支持多平臺的移動數字文化遺產工作用圖系統研究與應用

何華貴，郭亮，粟梽桐，廖軍，蘇國俏，梁飛龍

(廣州市城市規劃勘測設計研究院，廣東 廣州 510060)

支持多平臺的移動數字文化遺產工作用圖系統研究與應用

何華貴*，郭亮，粟梽桐，廖軍，蘇國俏，梁飛龍

(廣州市城市規劃勘測設計研究院，廣東 廣州 510060)

測繪技術的不斷發展讓GIS技術在各領域的應用日益廣泛，其中文化遺產信息管理也逐漸開始利用地理信息所帶來的技術優勢。文化遺產的保護規劃、資源管理、展示等諸多方面均可使用GIS技術輔助工作。本文介紹了支持多平臺的數字文化遺產工作用圖系統，闡述了該系統的功能設計，系統在文化遺產保護工作的規劃管理、輔助決策方面的作用以及如何滿足文化遺產保護的實際需求。

工作用圖；文化遺產；地理信息系統；數字保護

1 引 言

使用GIS技術輔助文化遺產保護工作已在近年來有不斷加強的趨勢。隨著信息化與智能化的新型產品在文化遺產保護工作中的應用需求日益增長，GIS技術在該領域也遇到了廣泛的應用空間[1]。基于GIS的工作用圖系統，在描述文化遺產地理分布、空間區位等方面有著明顯的優勢[2]，能夠讓文化遺產管理者更加直觀地了解所轄區域內文化遺產的各類情況，為宏觀管理、規劃管理、科學決策提供清晰可靠的地理信息依據[3]。支持多平臺的移動數字文化遺產工作用圖系統結合GIS與互聯網技術，用戶只需要使用常規移動終端，對系統進行安裝即可直接運行，通過網絡獲取GIS數據及使用功能[4]。由于文化遺產地理分布廣泛，其管理工作需要進行大量的野外作業，基于移動端工作用圖系統將極大地增加工作者活動范圍，借助智能設備的使用提高工作管理效率[5]。

2 系統設計

數字文化遺產工作用圖系統采用三層體系架構，分別為基礎層、服務層、應用層。其中基礎層以多尺度基礎地理數據集和文化遺產專題數據集等為綜合數據集，統一按照相關基礎地理數據標準處理。服務層基于服務型GIS，提供基礎地圖服務、網絡要素服務、簡單網絡分析服務等多種地理信息服務以滿足不同的服務需求。應用層則為用戶提供多種工作用圖相關應用功能，其應用支持包括安卓與IOS等多種平臺的安裝與運行，平臺用戶也可以根據自身業務需要通過二次開發進行應用功能擴展和深化。系統架構圖如圖1所示：

圖1 系統架構圖

2.1 服務式GIS

數字文化遺產工作用圖系統基于服務式的GIS架構，服務式GIS系統集成各種空間數據來源，實現數據共享。

服務式GIS是一種面向服務的完整、規范的GIS技術體系，其核心部分包括了服務的請求，服務的提供以及服務的注冊[6]。常用GIS功能按照預先制定的服務規范進行發布，并遵循WebService的通信標準，讓服務請求者能夠跨平臺、跨網絡、跨語言地進行快速調用。請求者在向服務中心發送相關的服務請求后，由中心通過所請求服務的描述進行匹配，并將對應服務返回至請求者進行調用。服務式GIS支持SOA(Service Oriented Architecture)架構，由于其支持多類空間數據服務標準與SOA標準，因此能夠使用于各種SOA架構體系中，并與其他業務系統進行異構集成，讓開發者能夠快速便捷地構建應用系統。

服務式GIS提供了數據與系統集成的可能性，通過服務式GIS聚合多個部門的地理編碼、自然地理信息、道路、人口、管線、城市規劃、土地利用等相關基礎數據，為文化遺產保護工作的開展提供有效的數據支持。

2.2 在線/離線相結合的移動架構設計

數字文化遺產工作用圖系統基于移動終端運行。移動終端的數據更新機制可分為三種模式：實時在線更新、離線更新與在線/離線混合更新[7]。實時在線數據更新通過通用移動網絡與數據服務器進行通訊，通過移動網絡從服務器端實時獲取地圖及其他數據，該模式對網絡速度與網絡信息均有著較高的要求。離線數據更新則通過事先將數據拷貝或下載并存儲在移動終端里，當用戶啟動GIS應用后，系統自動讀取本地存儲的數據[8]。該模式與在線模式相比，對移動網絡速度與信號無任何依賴。此外由于數據是從本機直接進行讀取，在讀取速度與穩定性方面有著良好的保證。在此基礎上，系統能夠進行更加復雜的數據編輯及分析應用。但是在該模式下進行數據更新編輯后，需要有良好的與服務器同步的機制，才能保證數據的準確性與實時性。

數字文化遺產工作用圖系統使用的是實時在線模式與離線模式相結合的混合模式，在離線與在線的狀態下來回自由切換。當網絡暢通時，系統自動切換到在線模式，并與服務器進行實時通信，將數據進行同步更新。用戶在瀏覽地圖及其他數據的同時可以將數據緩存到本地，便于下次直接進行免流量瀏覽；當網絡條件不佳時系統自動切換到離線模式，GIS應用對本地存儲數據進行讀取，從而擺脫了對網絡信號的依賴。混合模式的移動架構設計讓數字文化遺產工作用圖系統能夠適應多種外業工作環境，使工作人員無論在人口集聚區還是偏僻地區都能夠使用系統輔助工作。

