基于3DGIS的红色资源地理信息系统的设计

许庆领，李巍巍

（1. 国家测绘地理信息局 重庆测绘院，重庆 400015）

红色地理信息资源作为一种专题性的地理信息资源，记载着人类历史发展道路上的奋斗史、探索史[1,2]。红色资源的管理和表达，是宣传红色思想和文化，发扬爱国主义精神的基础。本文在人文地理信息技术基础上，结合测绘地理信息特点，选取人文社会资源中反映中国共产党奋斗峥嵘岁月的红色资源，依托三维空间地理信息可视化的优势，对红色资源地理信息系统的框架设计、数据库设计、功能设计进行详细阐述。

1 系统架构设计

三维地理信息系统是GIS的一个重要发展方向。三维GIS可以支持真三维的矢量和栅格数据模型及以此为基础的三维空间数据库，解决了三维空间操作和分析问题[3-5]，广泛应用于农业、林业、环境、社会调查、规划决策、交通管理、旅游、气象等方面。

红色资源地理信息系统与其他信息系统的不同之处在于红色资源数据库结构复杂，数据源类型多种多样，信息量非常庞大；同时，需要通过时空数据库[6,7]来模拟表达红色事件，特别是在网络三维地理空间环境下红色事件的模拟。通过对各种系统体系结构优缺点的对比，结合红色资源地理信息系统自身的特点，本文采用B/S架构体系来设计部署系统，如图1。

系统采用三层体系结构，由数据服务层、业务处理层、表现层组成。数据服务层采用SQL Server数据库和文件库的形式组织，充分发挥大型网络级DBMS在数据缓冲、管理、共享等方面的优势，主要负责数据管理，实现时空、属性数据的一体化管理。表现层和业务处理层通过标准HTTP协议通信，避免了防火墙问题。业务处理层和数据服务层的空间数据部分通过HTTP协议通信，对专题数据部分的通信是通过SQL Server专用数据库接口DB-Library实现，以保证足够的数据访问效率。

2 数据库设计

根据国标规定的时空分类方法，结合红色资源地理信息系统的实际需求，将全国红色资源分成红色人物、重要事件、红色旅游、革命圣地和爱国主义教育基地5大部分。下面仅对红色人物、重要事件、红色旅游和其他综合信息数据库设计予以说明。

2.1 红色人物

红色人物部分主要由人物基本信息、事件、文化三部分组成。人物基本信息包括人物ID、姓名、别名、出生时间、出生地、所属省份、逝世时间、简介、照片、简介来源、网址、坐标等；事件包括重要事件ID、事件名称、事件开始时间、事件结束时间、事件描述、人物、地点、坐标等；文化包括文化ID、创作人、发表时间、作品名称、图片、发表地点、坐标、作品描述等。红色人物的数据结构如图2。

2.2 重要事件

重要事件部分划分成两种形式，一种是不需要模拟演示过程的事件，一种是需要模拟演示过程的事件，如战役的行军路线、战役中势力范围的变化等。对于第一种形式的事件，由三部分组成，分别是重要事件基本信息表、事件类型表、重要时间段表。其中重要事件基本信息表包括重要事件ID、事件名称、事件开始时间、事件结束时间、事件描述、事件发生地、图片、事件类型ID、时间段ID等字段。对于第二种形式的事件，除了包括第一种形式的事件的内容外，还包括战役重要过程、战役行军路线、战役地名标注三部分，如图3。

图1 红色资源地理信息平台结构图

图2 红色人物数据结构图

图3 模拟重要事件数据模型图

2.3 红色旅游

红色旅游数据模型按照从面到点的层次顺序设计。根据国家旅游局公布的红色旅游景区，将全国划分成12个红色旅游景区，每个景区有若干条红色旅游精品线，全国共30条红色精品线，每条旅游精品线上分布着红色旅游景点。

2.4 其他综合数据库

其他综合数据库包括3D地物模型库、音视频数据库以及统计信息数据库等。其他综合信息数据库主要用于辅助红色资源信息的表达，丰富红色资源的展现方式。

3 系统功能设计

本系统通过对红色地理信息资源的有效整合和管理，并通过三维时空可视化技术进行多模式的空间表达，展现历史伟人、事件和红色景点的背景资源，并动态表达长征、四渡赤水等重大事件和战役，以及根据革命圣地等红色景点的实际情况为公众提供直观真实、准确有效的红色地理信息服务，构建虚拟红色旅游环境。系统的功能结构如图4所示。

