相關信息，從而形成包含豐富人文語義信息的上海地名信息庫。而在此基礎上通過針對具體需求的語義分析，將字符串所表達的人名、事物名、時間、地點等析取出來，賦予獨立的標識符（語義單位），將同一地理實體的相關事件、人物、地點、時間進行關聯(lián)[5]。根據(jù)具體項目需求，通過不同類別如政治、經(jīng)濟、文化、宗教、建筑、聚落、交通、著名事件發(fā)生地等地名要素，按照其發(fā)生、發(fā)展、演變、消亡的時間節(jié)點和空間分布，全面、系統(tǒng)地加以提取，并按其時間、空間屬性分層定位在歷史基礎地理數(shù)據(jù)上，可以形成完整的地名時空信息集（見圖5）。

目前語義分析技術已普遍應用于人工智能研發(fā)、大數(shù)據(jù)分析等方面，如微博熱點、語音識別、人工智能客服機器人等，各大企業(yè)公司對于語義分析平臺都已有初步研究成果，但這類平臺在地名文化方面的研究應用還相對較少。在已有的語義分析平臺（NLPIR大數(shù)據(jù)搜索與挖掘開發(fā)平臺）基礎上，融合地名數(shù)據(jù)庫，通過對大量文史資料的機器人閱讀，研制高程度自動化可分類定位的專題要素挖掘工具，以此提高文化研究速度，減少人力成本。

3.3 地名語義自動分析提取技術

針對上海市不同地名文化專題項目的需求，研究如何從海量的屬性信息中，根據(jù)需要的專題、范圍、時間等限定條件，通過文本自動分析（包括詞頻分析、共現(xiàn)分析、關聯(lián)關系分析等）、內(nèi)容（主題）分析、時序分析、空間分析、社會關系分析等，快速提取所需的地理實體相關內(nèi)容[6]。通過文本特征詞庫、地理專名詞庫、專題關鍵詞庫的設立，實現(xiàn)文本概括、相似度查詢、自動分類和自動查糾錯等功能，為后期的圖文編輯工作提供便利。此外，通過對相關主題的深入挖掘，以及空間疊加時間的關聯(lián)性分析，為地名文化產(chǎn)品或地理信息產(chǎn)品乃至ChatGPT應用提供新的展現(xiàn)視角或元素。如對1921年前后在“一大會址”附近匯集的紅色遺址或人物活動軌跡的自動提取。

語義識別內(nèi)容包括3個方面：時間識別、人物識別和地名地址識別。① 時間識別：利用語義分析技術識別文字中的時間節(jié)點；作為地理實體和歷史事件的時間參考依據(jù)。② 人物識別：利用語義分析技術識別文字中的人物姓名，提取到人物庫表中。③ 地名地址識別：利用語義分析技術識別文字中的地名地址，融合地名數(shù)據(jù)庫進行精確定位。

通過語義分析技術識別出地名和地址后，通過地名地址庫匹配，篩選出準確信息，并將坐標信息和地名庫中的屬性信息、多媒體信息和地名編碼等掛接到地理實體信息上。

4 全景式的可視化技術賦能地名文化傳播

傳統(tǒng)地名文化一般通過書籍、地圖和多媒體（包括音視頻）等方式傳播。豐富的人文信息時空數(shù)據(jù)集，結合現(xiàn)有的虛擬現(xiàn)實技術，使相關數(shù)字人文項目制作可以突破傳統(tǒng)的地名文化傳播方式，深入地、全景式地反映城市文化底蘊和人文精神。

4.1 新舊地名交融的表達技術

在地名時空數(shù)據(jù)集中，柵格化的老地圖、歷史資料與矢量歷史地名數(shù)據(jù)處于統(tǒng)一的空間數(shù)據(jù)庫內(nèi)，可以快速實現(xiàn)所需范圍、年代或?qū)ｎ}及人文信息的自動提取，結合已有的數(shù)據(jù)庫出圖技術，導出至桌面制圖系統(tǒng)中（如CorelDraw或AutoCAD）。在制圖工藝上可以打破原有新舊地圖割裂或傳統(tǒng)“朱今古墨”的表達方式，實現(xiàn)老圖新做、新圖復舊或者新老結合的制圖方式，創(chuàng)新地名文化地圖的表達技術（見圖6）。

