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        中國歷史文化名鎮(zhèn)名村Web展示平臺的設計與實現(xiàn)

        2016-02-13 09:05:58舒惠勤
        衡陽師范學院學報 2016年6期
        關鍵詞:名村名鎮(zhèn)空間數(shù)據(jù)

        尹 超,舒惠勤,韓 青

        (1.古村古鎮(zhèn)文化遺產(chǎn)數(shù)字化傳承湖南省協(xié)同創(chuàng)新中心,湖南 衡陽 421002;2.衡陽師范學院 城市與旅游學院,湖南 衡陽 421002)

        中國歷史文化名鎮(zhèn)名村Web展示平臺的設計與實現(xiàn)

        尹 超1,舒惠勤2,韓 青2

        (1.古村古鎮(zhèn)文化遺產(chǎn)數(shù)字化傳承湖南省協(xié)同創(chuàng)新中心,湖南 衡陽 421002;2.衡陽師范學院 城市與旅游學院,湖南 衡陽 421002)

        中國歷史文化名鎮(zhèn)名村能較完整地反映一些歷史時期傳統(tǒng)風貌和地方民族特色,對歷史文化名鎮(zhèn)名村中重要的景觀基因信息進行數(shù)字化保護有其現(xiàn)實意義和理論意義。針對中國歷史文化名鎮(zhèn)名村基礎空間信息匱乏現(xiàn)狀和傳統(tǒng)聚落數(shù)字化保護的必要性,本文通過分析中國歷史文化名鎮(zhèn)名村景觀基因的特點以及空間數(shù)據(jù)類型,建立了中國歷史文化名村名鎮(zhèn)的空間數(shù)據(jù)庫,借助于Web GIS技術和Web前端技術,設計并實現(xiàn)了中國歷史文化名鎮(zhèn)名村Web展示平臺。相比于古村鎮(zhèn)傳統(tǒng)的保護方式,借助于Web GIS的數(shù)字化技術手段,對古村古鎮(zhèn)文化資源重新整合和挖掘,能使其成為對公眾普及中國歷史文化名鎮(zhèn)名村保護與傳承教育的平臺,同時也可為中國歷史文化名鎮(zhèn)名村文化的持續(xù)生存與發(fā)展提供新的保護模式。

        Web GIS;Web平臺;傳統(tǒng)聚落數(shù)字化;中國歷史文化名鎮(zhèn)名村

        1 引 言

        中國歷史文化名鎮(zhèn)名村,是由住建部和國家文物局從2003年起共同組織評選的,保存文物特別豐富且具有重大歷史價值或紀念意義的、能較完整地反映一些歷史時期傳統(tǒng)風貌和地方民族特色的鎮(zhèn)和村[1]。近年來,隨著我國經(jīng)濟建設速度的加快和自然環(huán)境的變化,大量的古村鎮(zhèn)文化遺產(chǎn)正面臨著日趨嚴重的破壞,古村鎮(zhèn)文化遺產(chǎn)數(shù)字化記錄和傳承的任務越來越緊迫,傳統(tǒng)意義上的實體保護已經(jīng)很難實現(xiàn)文化遺產(chǎn)的永續(xù)傳承,數(shù)字化保護顯得更為可靠有效,借助于新興技術,如:WebGIS技術、虛擬現(xiàn)實技術、三維激光掃描技術等,已成為保護和傳承傳統(tǒng)聚落文化遺產(chǎn)強有力的方式。

        從技術層面來看,國內(nèi)外對WebGIS的理論和應用相對成熟:在研究方面,胡金星[2]等在研究Oracle Spatial空間數(shù)據(jù)庫特點的基礎上,提出了服務器方式和客戶服務器方式兩種開發(fā)Web GIS的解決方案;林宏基[3]等主要在具體實踐當中用Java語言編寫實現(xiàn)GIS多種數(shù)據(jù)格式,并且這種格式能夠集成到Oracle數(shù)據(jù)庫中;錢峻屏[4]等結合具體的開發(fā)實例,在討論空間信息服務的主要特點的基礎上探討了網(wǎng)絡GIS的技術發(fā)展趨勢;盧峰[5]等針對Web GIS環(huán)境中數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)集成問題,提出了異構空間數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)整合模型及Web GIS實現(xiàn)方法。在應用方面,Web GIS已普遍應用到農(nóng)業(yè)、水利、自然災害等社會的各個領域[6-7]。

