熊妮娜

（身份證：36223219XXXXXX0069）

1 技術(shù)方法介紹

1.1 WebGIS 技術(shù)

GIS（Geographic Information System）是一門結(jié)合地理學(xué)與地圖學(xué)以及遙感和計(jì)算機(jī)科學(xué)的綜合性技術(shù)，GIS技術(shù)將地圖地理分析功能和獨(dú)特的視覺化效果與數(shù)據(jù)庫操作（如信息查詢和統(tǒng)計(jì)分析等）集成到一起[1]。在各領(lǐng)域的規(guī)模巨大、種類多樣的數(shù)據(jù)管理，直觀、高效率的數(shù)據(jù)顯示和相關(guān)空間分析中都有應(yīng)用，并且獲得了較好的效果。

WebGIS是Web技術(shù)與GIS技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它革新了GIS技術(shù)傳統(tǒng)運(yùn)行模式，通過Web技術(shù)的擴(kuò)展，使其具有瀏覽器/服務(wù)器(B/S)體系的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，用戶可以遠(yuǎn)程使用GIS，共享地理空間信息資源[2]，讓GIS真正成為一種大眾使用的工具，而不是局限于局域網(wǎng)內(nèi)。

北京市東城區(qū)智慧文物保護(hù)和管理項(xiàng)目是使用.net的C++語言開發(fā)技術(shù)，基于ArcGIS Server的一個(gè)WebGIS系統(tǒng)。ArcGIS Server是ESRI公司最新推出的服務(wù)器端產(chǎn)品，是本行業(yè)中首個(gè)在企業(yè)級(jí)的服務(wù)器構(gòu)架下實(shí)現(xiàn)GIS全功能的技術(shù),它是目前最常用的開發(fā)WebGIS系統(tǒng)的工具，為廣域網(wǎng)下實(shí)現(xiàn)高性能的GIS功能提供了良好的解決方案[3].

1.2 地圖服務(wù)技術(shù)

為方便網(wǎng)絡(luò)客戶端的地圖瀏覽和使用，需要將配圖成果發(fā)布成地圖服務(wù)，如調(diào)用第三方地圖服務(wù)，則通過接口來實(shí)現(xiàn)。本項(xiàng)目利用“天地圖”的地圖服務(wù),與OpenLayers 接口類。

“天地圖”是國家測繪地理信息局建設(shè)的地理信息綜合服務(wù)網(wǎng)站, 2011 年1月18日正式上線。“天地圖”運(yùn)行在互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)通信網(wǎng)等環(huán)境，以門戶網(wǎng)站、服務(wù)接口的形式向大眾、專業(yè)部門、企業(yè)、政府部門等提供 “一站式”的地理信息服務(wù)。它集成海量的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)，為大眾提供地理基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與地圖服務(wù)。

OpenLayers用于實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)格式發(fā)布的地圖數(shù)據(jù)訪問，本質(zhì)是一個(gè)JavaScript類庫包，專為WebGIS客戶端開發(fā)提供地圖服務(wù)。OpenLayers目前支持從符合 WMS、WMTS、WFS等OGC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的數(shù)據(jù)源載入地圖圖層，支持的地圖來源包括“天地圖”、Google Maps、Yahoo等。

2 技術(shù)應(yīng)用的系統(tǒng)方案

2.1 系統(tǒng)總體目標(biāo)

1）基于地圖和文保區(qū)劃圖形數(shù)據(jù)，直觀、高效率的查看文保信息和綜合分析利用數(shù)據(jù)。解決目前文保區(qū)劃數(shù)據(jù)多是文字信息，地理位置可視性較差。不利于對文保區(qū)劃數(shù)據(jù)等信息的準(zhǔn)確把握。

2）通過WebGIS的疊加分析功能，加強(qiáng)監(jiān)管文物保護(hù)范圍內(nèi)、建設(shè)控制地帶內(nèi)的地物動(dòng)態(tài)變化，監(jiān)督城鎮(zhèn)建設(shè)規(guī)劃對文物影響，及時(shí)制止或采取措施，避免對文物的破壞。

2.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)采用了3層B/S結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

1）數(shù)據(jù)層：數(shù)據(jù)庫層包括關(guān)系數(shù)據(jù)庫和ESRI公司提供的中間件ArcSDE，另外,東城區(qū)電子地圖數(shù)據(jù)直接采用“天地圖”地圖服務(wù)。文物保護(hù)單位的屬性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，文物空間數(shù)據(jù)通過ArcSDE中間件存儲(chǔ)在關(guān)系數(shù)據(jù)庫當(dāng)中。

2）支撐層：在B/S模式下，通過Web服務(wù)器及ArcGIS Server應(yīng)用服務(wù)器來響應(yīng)用戶端的請求，處理地圖瀏覽、基本操作和管理、文物保護(hù)單位的數(shù)據(jù)搜索和統(tǒng)計(jì)、文物影響評估分析等任務(wù)。