4.2 圖庫合一的應用體驗

對于地名文化研究者和愛好者而言，在編制、閱讀、使用地名文化作品時，對相關人文屬性的考證與完善工作始終貫穿其中，通過圖庫合一的技術應用，打破已有單通道的地名文化輸出方式，由使用者在應用過程中對地名文化等各類信息進行修正或完善。這種技術手段可更有效地確保各類地名的時效性與生命力，同時創(chuàng)新的圖庫合一入庫技術手段可通過自動掛接地理實體的屬性數(shù)據(jù)的方式實時更新，增加對地名空間位置的更新與修正。對地名時空數(shù)據(jù)庫而言，由于地名數(shù)據(jù)不存在最新版本或現(xiàn)勢性的問題，每次數(shù)據(jù)更新都可將之前的信息沉淀下來作為沿革或歷史屬性的內(nèi)容（錯誤更正除外），因此對地名時空數(shù)據(jù)庫或其衍生產(chǎn)品的應用都是對時空數(shù)據(jù)內(nèi)容的更新補充，也為后續(xù)數(shù)據(jù)的進一步利用拓展建立了良性循環(huán)機制（見圖7）。

4.3 藝術與文化結合的可視化手段

區(qū)別于常規(guī)的歷史人文社科類數(shù)字產(chǎn)品或公開出版物，通過研究如何利用更貼近主題和視覺感受的可視化技術，使地名與空間位置、地理特征及文化屬性形象美觀地展示出來，讓用戶或讀者更直觀清晰地了解地名所蘊含的豐富內(nèi)容。如“青浦”地名設計時，抓住青浦江南水鄉(xiāng)文化特點，將兩字融入河道圖案中，突出了青浦環(huán)城水道和淀山湖的形態(tài)設計。又如將普陀區(qū)內(nèi)各類地名根據(jù)其地理空間分布和重要（知名）程度，按其行政范圍予以呈現(xiàn)，既有趣味又令人印象深刻（見圖8）。

4.4 沉浸式虛擬交互體驗

通過引入最新AR技術，采用“實體地圖或地圖冊+手機或平板+APP”的形式，用戶打開APP攝像頭掃描地圖內(nèi)容，由APP將虛擬的數(shù)字地名對象疊加在真實地圖世界上，使虛擬世界與真實世界相融合，增加對地名文化沉浸式體驗，AR技術已經(jīng)較好地應用于各類博物館、文物、藝術品的展示，而對于富有深厚地名文化底蘊的各類建筑物也有較好的展示效果。

4.4.1 與真實地物結合的AR交互技術

支持用戶通過APP與實體地名地物進行互動，AR內(nèi)容顯示后支持用戶與虛擬世界進行互動，如360°旋轉(zhuǎn)和隨意放大縮小等手勢操作，還支持拍照合影并進行分享，提升用戶的參與感和閱讀的趣味性。融合文字、圖片、音頻、視頻、動畫、3D模型等多種多媒體資源，給予讀者視覺、聽覺、觸覺等多感官的刺激。根據(jù)實體地圖的內(nèi)容和表達需求，定制不同多媒體資源的融合方案。

4.4.2 超精細三維實景建模的技術

利用三維激光掃描儀采集實景點云，結合近景攝影測量技術，通過photoscan、geomagic等軟件實現(xiàn)點云三角網(wǎng)構面及自動貼圖，對于細節(jié)要素較多的部件，采用Zbrush軟件精雕細琢，力爭達到精、細、美的古建筑建模要求，并且在不影響精細度的基礎上對模型進行數(shù)據(jù)量壓縮（如通過對點云數(shù)據(jù)的抽稀），使其達到移動端能夠承載的范圍，讓閱讀或使用者有身臨其境的真實感觀。

在生成模型的基礎上，利用Unity游戲引擎進行渲染。將富有地名文化內(nèi)涵的地物轉(zhuǎn)換為生動直觀、可觸摸的3D立體對象。如在“青浦人文一指通”項目中將虛擬的古建三維模型疊加到真實世界（見圖9），兩種信息相互補充，從而達到超越現(xiàn)實的視覺體驗，讓用戶足不出戶就可以近距離觀看體驗真三維實體，以更好地展示當?shù)氐牡孛幕c自然人文景觀，傳播優(yōu)秀的地名文化知識。

5 結語

本文所涉及的技術已運用到“上海市地名信息庫”“中共一大展陳地名數(shù)據(jù)服務”“分區(qū)圖說地名”“上海市地名發(fā)布系統(tǒng)”等多個項目中。未來，隨著前沿技術的不斷深化探索和應用，不同學科間更深度的交叉融合，上海的各類歷史、人文資料將有望實現(xiàn)共建共享。上海各時期發(fā)展的軌跡也將以地名時空數(shù)據(jù)庫的形式被記錄下來，并結合全景式、沉浸式的互動技術，更好地展現(xiàn)上海城市的歷史底蘊和人文內(nèi)涵。