周丙鋒 李松旺 田金炎 張麗偉

1(首都師范大學(xué)資源環(huán)境與旅游學(xué)院 北京 100048) 2(首都師范大學(xué)北京文化帶研究院 北京 100048)

0 引 言

大運(yùn)河由三部分構(gòu)成:京杭、隋唐與浙東大運(yùn)河,是世界上時(shí)空跨度最大的人工運(yùn)河[1]。 2006年和2012年,京杭大運(yùn)河和隋唐、浙東大運(yùn)河分別被列為全國(guó)重點(diǎn)文物保護(hù)單位。2014年大運(yùn)河項(xiàng)目成功入選世界文化遺產(chǎn)名錄。 2017年國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)人對(duì)大運(yùn)河文化帶建設(shè)作重要批示。2019年中央印發(fā)了《大運(yùn)河文化保護(hù)傳承利用規(guī)劃綱要》,明確提出了大運(yùn)河“互聯(lián)網(wǎng)+”建設(shè)的意義、要求和可應(yīng)用的技術(shù)和建設(shè)方向。

針對(duì)不同的應(yīng)用目的,國(guó)內(nèi)外涌現(xiàn)出分門(mén)別類(lèi)的歷史地理信息系統(tǒng)平臺(tái)(HGIS)[2-8]。通過(guò)國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)調(diào)研發(fā)現(xiàn),國(guó)內(nèi)與大運(yùn)河有關(guān)的歷史地理信息系統(tǒng)平臺(tái)已有專(zhuān)家進(jìn)行了研究和建設(shè)[9-10],由于受當(dāng)時(shí)各種條件和技術(shù)的制約限制,這些公開(kāi)的系統(tǒng)大都不是或不完全是基于云計(jì)算、“互聯(lián)網(wǎng)+”、大數(shù)據(jù)和人工智能等高新科技,平臺(tái)在開(kāi)放性程度、數(shù)據(jù)共享廣度、提供服務(wù)深度和用戶(hù)使用友好舒適度等方面存在一定局限性[11]。

眾多專(zhuān)家學(xué)者對(duì)大運(yùn)河歷史文化、河道水系、生態(tài)環(huán)境、旅游和城鄉(xiāng)區(qū)劃等各類(lèi)資源進(jìn)行了深度整理和深透挖掘,但國(guó)內(nèi)缺乏比較完善統(tǒng)一的宣傳、推廣和共享平臺(tái),能夠?qū)Υ筮\(yùn)河各類(lèi)資源和研究成果系統(tǒng)進(jìn)行全面的、直觀的、全方位的展示和集成,并利用此平臺(tái)做進(jìn)一步研究。

大運(yùn)河歷史地理信息大數(shù)據(jù)與服務(wù)平臺(tái)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“GCHGIS”)建設(shè)目的,根據(jù)現(xiàn)有的大運(yùn)河有關(guān)的資源和研究?jī)?nèi)容,以春秋時(shí)代吳王夫差開(kāi)鑿“邗溝”迄今的中國(guó)歷史為時(shí)間縱軸,構(gòu)建一套集大運(yùn)河基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)、平臺(tái)服務(wù)和功能服務(wù)綜合系統(tǒng),其中基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)容包括大運(yùn)河文化遺產(chǎn)、河道水系、生態(tài)環(huán)境、文化和旅游、城鄉(xiāng)區(qū)域等要素的數(shù)據(jù)集,為大運(yùn)河流域綜合性研究提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、平臺(tái)和功能等服務(wù)。

GCHGIS是以信息、計(jì)算機(jī)、通信和網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)為基礎(chǔ),并與現(xiàn)代測(cè)繪、GIS、RS、GPS等技術(shù)緊密結(jié)合,主要功能是實(shí)現(xiàn)大運(yùn)河沿線(xiàn)多源異構(gòu)歷史地理資源數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、管理、應(yīng)用、挖掘分析和共享等,目的是為科普、教學(xué)、科研、學(xué)術(shù)交流和政府決策提供支持服務(wù),目前GCHGIS框架構(gòu)建完成,已經(jīng)上線(xiàn)試用[12]。本文主要介紹GCHGIS的建設(shè)理念、架構(gòu)設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)途徑、主要特色及價(jià)值意義。

