數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；圖庫合一地名數據服務；時空地名數據；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，也是體現城市形象的一種隱性資源[1]，其內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化對存量地名或老地名的挖掘、保護和應用，從原來側重前期規劃、過程審批，轉變為對地名數據資源的管理、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字人文、地理信息、數據庫出圖和虛擬現實等多技術進行交叉融合。在原有管理模式的基礎上，探索將數字技術應用于地名規劃審批、地名文化挖掘保護、地名服務應用等環節的技術路線，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 分布式數據庫技術賦能地名規劃審批

上海地名管理部門為市、區兩級地名管理辦公室，機構設置于各級規劃資源部門，根據國務院《地名管理條例》和《上海市地名管理條例》等法律法規要求，本市行政區劃名稱、居民地名稱，以及具有地名意義的臺、站、港、場等名稱審批（核）范圍分屬各專業部門。根據類別差異，其報批、更名、撤銷、審核、發布等環節存在差異。針對市區兩級、多部門的地名數據管理、更新、共享的工作機制要求，分布式的地名數據管理系統將較好地滿足動態維護與實時更新的全生命周期管理要求。

2.1 一庫多系統的分布式數據庫

目前上海市地名管理統一采用的是“上海市地名管理信息系統”，地名審批環節已納入上海市“網上政務大廳”統一管理平臺，具備網上申請，內部流轉、查詢打印、數據歸檔等功能，基本實現了市區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生的地名數據外，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生的地名數據庫，專項調查或課題匯集的成果數據（如歷史建筑物專項調查），以及由其他專業部門通過審批或普查產生的各類基于地理實體的數據。這些信息原則上都應該納入本市地名數據庫，為未來的地名審批管理提供依據，但現實是這些數據都在各自的系統或數據庫中獨自運行，無法實現充分使用與共享。因此“一庫多系統”的設計，除了滿足現有工作層面的數據流轉外，還需要和地名普查成果數據庫、全市地名地址庫、規劃地名數據庫、歷年地名檔案資料庫，以及其他專業部門等的大量數據結合和銜接。以地名審批為核心，實現地名數據的規劃命名、審批受理、數據庫更新、發布、修改、應用撤銷和檔案管理等生命周期的全過程管理[2]29。

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

2.2 分布式管理系統

地名數據庫管理系統面向的用戶為各個專業部門的市區兩級地名管理單位，通過“一庫多系統”，打造為全市各項經濟社會活動服務的權威統一的地名規劃審批平臺。“一庫”即全市統一地名數據庫，“多系統”即根據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系統，如標準地名服務網、中國國家地名庫（上海）等。

根據實際運行目的和數據共享要求考慮，現有的地名管理信息系統采用B/S的體系結構，布置在局域網上運行。平臺整體框架設計分為基礎設施層、數據資源層、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有機地連接起來，從總體上保證系統的模塊化結構和功能構件劃分[2]29（見圖2）。

2.3 圖庫合一的數據服務標準

除了通過各個系統實現對地名數據庫的使用與維護外，為了更好地滿足社會專業機構對地名服務的需求，還應提供各類標準接口方式（Webservices）對地名數據庫進行數據交換或調用。

對于更多非地理信息專業的技術單位，如地名規劃從業人員、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、便捷的地名數據服務方式，而數據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，數據庫出圖技術采用地名數據庫為數據源，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。

以現有地名專項規劃需求為例，前期地名管理部門需協同規劃管理部門提供控制性詳細規劃（以下簡稱“控規”）方案（含地形圖、道路系統規劃圖、土地利用規劃圖、控規簡要說明等），配合梳理相關地名資料（標準路名、已批規劃路名、非標路名、需命名道路）；而編制單位需要根據控規方案進行現狀調研（現狀道路建設與規劃道路系統的關系等），主動向地名管理部門查詢相關地名資料（標準路名、已批規劃路名、非標準路名、需命名道路），而這些數據資料往往會耗費大量的人力去收集、整理、呈現，同時也難免有所疏漏。數據出圖技術通過研究智能注記配置、不同要素沖突自動處理、不同數據格式無縫轉化，可使設計人員專注于規劃內容的呈現，同時不必擔心對地圖數據直接操作導致不滿足地圖審核或制圖的要求。通過地名數據庫標準數據服務，可以將各類資料按地名規劃編制與成果要求進行輸出，同時數據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涵的保護和挖掘。早在2011年《上海市控制性詳細規劃技術準則》中便首次將地名內容納入控規的同步編制和審批，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的文化內涵，強化了控規的文化引導作用[3]。

