基于3DGIS的紅色資源地理信息系統的設計

許慶領，李巍巍

（1. 國家測繪地理信息局 重慶測繪院，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，記載著人類歷史發展道路上的奮斗史、探索史[1,2]。紅色資源的管理和表達，是宣傳紅色思想和文化，發揚愛國主義精神的基礎。本文在人文地理信息技術基礎上，結合測繪地理信息特點，選取人文社會資源中反映中國共產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勢，對紅色資源地理信息系統的框架設計、數據庫設計、功能設計進行詳細闡述。

1 系統架構設計

三維地理信息系統是GIS的一個重要發展方向。三維GIS可以支持真三維的矢量和柵格數據模型及以此為基礎的三維空間數據庫，解決了三維空間操作和分析問題[3-5]，廣泛應用于農業、林業、環境、社會調查、規劃決策、交通管理、旅游、氣象等方面。

紅色資源地理信息系統與其他信息系統的不同之處在于紅色資源數據庫結構復雜，數據源類型多種多樣，信息量非常龐大；同時，需要通過時空數據庫[6,7]來模擬表達紅色事件，特別是在網絡三維地理空間環境下紅色事件的模擬。通過對各種系統體系結構優缺點的對比，結合紅色資源地理信息系統自身的特點，本文采用B/S架構體系來設計部署系統，如圖1。

系統采用三層體系結構，由數據服務層、業務處理層、表現層組成。數據服務層采用SQL Server數據庫和文件庫的形式組織，充分發揮大型網絡級DBMS在數據緩沖、管理、共享等方面的優勢，主要負責數據管理，實現時空、屬性數據的一體化管理。表現層和業務處理層通過標準HTTP協議通信，避免了防火墻問題。業務處理層和數據服務層的空間數據部分通過HTTP協議通信，對專題數據部分的通信是通過SQL Server專用數據庫接口DB-Library實現，以保證足夠的數據訪問效率。

2 數據庫設計

根據國標規定的時空分類方法，結合紅色資源地理信息系統的實際需求，將全國紅色資源分成紅色人物、重要事件、紅色旅游、革命圣地和愛國主義教育基地5大部分。下面僅對紅色人物、重要事件、紅色旅游和其他綜合信息數據庫設計予以說明。

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、出生時間、出生地、所屬省份、逝世時間、簡介、照片、簡介來源、網址、坐標等；事件包括重要事件ID、事件名稱、事件開始時間、事件結束時間、事件描述、人物、地點、坐標等；文化包括文化ID、創作人、發表時間、作品名稱、圖片、發表地點、坐標、作品描述等。紅色人物的數據結構如圖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，如戰役的行軍路線、戰役中勢力范圍的變化等。對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、事件開始時間、事件結束時間、事件描述、事件發生地、圖片、事件類型ID、時間段ID等字段。對于第二種形式的事件，除了包括第一種形式的事件的內容外，還包括戰役重要過程、戰役行軍路線、戰役地名標注三部分，如圖3。

圖1 紅色資源地理信息平臺結構圖

圖2 紅色人物數據結構圖

圖3 模擬重要事件數據模型圖

2.3 紅色旅游

紅色旅游數據模型按照從面到點的層次順序設計。根據國家旅游局公布的紅色旅游景區，將全國劃分成12個紅色旅游景區，每個景區有若干條紅色旅游精品線，全國共30條紅色精品線，每條旅游精品線上分布著紅色旅游景點。

2.4 其他綜合數據庫

其他綜合數據庫包括3D地物模型庫、音視頻數據庫以及統計信息數據庫等。其他綜合信息數據庫主要用于輔助紅色資源信息的表達，豐富紅色資源的展現方式。

3 系統功能設計

本系統通過對紅色地理信息資源的有效整合和管理，并通過三維時空可視化技術進行多模式的空間表達，展現歷史偉人、事件和紅色景點的背景資源，并動態表達長征、四渡赤水等重大事件和戰役，以及根據革命圣地等紅色景點的實際情況為公眾提供直觀真實、準確有效的紅色地理信息服務，構建虛擬紅色旅游環境。系統的功能結構如圖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，檢索到相關人物并按照空間位置信息以人物頭像縮略圖的形式標注到三維地球上。點擊地圖或人物列表的某一項，會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”轉到人物的相關權威網站，全面詳細地了解人物信息。

2）重要事件。重要事件模塊以全面介紹事件、重點模擬經典戰役或歷史轉折事件為主。按照時間和事件類型索引，檢索到相關事件，按照事件的發生地在三維空間中標注事件點位信息。在事件信息板上展示事件概況、事件過程、事件示意圖以及動態模擬演示事件的發生發展。通過時空數據庫兩種表達模式，動態模擬了平津戰役敵我態勢變化和紅軍長征過程，如圖5。

圖4 系統功能結構圖

圖5 重要事件——動態模擬行軍路線

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，在地圖上標注景點位置信息，可以在信息板上放大圖片，通過流媒體加載技術播放流媒體視頻，在三維環境下加載精細三維模型，使用戶有身臨其境的體驗感。

4）紅色旅游。紅色旅游模塊集中展現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，通過虛擬現實技術和路線智能漫游技術實現虛擬紅色旅游。沿途自動彈出距離當前行進點最近的旅游景點并以景點縮略圖的形式標注在三維球體上，并在信息板上顯示景點的信息、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據庫的路線數據，使汽車沿著設定的線路，模擬駕車旅游。

5）愛國主義教育基地。愛國主義教育基地模塊的設計思想是，可以通過景點介紹、景點圖片、景點視頻、景點三維模型等方式，全面展現全國300多個愛國主義教育基地。同時，可以對愛國主義教育基地按照所屬省份和類型進行檢索，將檢索結果以符號標注到三維地球上。

6）精品地圖。本模塊是為全國測繪系統的紅色電子地圖而設計，通過DeepZoom技術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。該模塊集成了全國測繪系統各單位和部門的紅色地圖網站，在三維球體上標注發布紅色地圖網站的單位，點擊網站圖標，跳轉到相關紅色地圖網站。

4 結 語

本文將三維GIS技術與人文歷史中紅色資源相融合，用先進的測繪地理信息技術服務于紅色資源管理，將紅色資源信息在三維空間下表達，結合時空數據庫，將高效時間索引技術和關鍵幀線性插值漸變技術應用于動態模擬演示歷史事件，既拓寬了GIS的應用和服務范圍，又使公眾以一種新的體驗來感受和學習紅色文化，弘揚愛國主義精神。

[1]胡偉平.GIS與人文地理學的發展[J].人文地理，1997，12(3):38-42

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[8]黃細嘉，龔志強.紅色旅游數字化綜合服務平臺的構想及其意義——以江西為例[J].南昌大學學報：人文社會科學版，2007，38(6):58-64