3 系統功能

3.1 地圖瀏覽模塊

地圖瀏覽模塊可用于查詢文化遺產空間信息情況，確定其在地圖上的位置，可以定位到某一網格區域內。能夠根據“無線數據采集器”當前所處的位置，裝載該地區的地圖。對地圖執行放大、縮小、漫游、全圖顯示等地圖瀏覽操作，對地圖圖層進行顯示切換操作以及進行圖上距離量測、面積量測的操作。該模塊能夠將文化遺產工作用地圖以簡單易用的形式呈現給系統使用者，提供直觀的文化遺產空間分布情況，輔助用戶空間決策。

圖2 數字文化遺產工作用圖系統界面

3.2 搜索定位模塊

該模塊能夠根據屬性或位置查詢文化遺產空間數據及相關屬性數據等，包括在地圖上實現各類圖形的繪制并進行空間選擇，通過空間關系條件執行篩選，并對查詢結果進行定位。系統亦可利用移動終端內建GPS模塊，通過移動網絡實施跟蹤GPS衛星，接收衛星發送空間信息參數，并返回至定位服務器對移動端進精確位置計算并反映到電子工作地圖上，使用者可實時了解其空間位置以及與周圍環境的空間關系。

3.3 編輯模塊

編輯模塊為系統使用者提供對文化遺產信息的編輯，包括進行自定義標簽的落圖以及標簽屬性信息的編輯。當工作人員在外業巡查時發現問題，可及時進行記錄并通過系統進行上報，并支持包括照片、視頻、音頻等多媒體格式的記錄。

此外，系統運維模塊為應用層各類功能提供底層支撐，包括文化遺產等GIS數據配置以及功能權限配置。其中，通過移動GIS數據配置實現對GIS數據的字段、顯示、查詢等信息的設置，其配置項與移動GIS契約相對應，移動端對服務調用結果依次按契約取值，并在移動端界面中展示。系統通過用戶、角色、權限三者之間建立一對一及一對多的關系來實現功能及數據權限的配置。其中對數據權限實現了精細化控制，包括對字段、記錄的過濾控制，滿足工作用圖中對敏感數據信息的管理需求。

圖3 文化遺產信息搜索定位

4 結 語

本文以解決文化遺產保護工作中所面臨的問題為出發點，根據工作用圖中的實際需求，設計并實現了支持多平臺的數字文化遺產工作用圖系統。目前已成功應用到多地的文化遺產保護工作中。該系統提供了統一的文化遺產信息管理機制，對文化遺產信息的空間位置、分布情況、保護地帶情況、種類分布情況、保護狀態等有用信息通過數字化工作用圖清晰地呈現出來，并且利用支持多平臺的移動GIS應用模式，使文化遺產管理者能夠在多種環境下使用系統，極大地增加工作活動范圍，提高工作管理效率。實踐證明，該系統具有易配置、易擴展、多平臺等特點，能為文化遺產管理工作提供高效的數據管理及信息展示分析工具，能夠節約外業工作時間，減輕作業強度，提高文化遺產管理質量，并受到系統使用者的好評。

[1] 周文生，李強，唐劍波. 物聯網與GIS技術在文化遺產保護中的應用思考[J]. 文物保護與考古科學，2011，23(3)：22～26.

[2] 張東升，王劍敏，歐仁和等. 淺談領導工作用圖的編制和設計[J]. 測繪與空間地理信息，2012，35(11)：182～183.

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[5] 吳敏，謝忠. 基于嵌入式GIS的環境地質調查野外數據采集系統的設計與實現[J]. 計算機與現代化，2004(3)：44～46.

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[8] 彭樹標. 基于ArcGIS Mobile的海事移動GIS研究與實現[C]. 地理信息與物聯網論壇暨江蘇省測繪學會2010年學術年會論文集，2010.

ResearchandApplicationofMulti-PlatformSupportedMobileDigitalMappingInformationSystemonCulturalHeritageConservation

He Huagui，Guo Liang，Su Zhitong，Liao Jun，Su Guoqiao，Liang Feilong
(Guangzhou Unban Planning & Design Survey Research Institute，Guangzhou 510060，China)

Continued development of survey technologies has led to widespread use of GIS related technologies in multiple fields of practice. In particular，cultural heritage conservation has been enjoying a greater use of GIS and the technological advantages followed. The use of GIS benefits cultural heritage conservation planning，resource management，information display，etc. This article introduces a multi-platform supported digital mapping information system on cultural heritage conservation，its structure and functionalities，how the system works to support conservation planning and decision making，and how it fulfills the many practical needs of cultural heritage conservation.

information mapping；cultural heritage；geographic information system；digital protection

1672-8262(2017)06-16-03

P208.2

A

2017—03—09

何華貴(1978—)，男，碩士，高級工程師，主要從事地圖制圖、互聯網電子地圖、地理信息系統建設等技術工作。

研究項目：廣州市越秀區科技創新和產業化專項(2016-GX-006)