基于WebGIS的長征路線可視化系統(tǒng)設(shè)計(jì)

【摘" 要】 長征精神是中華民族的寶貴財(cái)富，但現(xiàn)在不少人對(duì)長征路線及相關(guān)重要事件不甚了解。文章基于WebGIS技術(shù)，設(shè)計(jì)了一個(gè)長征路線的動(dòng)態(tài)展示系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以按照長征的時(shí)間線動(dòng)態(tài)地顯示前進(jìn)路線，在遇到重要戰(zhàn)役或事件的地點(diǎn)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)暫停，并利用文字、圖片、動(dòng)畫和視頻等形式，詳細(xì)地?cái)⑹鍪录?jīng)過，對(duì)長征的轉(zhuǎn)折點(diǎn)——遵義會(huì)議舊址進(jìn)行了虛擬仿真，用戶可以沉浸式的體驗(yàn)舊址風(fēng)貌，還可以進(jìn)入內(nèi)部參觀。該系統(tǒng)的主要功能包括注冊(cè)登錄、探索功能、路線展示、交互功能和用戶互動(dòng)一級(jí)功能。經(jīng)過實(shí)際測(cè)試，該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，有力地推廣了長征黨史教育，具有較強(qiáng)的參考價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】 長征路線；WebGIS；可視化；虛擬仿真

一、系統(tǒng)總體構(gòu)架

系統(tǒng)的總體框架主要分為三個(gè)部分：數(shù)據(jù)層﹑應(yīng)用服務(wù)層與用戶界面層。系統(tǒng)的數(shù)據(jù)層包括空間數(shù)據(jù)、利用Oracle數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)的屬性數(shù)據(jù)以及系統(tǒng)其他各類資源；應(yīng)用服務(wù)層由GIS數(shù)據(jù)服務(wù)與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)處理服務(wù)組成。系統(tǒng)中的應(yīng)用服務(wù)層與用戶界面層通過Web Service傳遞技術(shù)信息［1-2］；用戶界面層負(fù)責(zé)用戶交互，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的可視化，顯示相應(yīng)用戶的操作，并對(duì)應(yīng)用服務(wù)層發(fā)送請(qǐng)求，應(yīng)用服務(wù)層讀取了數(shù)據(jù)層中的數(shù)據(jù)后，將結(jié)果返回用戶界面層［3-4］。系統(tǒng)總體構(gòu)架如圖1所示。

二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（一）設(shè)計(jì)思路

本研究提出的基于WebGIS的長征路線可視化系統(tǒng)，旨在設(shè)計(jì)并創(chuàng)新一個(gè)不受時(shí)間與空間約束的紅色教育平臺(tái)，使用戶可以更加便捷、高效地自主學(xué)習(xí)到多樣化的知識(shí)。該系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)思路如下：

1. 注重可視化教學(xué)。將長征故事與地圖、三維地貌相結(jié)合，加深用戶對(duì)長征黨史內(nèi)容的理解，增添學(xué)習(xí)的趣味性。

2. 以交互功能為基礎(chǔ)。以動(dòng)畫的形式展現(xiàn)地圖，將長征的路線可視化，讓用戶能夠更清晰、直觀地學(xué)習(xí)長征歷史、感受長征的艱辛；用VR技術(shù)展示三維立體的長征紀(jì)念館，使用戶能夠跨越時(shí)間與空間，參與改變了中國歷史的長征會(huì)議。

3. 注重知識(shí)的交流與鞏固。每月統(tǒng)計(jì)排行，實(shí)行有獎(jiǎng)答題，以提高用戶的積極性；學(xué)習(xí)長征相關(guān)知識(shí)、領(lǐng)悟長征精神；開設(shè)論壇板塊，使用戶能夠在論壇自由分享自己的感受，并和他人共同探討與長征相關(guān)的問題［5］。

（二）系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

基于WebGIS的長征路線可視化系統(tǒng)設(shè)計(jì)基于B/S架構(gòu)，包括客戶端、服務(wù)器端和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)3個(gè)部分。其中，客戶端的頁面設(shè)計(jì)使用了Visual Studio Code，地圖部分使用了ArcGIS、MapGIS，三維紀(jì)念館使用了Sketch Up進(jìn)行設(shè)計(jì)；服務(wù)器端使用了Java Script語言來實(shí)現(xiàn)，主要完成對(duì)系統(tǒng)內(nèi)容的管理、完善和更新工作；數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)使用了Mybatis管理用戶的基本信息，以及搜索與展示的內(nèi)容。用戶可以在該系統(tǒng)上查詢個(gè)人信息，通過模糊搜索或關(guān)鍵字搜索，瀏覽或觀看與長征黨史相關(guān)的紅軍行軍總路線圖、英雄事跡和重大戰(zhàn)役作戰(zhàn)圖，甚至是動(dòng)態(tài)模擬的長征地形場(chǎng)景和VR紀(jì)念館；除此之外，用戶也可以在系統(tǒng)論壇討論、交流相關(guān)問題，抑或是開展有獎(jiǎng)答題競(jìng)猜。系統(tǒng)功能架構(gòu)如圖2所示。