1）红色人物。红色人物模块主要以在空间上展示人物信息为主，按照一定的索引条件，检索到相关人物并按照空间位置信息以人物头像缩略图的形式标注到三维地球上。点击地图或人物列表的某一项，会弹出人物基本信息以及图片，视频等。可以在信息板上放大图片、播放视频等，还可以通过“更多信息”转到人物的相关权威网站，全面详细地了解人物信息。

2）重要事件。重要事件模块以全面介绍事件、重点模拟经典战役或历史转折事件为主。按照时间和事件类型索引，检索到相关事件，按照事件的发生地在三维空间中标注事件点位信息。在事件信息板上展示事件概况、事件过程、事件示意图以及动态模拟演示事件的发生发展。通过时空数据库两种表达模式，动态模拟了平津战役敌我态势变化和红军长征过程，如图5。

图4 系统功能结构图

图5 重要事件——动态模拟行军路线

3）红色圣地。红色圣地模块以全面展示5大革命圣地的红色景观为主，在地图上标注景点位置信息，可以在信息板上放大图片，通过流媒体加载技术播放流媒体视频，在三维环境下加载精细三维模型，使用户有身临其境的体验感。

4）红色旅游。红色旅游模块集中展现30条红色旅游精品线，在信息板上介绍路线的基本情况，加载沿途的红色旅游景点，通过虚拟现实技术和路线智能漫游技术实现虚拟红色旅游。沿途自动弹出距离当前行进点最近的旅游景点并以景点缩略图的形式标注在三维球体上，并在信息板上显示景点的信息、图片和视频等。红色旅游智能漫游界面，通过加载汽车模型和空间数据库的路线数据，使汽车沿着设定的线路，模拟驾车旅游。

5）爱国主义教育基地。爱国主义教育基地模块的设计思想是，可以通过景点介绍、景点图片、景点视频、景点三维模型等方式，全面展现全国300多个爱国主义教育基地。同时，可以对爱国主义教育基地按照所属省份和类型进行检索，将检索结果以符号标注到三维地球上。

6）精品地图。本模块是为全国测绘系统的红色电子地图而设计，通过DeepZoom技术在二维平面上展示其他单位的红色专题电子地图。

7）省市直通。该模块集成了全国测绘系统各单位和部门的红色地图网站，在三维球体上标注发布红色地图网站的单位，点击网站图标，跳转到相关红色地图网站。

4 结 语

本文将三维GIS技术与人文历史中红色资源相融合，用先进的测绘地理信息技术服务于红色资源管理，将红色资源信息在三维空间下表达，结合时空数据库，将高效时间索引技术和关键帧线性插值渐变技术应用于动态模拟演示历史事件，既拓宽了GIS的应用和服务范围，又使公众以一种新的体验来感受和学习红色文化，弘扬爱国主义精神。

[1]胡伟平.GIS与人文地理学的发展[J].人文地理，1997，12(3):38-42

[2]周学军.体验经济背景下的红色旅游景区开发[D].成都：四川大学,2009

[3]朱庆.三维地理信息系统技术综述[J].地理信息世界，2004，3(2):8-12

[4]刘晓明，罗周全，孙利娟,等.三维GIS空间数据集成和可视化技术研究[J].科学导报，2008，26(2):65-68

[5]李青元,林宗坚,李成明.真三维GIS技术研究的现状与发展[J].测绘科学,2000，2(25):47-51

[6]欧阳斯达.基于三维时空数据库的地信时空过程可视化[J].现代测绘，2011，34(1):14-16

[7]Kim D H，Ryu K H,Kim H S.A Spatiotemporal Database Model and Query Language[J].The Journal of Systems and Software,2000(55):129-149

[8]黄细嘉，龚志强.红色旅游数字化综合服务平台的构想及其意义——以江西为例[J].南昌大学学报：人文社会科学版，2007，38(6):58-64