傳統的地理實體數據主要以點、線、面的空間坐標信息為主，而地名文化數據的來源眾多、內容豐富，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的蹤跡。近年來，通過不同地名文化項目的建設和研究已經有了較多積累，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、不同尺寸的數據（信息）納入同一時空人文數據集中，同時提供基于語義的搜索、提取、分析服務，實現后續的應用、制圖、共享。

3.1 時空地名數據融合技術

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、比例尺轉化，最后形成具有統一數學基礎的柵格地名數據集（層），圖3所展示的便是融合1948年歷史影像圖、租界時期道路網和由市文旅局最新認定發布的上海紅色紀念遺址數據的地圖，3種來源、格式、時代均不同的數據，通過時空融合技術在同一平臺進行展示，目前其坐標統一采用了上海2000城市坐標。

在此基礎上通過數字矢量化的方式，可進一步按以下步驟對時空地名數據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據庫，并從可靠渠道獲取人物簡介，補充數據庫。

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容，按照歷史人物的編碼要求錄入數據表單。

④ 關聯信息入庫：關聯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據庫，與現狀道路進行融合（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，此外結合基于網絡自動抓取（爬蟲）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[5]。根據具體項目需求，通過不同類別如政治、經濟、文化、宗教、建筑、聚落、交通、著名事件發生地等地名要素，按照其發生、發展、演變、消亡的時間節點和空間分布，全面、系統地加以提取，并按其時間、空間屬性分層定位在歷史基礎地理數據上，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、大數據分析等方面，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大數據搜索與挖掘開發平臺）基礎上，融合地名數據庫，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、共現分析、關聯關系分析等）、內容（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性分析，為地名文化產品或地理信息產品乃至ChatGPT應用提供新的展現視角或元素。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點；作為地理實體和歷史事件的時間參考依據。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，融合地名數據庫進行精確定位。

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據集，結合現有的虛擬現實技術，使相關數字人文項目制作可以突破傳統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

在地名時空數據集中，柵格化的老地圖、歷史資料與矢量歷史地名數據處于統一的空間數據庫內，可以快速實現所需范圍、年代或專題及人文信息的自動提取，結合已有的數據庫出圖技術，導出至桌面制圖系統中（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“朱今古墨”的表達方式，實現老圖新做、新圖復舊或者新老結合的制圖方式，創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據的方式實時更新，增加對地名空間位置的更新與修正。對地名時空數據庫而言，由于地名數據不存在最新版本或現勢性的問題，每次數據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容（錯誤更正除外），因此對地名時空數據庫或其衍生產品的應用都是對時空數據內容的更新補充，也為后續數據的進一步利用拓展建立了良性循環機制（見圖7）。

4.3 藝術與文化結合的可視化手段

區別于常規的歷史人文社科類數字產品或公開出版物，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容。如“青浦”地名設計時，抓住青浦江南水鄉文化特點，將兩字融入河道圖案中，突出了青浦環城水道和淀山湖的形態設計。又如將普陀區內各類地名根據其地理空間分布和重要（知名）程度，按其行政范圍予以呈現，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攝像頭掃描地圖內容，由APP將虛擬的數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內容顯示后支持用戶與虛擬世界進行互動，如360°旋轉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。根據實體地圖的內容和表達需求，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等軟件實現點云三角網構面及自動貼圖，對于細節要素較多的部件，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據量壓縮（如通過對點云數據的抽稀），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。將富有地名文化內涵的地物轉換為生動直觀、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，以更好地展示當地的地名文化與自然人文景觀，傳播優秀的地名文化知識。

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據服務”“分區圖說地名”“上海市地名發布系統”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共建共享。上海各時期發展的軌跡也將以地名時空數據庫的形式被記錄下來，并結合全景式、沉浸式的互動技術，更好地展現上海城市的歷史底蘊和人文內涵。