        但現(xiàn)有研究中,Web GIS應用于文化遺產(chǎn)保護及歷史文化名鎮(zhèn)名村數(shù)字化方面的內(nèi)容較少,本文在地理空間數(shù)據(jù)庫的技術支持下,結合GIS和網(wǎng)絡技術,采用ArcSDE空間數(shù)據(jù)庫引擎和Oracle數(shù)據(jù)庫統(tǒng)一管理空間和屬性數(shù)據(jù),應用ArcGIS API for JavaScript技術實現(xiàn)了中國歷史文化名鎮(zhèn)名村的展示平臺系統(tǒng)。

        2 平臺架構設計和技術路線

        2.1 架構設計

        平臺架構的設計思想采用傳統(tǒng)的三層Browser/Server體系結構,大致可分為數(shù)據(jù)層、應用邏輯層、客戶層(圖1 中國歷史文化名鎮(zhèn)名村展示平臺結構體系)。其中,客戶層是用戶和Web GIS交互的接口,應用邏輯層是整個系統(tǒng)的核心,負責接收和響應客戶端的請求,而數(shù)據(jù)層則為網(wǎng)絡服務提供空間數(shù)據(jù)來源。

        圖1 中國歷史文化名鎮(zhèn)名村展示平臺結構體系

        (1)數(shù)據(jù)層

        系統(tǒng)遵循“數(shù)據(jù)和應用分離”的基本原則,所有數(shù)據(jù)資源集中管理和維護,分布使用[8]。中國歷史文化名鎮(zhèn)名村的空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)分開存儲,通過唯一標識號或者其他相關特征進行關聯(lián),從而實現(xiàn)屬性數(shù)據(jù)與空間數(shù)據(jù)間的動態(tài)互訪。因名鎮(zhèn)名村數(shù)據(jù)量大,數(shù)據(jù)安全性高,采用SQL Server2008數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。其中名鎮(zhèn)名村的屬性數(shù)據(jù)可以直接存儲在SQL Server中進行管理和維護,空間數(shù)據(jù)則采用SQL Server 和 ESRI ArcSDE提供的空間數(shù)據(jù)存儲模型Multiuser GeoDatabase 進行存儲管理。為了將要素分類并分層,利用ArcGIS Desktop的功能模塊ArcGIS Catalog定義各空間分類要素所對應的空間數(shù)據(jù)要素集、要素類和要素對象的空間數(shù)據(jù)庫表格式[9]。將空間數(shù)據(jù)入庫,用Oracle數(shù)據(jù)庫管理向導建立數(shù)據(jù)庫,利用服務器端的ArcSDE連接Oracle,也可利用ArcGIS Catalog模塊提供的向導發(fā)布ArcGIS Server連接Oracle來導入屬性數(shù)據(jù)。

        (2)應用邏輯層

        提供系統(tǒng)核心功能、服務和站點。通過調用在線的ArcGIS JavaScript API實現(xiàn)對名鎮(zhèn)名村數(shù)據(jù)的編輯、更新和維護工作,還可對名鎮(zhèn)名村點數(shù)據(jù)進行顯示、查詢、定位、分析、制圖、打印等功能。

        (3)客戶層

        包括管理人員和數(shù)據(jù)用戶。其中數(shù)據(jù)用戶通過支持開放服務的工具(IE11、Firefox、Opera、Chrome等瀏覽器)訪問地圖服務。管理人員通過對地理空間數(shù)據(jù)進行配置并發(fā)布為地圖,或者管理已發(fā)布的地圖。