3）應(yīng)用層：指瀏覽器端，即“智慧東城文物綜合管理平臺(tái)”本身及其下各個(gè)功能模塊。

2.3 功能設(shè)計(jì)

1）地圖的基本功能，包括地圖展示和地圖的基本操作。地圖基本操作功能包括地圖的放大、縮小、平移、量測功能以及圖層顯示控制功能。

2）文保空間信息和屬性信息搜索功能，包括關(guān)鍵字搜索、高級(jí)搜索和專題搜索3種形式。通過“高級(jí)搜索”，用戶可以通過選擇設(shè)置多個(gè)條件來對文保單位進(jìn)行檢索。專題檢索是通過選擇某一特定專題，直接將專題下的一組文保單位結(jié)果展示出來。

3）空間統(tǒng)計(jì)分析功能，包括“分類統(tǒng)計(jì)”和“框選統(tǒng)計(jì)”，“框選統(tǒng)計(jì)”區(qū)別于一般的屬性條件篩選來進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，它是通過在地圖框選設(shè)定范圍的方式來統(tǒng)計(jì)文物資源數(shù)據(jù)。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架

4）文物影響評估功能，用GIS的疊加分析功能，分析城市建設(shè)或其他項(xiàng)目對文物的影響，提取影響的文物單位及文物影響評價(jià)因子，給文物工作人員管理工作提供參考。

2.4 數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)庫用于存儲(chǔ)和管理與文物保護(hù)業(yè)務(wù)相關(guān)的屬性信息和空間信息、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)和靜態(tài)數(shù)據(jù)等，為智慧東城文物綜合管理平臺(tái)的運(yùn)行提供數(shù)據(jù)支撐。數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)主要包括GIS數(shù)據(jù)庫和文保單位數(shù)據(jù)庫。

1） GIS 數(shù)據(jù)庫

空間型數(shù)據(jù)庫，用于存儲(chǔ)東城區(qū)文物保護(hù)單位經(jīng)過空間位置配準(zhǔn)后的文化保護(hù)區(qū)數(shù)據(jù)、建設(shè)控制地帶數(shù)據(jù)、文物保護(hù)范圍數(shù)據(jù)、有待進(jìn)行文物影響評估的項(xiàng)目數(shù)據(jù)，包括它們的空間和各種注記數(shù)據(jù)等。

2）文保單位數(shù)據(jù)庫

文保單位數(shù)據(jù)庫，用于存儲(chǔ)東城區(qū)文物保護(hù)單位的數(shù)據(jù)信息。每一個(gè)東城區(qū)文物保護(hù)單位的屬性數(shù)據(jù)，包括文保單位的編號(hào)、名稱、等級(jí)、所屬文保單位、建筑類型、簡介描述、人口數(shù)及占地面積等，記錄到不可移動(dòng)的文物數(shù)據(jù)表定義的相應(yīng)字段中；其他屬性數(shù)據(jù)如文本、線圖和圖片等，通過關(guān)聯(lián)表與數(shù)據(jù)表相應(yīng)的記錄作鏈接，數(shù)據(jù)以原始文件方式存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫指定的空間。

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)效果

3.1 文物地圖瀏覽及管理

文物地圖瀏覽功能為“智慧東城文物綜合管理平臺(tái)”的基本功能，面向?qū)ο鬄閷ξ奈锔信d趣的普通大眾和文物管理工作者。此功能依托地圖，用戶能直觀的在地圖上獲得文物單位的地理位置，平面結(jié)構(gòu)信息；并且能通過圖層控制的方法，查看文物保護(hù)單位的文物保護(hù)范圍、建設(shè)控制地帶、文化保護(hù)區(qū)等文物保護(hù)基本信息在地圖上的地理位置，并且分析它們和其他地物的位置關(guān)系。所以，基于文物信息可視化的文物地圖瀏覽功能是這在很大程度上解決目前用戶有文物保護(hù)的紙質(zhì)文字信息，但不能準(zhǔn)確和直觀地獲得文物保護(hù)地理位置范圍等基本信息的問題。

3.1.1 地圖基本操作

文物地圖網(wǎng)頁的默認(rèn)顯示區(qū)域?yàn)闁|城區(qū)域，默認(rèn)顯示圖層為東城區(qū)的電子地圖，用戶可以進(jìn)行地圖查看的基本操作，包括添加圖層，以及電子地圖或多個(gè)圖層的放大、縮小、平移等操作。

3.1.2 文物地圖圖層控制

文物地圖圖層包括文物保護(hù)范圍圖層、建設(shè)控制地帶圖層、文化保護(hù)區(qū)圖層、文物影響評估圖層，前三類圖層包含了文物保護(hù)基本地理信息。默認(rèn)顯示圖層為東城區(qū)的電子地圖，通過圖層控制功能，用戶可以自主添加或刪除文物地圖圖層中的一層或幾層，從而獲得文物保護(hù)基本地理信息，以及直觀獲得其他地物的位置關(guān)系信息。