三、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

（一）注冊(cè)登錄

該模塊通過在后臺(tái)創(chuàng)建user表存儲(chǔ)用戶的信息。其中id是主鍵，非空且唯一；用戶名與密碼非空且唯一，需要檢查用戶名的有效性，密碼由8—16位的字母與數(shù)字組成；真名與QQ號(hào)非空；其他屬性無限定性要求。

在前端，本研究將網(wǎng)頁上的數(shù)據(jù)通過Ajax異步請(qǐng)求的方式傳遞到后端，通過后端處理數(shù)據(jù)，同時(shí)在網(wǎng)頁上通過正則表達(dá)式確保數(shù)據(jù)的正確性；在后臺(tái)，解析前臺(tái)傳遞回來的數(shù)據(jù)，再使用Mybatis訪問數(shù)據(jù)庫，獲取信息，進(jìn)而判斷用戶是否進(jìn)行了登錄、注冊(cè)操作。

（二）搜索功能

此模塊所需的表格結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要人物、會(huì)議、戰(zhàn)役、故事的文字、圖片和視頻等信息。

在前端，需要將用戶問題通過Ajax異步請(qǐng)求的方式傳遞到后端，由后端處理數(shù)據(jù)，并進(jìn)行簡(jiǎn)單的非空判斷；在后端，需要解析前臺(tái)傳遞回的數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)內(nèi)容、類型進(jìn)行flagnumber判斷，以確定該搜索是否為精確搜索或模糊搜索。如果是精確搜索，就從具體的表中使用Mybatis訪問數(shù)據(jù)；如果是模糊搜索，則需要遍歷表格搜索相關(guān)數(shù)據(jù)，判斷數(shù)據(jù)是否符合搜索條件。最后將數(shù)據(jù)封裝到一個(gè)集合中，返回給前端進(jìn)行頁面展示。

（三）長征路線展示功能

1. 紅軍行軍總路線圖

首先，本文通過查閱美國作家、全美作家協(xié)會(huì)主席哈里森·埃文斯·索爾茲伯里于1986年創(chuàng)作的《長征——前所未聞的故事》附加的地圖，并結(jié)合歷經(jīng)過長征的成仿吾先生在《長征回憶錄》中描述過的地點(diǎn)與線路，確定了紅軍行軍總路線圖的底圖。

其次，通過ArcGIS對(duì)地圖進(jìn)行矢量化，將矢量化后的地圖通過ArcMap發(fā)布到ArcGIS Server上，然后使用esri公司提供的ArcGIS API for JavaScript編寫代碼，將服務(wù)層中的地圖發(fā)布到Web頁面，并編寫相應(yīng)的代碼，以實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。

最后，為讓用戶更深入地了解長征內(nèi)容，研究分別對(duì)紅一、紅二、紅四和紅二十五方面軍的行軍圖進(jìn)行了路線展示。

除此之外，為了能夠更美觀地展示地圖，本研究不僅運(yùn)用了Adobe Illustrator，將矢量化地圖進(jìn)行美化，使地圖在不同的縮放程度下，展示不同的維度，還使用了Adobe Audition，將美化后的地圖結(jié)合實(shí)地圖片進(jìn)行動(dòng)態(tài)展示。

2. 長征故事展示

長征故事展示內(nèi)容模塊由偉人事跡、長征感人故事與長征路新故事——生態(tài)扶貧新路徑3個(gè)模塊組成。

（1）偉人事跡模塊

為了歌頌偉人在長征中的感人事跡，文章特別設(shè)立了偉人事跡模塊，通過參考《紅星照耀中國》《長征——前所未聞的故事》《長征回憶錄》等書籍，詳細(xì)介紹了毛澤東、周恩來、彭德懷、賀龍等中共領(lǐng)導(dǎo)人在長征途中的英雄事跡。

（2）長征感人故事模塊

長征路上不僅有偉人的光輝事跡，還有普通人平凡的偉大。為此，文章特別設(shè)立了長征感人故事模塊，并參考了《紅軍長征記》《長征的故事》等書籍，弘揚(yáng)長征精神。

（3）長征路新故事——生態(tài)扶貧新路徑模塊

紅軍當(dāng)年走過的地方，基本上都是“山高路遠(yuǎn)溝深”的地方，但我黨因地制宜，將“偏僻閉塞”的劣勢(shì)轉(zhuǎn)化為“綠色生態(tài)”的優(yōu)勢(shì)，探索出了“前店后廠”的生態(tài)扶貧新路徑，為后續(xù)的革命奠定了良好的群眾基礎(chǔ)。