        2.2 技術路線

        系統(tǒng)的建設包括準備階段、系統(tǒng)分析與設計、系統(tǒng)開發(fā)與運用等三個階段(如圖2所示)。

        準備階段主要是在考慮數(shù)據(jù)采集可行性和可操作性的基礎上,以中國528個(截止2016年)歷史文化名鎮(zhèn)名村位置點為數(shù)據(jù)采集對象,以景觀基因理論[10-11]為支撐,收集各名鎮(zhèn)名村空間數(shù)據(jù),從而為整個系統(tǒng)設計奠定數(shù)據(jù)基礎。系統(tǒng)分析與設計階段,主要是確定系統(tǒng)架構以及系統(tǒng)所要實現(xiàn)的主要功能,并從用戶角度制定需求文檔。系統(tǒng)開發(fā)與運用階段,編寫主程序界面,開發(fā)各個功能模塊以及對整個系統(tǒng)的集成、測試與優(yōu)化。

        圖2 技術路線圖

        3 平臺的關鍵技術

        3.1 地理空間數(shù)據(jù)庫

        技術層面上,將包含有空間位置特征、屬性特征和時態(tài)特征的數(shù)據(jù)稱之為地理空間數(shù)據(jù),而存儲地理空間數(shù)據(jù)的為地理空間數(shù)據(jù)庫。在本系統(tǒng)中,采用全面準確、關系一致、適度冗余的地理空間數(shù)據(jù)設計原則,以統(tǒng)一的標準和規(guī)范整理分幅分層的數(shù)據(jù)。將名鎮(zhèn)名村的空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)進行有效組織、管理,便于查詢、分發(fā)與制圖,建立邏輯上或者是物理上無縫的數(shù)據(jù)庫。

        理論層面上,系統(tǒng)根據(jù)景觀基因的相關理論基礎,圍繞歷史文化名村名鎮(zhèn)的數(shù)字化需求,將各歷史文化名村名鎮(zhèn)數(shù)據(jù)采集細分村鎮(zhèn)歷史、村鎮(zhèn)環(huán)境、村鎮(zhèn)形態(tài)、村鎮(zhèn)建筑、村鎮(zhèn)風俗、村鎮(zhèn)文藝等六大方向,最后從地理位置、地域面積、歷史起源、自然環(huán)境、布局形態(tài)、建筑風格、文化景觀(文化遺產(chǎn)、文化資源,特別是非物質文化遺產(chǎn))、當?shù)靥禺a(chǎn)、代表性人物、周邊旅游景點等方面著手進行數(shù)據(jù)采集和數(shù)字化。

        3.2 ArcGIS JavaScript API

        2008年ESRI推出的一套基于JavaScript語言編接口,其為創(chuàng)建Web GIS應用提供了向web應用程序中嵌入輕量級制圖功能的解決方案。開發(fā)人員在客戶端可以輕松地利用ArcGIS JavaScript API來調用ArcGIS Server所提供的服務,實現(xiàn)地圖應用和地理分析功能。其主要的優(yōu)勢主要有如下:①擴展性;②靈活便捷性,基于JavaScript的實現(xiàn)方式可以即時修改系統(tǒng)功能,提高了編碼效率[12]。

        3.3 聚類算法

        聚類是數(shù)據(jù)挖掘、模式識別等研究方向的重要研究內(nèi)容之一,主要應用于模式識別中的語音、字符識別等機器學習中。在GIS應用方面,聚類算法主要應用于數(shù)據(jù)挖掘、時空數(shù)據(jù)庫應用等方面[13]。本系統(tǒng)中用到的K均值聚類屬于四類中的劃分式聚類算法,該算法能夠使每一次數(shù)據(jù)點到其聚類中心的平方距離和被最小化。

        3.4 HTML5技術(模板引擎)

        2014年10月29日,萬聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟宣布超文本標記語言(HTML)的第五次重大修改完成,HTML5引入了許多新的特性和功能并且能在移動設備上支持多媒體。目前,HTML5已經(jīng)能夠在不同程度上運用于Chrome、Firefox、IE9等主流瀏覽器上。本研究引用HTML5中video、article等新標簽[14]。

        4 平臺的功能實現(xiàn)

        系統(tǒng)利用Web前端技術,并結合Dojo和Bootstrap框架及ArcGIS JavaScript API實現(xiàn)了中國歷史文化名鎮(zhèn)名村展示平臺系統(tǒng)(如圖3所示)。針對名鎮(zhèn)名村的功能需求,系統(tǒng)實現(xiàn)了對地圖的放縮、漫游、全圖顯示等基本地圖功能,還實現(xiàn)了以下主要功能模塊。