3.1.3 文物單位地理位置搜索及信息查看

用戶可以通過關(guān)鍵字搜索的方式查找文物單位和零散文物的地理位置，對于專業(yè)的文物管理工作人員還可以通過多個(gè)條件篩選的高級(jí)搜索方式對文物點(diǎn)進(jìn)行篩選。用戶搜索或篩選，都可以查看概要信息，如有需要還能進(jìn)一步查看它的詳細(xì)信息。

3.2 文物信息統(tǒng)計(jì)分析

1）統(tǒng)計(jì)列表顯示

在文物保護(hù)工作人員的日常工作中，文物信息的統(tǒng)計(jì)分析功能極為常見，為文物保護(hù)工作人員的工作決策提供了輔助支持。工作人員可以在篩選條件范圍內(nèi)，針對文物的保護(hù)級(jí)別、保護(hù)類別、保護(hù)區(qū)、文物年代等統(tǒng)計(jì)項(xiàng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。統(tǒng)計(jì)結(jié)果可以以列表形式展現(xiàn)。

2）統(tǒng)計(jì)圖顯示

統(tǒng)計(jì)圖具有形象、具體、簡明、易懂的特征，是管理工作者常用的工作方式。系統(tǒng)中應(yīng)用到的統(tǒng)計(jì)圖包括餅圖、柱狀圖、折線圖，它們以更直觀的方式展現(xiàn)文物部分與整體之間的數(shù)量關(guān)系、各種文物數(shù)量的多少以及文物數(shù)據(jù)的變化趨勢等情況。

3.3 地圖框選數(shù)據(jù)篩查

地圖框選數(shù)據(jù)篩查及統(tǒng)計(jì)功能是為文物保護(hù)管理工作專門設(shè)計(jì)的。一般的篩選統(tǒng)計(jì)為通過條件篩選的過程，是通過對屬性查詢到空間位置定位顯示的過程。但在文物保護(hù)管理工作中，往往需要從空間位置上進(jìn)行篩查，然后再查看屬性及進(jìn)行信息統(tǒng)計(jì)分析。地圖框選數(shù)據(jù)篩查及統(tǒng)計(jì)功能即為在地圖中進(jìn)行拉框劃定選擇范圍，對范圍內(nèi)文物信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)的一個(gè)功能。這個(gè)功能，尤其在手機(jī)移動(dòng)版平臺(tái)應(yīng)用時(shí)，給文物保護(hù)管理人員的日常工作帶來了很大的便利，促進(jìn)工作的有效開展。

3.4 文物影響評估

現(xiàn)在中國正處在城鎮(zhèn)化快速發(fā)展的歷史進(jìn)程中，城市建設(shè)及城市活動(dòng)對文物都會(huì)造成潛在的影響。文物影響評估功能正是為了監(jiān)督城鎮(zhèn)建設(shè)等項(xiàng)目對文物影響，及時(shí)制止或采取措施，避免對文物的破壞。

文物影響評估功能通過將城鎮(zhèn)建設(shè)等項(xiàng)目的影響范圍層與文物保護(hù)區(qū)劃信息在地圖上進(jìn)行疊加，從地圖上直觀的空間位置的關(guān)系，并且通過GIS的疊加分析功能，提取影響的文物單位及文物影響評價(jià)因子，從而給文物工作人員管理工作提供參考。

4 結(jié)語

WebGIS技術(shù)對于數(shù)據(jù)分析和展示有重要作用，但以文保單位的管理機(jī)構(gòu)為適用對象，通過使用GIS系統(tǒng)進(jìn)行研究實(shí)踐的案例現(xiàn)今十分匱乏。本項(xiàng)目正是利用WebGIS這一特點(diǎn)，將這一技術(shù)應(yīng)用于“智慧東城文物管理平臺(tái)”中，發(fā)揮了在北京市東城區(qū)文物保護(hù)管理工作中，管理規(guī)模巨大、種類多樣的文保數(shù)據(jù)，以及將這些數(shù)據(jù)直觀、高效率的顯示和綜合利用的作用。提高了東城區(qū)文物的信息管理和可預(yù)防性保護(hù)工作的業(yè)務(wù)水平。

WebGIS技術(shù)在文物保護(hù)管理領(lǐng)域的應(yīng)用中具有很大的潛力，在此項(xiàng)目的基礎(chǔ)上，單位擬推出二期，將利用傾斜攝影測量技術(shù)進(jìn)行古建筑三維建模和管理應(yīng)用，利用BIM技術(shù)進(jìn)行精細(xì)化管理應(yīng)用，應(yīng)用GIS現(xiàn)今的一些新技術(shù)將文物保護(hù)真正推向智慧化管理階段。