3. 三維地形圖的展示

該模塊使用的基本數(shù)據(jù)為DEM和衛(wèi)星影像地圖。其中DEM數(shù)據(jù)由地理空間的數(shù)據(jù)云下載獲得，衛(wèi)星影像地圖則由全能電子地圖的下載器下載獲得。

首先，文章將數(shù)據(jù)導(dǎo)入超圖內(nèi)，并緩存影像數(shù)據(jù)與DEM兩個(gè)數(shù)據(jù)。影像數(shù)據(jù)緩存為.sci3d的配置文件，DEM數(shù)據(jù)則存儲(chǔ)為.sct的配置文件；其次，用Supermap iServer進(jìn)行快速發(fā)布，分別發(fā)布DEM數(shù)據(jù)與影像衛(wèi)星圖；最后，使用SuperMap iPortal的三維地球應(yīng)用，將數(shù)據(jù)添加到Supermap iEarth，并在頁面上發(fā)布三維地圖。

4. 重大戰(zhàn)役作戰(zhàn)圖

紅軍在長征的過程中，歷經(jīng)了無數(shù)場(chǎng)艱難的戰(zhàn)役，打破了幾十萬國民黨軍隊(duì)的圍堵和追擊，突破了敵人的道道封鎖線，擺脫了敵人的圍追堵截，征服了雪山草地等天險(xiǎn)，以堅(jiān)定的革命意志和堅(jiān)強(qiáng)的戰(zhàn)斗精神經(jīng)受住了一次又一次血與火的磨煉。長征的勝利保留和鍛造了紅軍的骨干，爭(zhēng)取了戰(zhàn)略主動(dòng)，使大批紅軍將士成為人民軍隊(duì)發(fā)展壯大的中堅(jiān)力量，為人民軍隊(duì)的發(fā)展壯大提供了重要的人才保障，奠定了軍事斗爭(zhēng)發(fā)展的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，打開了軍事斗爭(zhēng)的新局面。

對(duì)此，文章運(yùn)用了文字、圖片和視頻等多種形式，展示了這些扭轉(zhuǎn)我黨歷史的重大戰(zhàn)役，將其與GIS結(jié)合，對(duì)地圖進(jìn)行矢量化，并發(fā)布到網(wǎng)絡(luò)上。

5. VR紀(jì)念館模型

遵義會(huì)議的會(huì)址采用了Sketch Up進(jìn)行場(chǎng)景構(gòu)建。在創(chuàng)建模型的過程中，首先需要查找精準(zhǔn)的模型數(shù)據(jù)，然后運(yùn)用Enscape的即時(shí)渲染器確定建筑物的材質(zhì)。Enscape能夠使建筑構(gòu)建更加逼真，光影更加貼近現(xiàn)實(shí)的效果，不僅可以真實(shí)地表現(xiàn)出Sketch Up中的模型材質(zhì)、即時(shí)地調(diào)節(jié)時(shí)間變化帶來的光影移動(dòng)，使模型更加自然美觀，還可以對(duì)磚縫間的凹痕紋理等進(jìn)行細(xì)節(jié)處理。遵義會(huì)議紀(jì)念館三維VR模型如圖3所示。三維模型的底圖是1935年遵義會(huì)議周邊的復(fù)原圖。

6. 有獎(jiǎng)答題

該模塊由問題、用戶積分表與用戶3個(gè)模塊組成。問題模塊從題庫中隨機(jī)抽取5道題目，由程序判斷是否正確，并返回結(jié)果至用戶積分表；在用戶積分表模塊中，通過計(jì)算用戶在人物、會(huì)議和戰(zhàn)役等不同類別題目下的積分情況，進(jìn)行求和運(yùn)算；最后結(jié)合用戶模塊中的姓名、學(xué)號(hào)和專業(yè)等基本信息，進(jìn)行總體排名，對(duì)排名前三的用戶，給予禮品獎(jiǎng)勵(lì)，以激發(fā)用戶對(duì)長征黨史學(xué)習(xí)的積極性。

四、結(jié)語

文章設(shè)計(jì)的基于WebGIS的長征路線可視化系統(tǒng)，經(jīng)過實(shí)際測(cè)試后，表現(xiàn)良好、運(yùn)行穩(wěn)定，并有力地促進(jìn)了長征黨史教育的推廣，提高了群眾學(xué)習(xí)黨史的積極性。用戶可以利用手機(jī)、平板以及電腦等設(shè)備，了解和學(xué)習(xí)該系統(tǒng)下的長征故事。該系統(tǒng)突破了時(shí)間與空間的限制，實(shí)現(xiàn)了互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與思想政治教育的有機(jī)結(jié)合；具有強(qiáng)交互性，可以使用戶更積極、主動(dòng)地學(xué)習(xí)；該系統(tǒng)的VR交互模塊提供了比傳統(tǒng)教學(xué)方式更豐富的內(nèi)容，滿足了用戶多樣化的需求。

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