        圖3 中國歷史文化名鎮(zhèn)名村展示平臺主界面

        4.1 足跡模塊

        該模塊有助于用戶進行最佳出游路線的規(guī)劃,方便用戶更好的掌握出游天氣信息,查詢最佳省錢或省時路線,幫助用戶去哪兒游玩做出明智的決策,標記已了解過的名鎮(zhèn)名村;該功能模塊提供了標繪點、線、面等標繪功能,并提供了標繪屬性信息、樣式的編輯,從而輔助用戶對旅游情況進行反饋,方便后面的用戶做出選擇,從而形成了“公眾參與,專家論證”的旅游開發(fā)形式。

        4.2 中國歷史文化名鎮(zhèn)名村查詢功能模塊

        該模塊提供了名鎮(zhèn)名村查詢服務,并提供多樣化的查詢方式,例如:圖層查詢、點擊查詢、空間查詢、屬性查詢等,此功能方便了用戶及時地查閱名鎮(zhèn)名村信息。名鎮(zhèn)名村系統(tǒng)分為中國歷史文化名村、中國歷史文化名鎮(zhèn)等圖層,圖層查詢功能能夠按照要素分類表中的要素類圖層進行分層查詢(如圖4所示)。

        4.3 中國歷史文化名鎮(zhèn)名村信息展示模塊

        系統(tǒng)配合以文字、圖片、音頻、視頻等方式全面、詳盡的對歷史文化名鎮(zhèn)名村的特色和景點進行了網(wǎng)絡還原(圖5)。歷史文化名村名鎮(zhèn)文本信息以pdf的方式顯示,圍繞歷史文化名村名鎮(zhèn)景觀基因圖譜的相關理論,從地理位置、地域面積、歷史起源、自然環(huán)境、布局形態(tài)、建筑風格、文化景觀(文化遺產(chǎn)、文化資源,特別是非物質文化遺產(chǎn))、當?shù)靥禺a(chǎn)、代表性人物、周邊旅游景點等方面詳細介紹了各古村古鎮(zhèn)的整體空間分布格局環(huán)境和歷史文化信息。

        圖5 系統(tǒng)信息展示模塊(查詢?yōu)蹑?zhèn)全景圖片)

        4.4 地圖管理模塊

        封裝GeoServer REST相關模塊,提供地圖發(fā)布、地圖表現(xiàn)、圖例生成。還可以對空間數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)、圖層、樣式等進行管理,提供相關元數(shù)據(jù)的檢索和獲取功能,進行影像地圖與矢量地圖之間的轉換,并且可以抓取興趣點進行地圖的打印輸出。

        4.5 導航模塊

        提供定位服務、位置分享服務以及路徑導航功能。根據(jù)此功能模塊可以實時定位自己的位置以及將位置分享給好友以方便好友及時聯(lián)系。提供的路徑導航功能,能夠顯示兩點之間的路線圖,找出最佳出行路徑。

        5 結 語

        本文以中國的528個歷史文化名鎮(zhèn)名村為基礎,借助Web GIS、Web 前端與數(shù)據(jù)庫技術,建立了中國歷史文化名鎮(zhèn)名村展示平臺。該系統(tǒng)具備地圖瀏覽、足跡模塊、導航模塊、名鎮(zhèn)名村查詢功能模塊、地圖管理模塊、展示模塊等功能。系統(tǒng)挖掘了歷史文化名鎮(zhèn)名村的歷史價值,拓展了歷史文化名鎮(zhèn)名村研究空間和手段。

        與傳統(tǒng)的實體保護方式不同,數(shù)字化保護通過數(shù)字技術修復和還原文化遺產(chǎn),這種可持續(xù)的資源使用方式也代表著人類社會未來資源利用發(fā)展的走向。本系統(tǒng)旨在激發(fā)和培養(yǎng)大眾參與到保護的自覺意識和行動力,促進中國歷史文化名鎮(zhèn)名村保護的環(huán)保性。

        [1] 國家建設部,文化局.中國歷史文化名鎮(zhèn)名村[EB/OL].[2016-08-13].http://baike.baidu.com/item/.

        [2] 胡金星,潘懋,宋揚,等. 空間數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)及其集成技術研究[J]. 計算機應用研究,2003(3):12-14,19.

        [3] 林宏基,林志賢. 基于Java/Oracle Spatial構架的Web GIS研究與應用[J]. 計算機工程與設計,2003(8):11-13.

        [4] 錢峻屏,彭龍軍,張虹鷗. Web GIS面向空間信息服務的系統(tǒng)設計和實施[J]. 計算機與現(xiàn)代化,2002(2):39-41,44.

        [5] 盧峰,劉翰,胡少華. 基于分布式空間數(shù)據(jù)庫的Web GIS系統(tǒng)[J]. 計算機時代,2003(9):3-4.

        [6] 胡卓瑋. 洪澇災害應急響應決策支持業(yè)務系統(tǒng)關鍵技術研究[D].北京:首都師范大學,2007.

        [7] 劉仁義,劉南. 基于GIS技術的水利防災信息系統(tǒng)研究[J]. 自然災害學報,2002(1):62-67.

        [8] 江源通,蘇會衛(wèi),陸琳. 基于OpenLayers的應急物流決策支持平臺構建及應用[J]. 物流技術,2015(3):275-277.

        [9] 牛文淵,鄭江華,韓林芝. 基于天地圖Web API的民俗文化遺產(chǎn)保護系統(tǒng)研發(fā)——以錫伯族大西遷為例[J]. 測繪通報,2015(11):96-101.

        [10] 胡最,劉沛林,鄧運員,等.傳統(tǒng)聚落景觀基因的識別與提取方法研究[J]. 地理科學,2015(12):1518-1524.

        [11] 劉沛林,劉春臘,鄧運員,等. 基于景觀基因完整性理念的傳統(tǒng)聚落保護與開發(fā)[J]. 經(jīng)濟地理,2009(10):1731-1736.

        [12] 童艷. 基于ArcGIS的基礎地理空間數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[D].杭州:浙江大學,2006.

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        [14] 劉華星,楊庚. HTML5——下一代Web開發(fā)標準研究[J]. 計算機技術與發(fā)展,2011(8):54-58,62.

        (編校 鄭文武 實習生 郭齊旗)

        Design and Implementation on Web Platform of China's Historic and Cultural Towns and Villages

        YINChao1,SHUHui-qin2,HANQing2

        (1.Cooperative Innovation Center for Digitalization of Cultural Heritage in Ancient Villages and Towns, Hengyang Hunan 421002, China;2.Department of Resources Environment and Tourism Management, Hengyang Normal University,Hengyang Hunan 421002, China)

        China's historic and cultural towns and villages can basically reflect traditional characteristic style and distinctive national feature in historic times. What’s more, they have practical and theoretical meaning to the digitalization of key landscape gene in the towns and villages. With regard to the deficiency of spatial information of China's historic and cultural towns and villages and the necessity of preserving them, this paper analyzes the features of landscape gene in them and their spatial types, establishes its corresponding spatial database. Capitalizing on the technologies of Web GIS and Web front-end, we design and implement the web display platform of China's historic and cultural towns and villages. Compared with the traditional ways to preserve the old towns and villages, resorting to Web GIS digitalized technological ways to integrate and excavate cultural resources of old towns and villages can make it as an education platform for getting know of the preservation and inheritance of China's historic and cultural towns and villages. Meanwhile, it can provide a new preservation mode to the consistent survival and development of China's historic and cultural towns and villages.

        Web GIS; Web platform; digitalization of traditional settlements; China's historic and cultural towns and villages

        2016-09-20

        衡陽師范學院科學基金青年項目(13A26,13A27);湖南省教育廳科學研究項目(14C0167);衡陽市科學技術發(fā)展計劃項目(2015KS19)

        尹超(1987-),男,湖南衡陽人,助教,碩士,研究方向為GIS二次開發(fā)、WebGIS應用與開發(fā)。

        K928.5

        A

        1673-0313(2016)06-0025-05

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