1 GCHGIS建設(shè)理念與技術(shù)優(yōu)勢(shì)

作為大運(yùn)河歷史地理信息大數(shù)據(jù)和服務(wù)平臺(tái),除了具有通用大數(shù)據(jù)平臺(tái)和地理信息平臺(tái)的特點(diǎn)外,還具有自己獨(dú)有的特點(diǎn)。由于大運(yùn)河地理信息大數(shù)據(jù)和服務(wù)平臺(tái)所涉及的空間和時(shí)間跨度大,數(shù)據(jù)采集整理、數(shù)據(jù)管理與挖掘相對(duì)復(fù)雜;同時(shí),它服務(wù)教學(xué)科研對(duì)象也非常廣泛,包括文學(xué)、教育、歷史、地理、考古、經(jīng)濟(jì)及軍事等各個(gè)教學(xué)科研領(lǐng)域的學(xué)者。作為多學(xué)科交叉的平臺(tái),為了更好地服務(wù)于各個(gè)領(lǐng)域的教學(xué)科研者的需求,平臺(tái)設(shè)計(jì)思路和原則必須遵循多元開(kāi)放共享、實(shí)時(shí)高效、方便快捷、簡(jiǎn)單易用[13-15]。

多元開(kāi)放共享方面,包括數(shù)據(jù)、平臺(tái)、功能等三個(gè)層次的開(kāi)放共享。數(shù)據(jù)開(kāi)放共享方面,在平臺(tái)架構(gòu)下,整合各類(lèi)歷史資料,如文本、圖片、多媒體、遙感影像、地圖,以及各類(lèi)研究成果或產(chǎn)品,如大運(yùn)河沿線(xiàn)夜光遙感數(shù)據(jù)、大運(yùn)河文化帶建設(shè)成效評(píng)價(jià)結(jié)果等。用戶(hù)通過(guò)授權(quán)和審核,可以獲取或發(fā)布相關(guān)數(shù)據(jù)。平臺(tái)開(kāi)放共享方面,用戶(hù)以平臺(tái)整合的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),融合疊加自己的資料數(shù)據(jù),利用平臺(tái)構(gòu)建自己的專(zhuān)題,并可以通過(guò)平臺(tái)公開(kāi)研究發(fā)現(xiàn)與分享研究成果。功能開(kāi)放共享方面,平臺(tái)一些功能,如空間分析模型和數(shù)據(jù)服務(wù)功能,以REST服務(wù)方式對(duì)外提供服務(wù),以便其他系統(tǒng)對(duì)接調(diào)用,實(shí)現(xiàn)平臺(tái)功能開(kāi)放共享。

實(shí)時(shí)高效方面,由于GCHGIS部署在云環(huán)境下,計(jì)算力、存儲(chǔ)空間和基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)等物理資源,以及安全運(yùn)營(yíng)保障機(jī)制都是由云服務(wù)商提供。海量數(shù)據(jù)的檢索查詢(xún)、統(tǒng)計(jì)分析和空間分析都能夠保證運(yùn)算速度、返回運(yùn)算結(jié)果的實(shí)效性。

方便快捷、簡(jiǎn)單易用方面,系統(tǒng)的設(shè)計(jì)考慮到用戶(hù)的計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)和軟件方面的限制,系統(tǒng)功能的界面友好,使用方便快捷,操作簡(jiǎn)單易用。如盡量多使用鼠標(biāo)點(diǎn)擊選擇,減少直接鍵盤(pán)輸入;平臺(tái)門(mén)戶(hù)和數(shù)據(jù)中心集成度較高,可以實(shí)現(xiàn)一站式數(shù)據(jù)資源的檢索瀏覽、發(fā)布審核、申請(qǐng)授權(quán)、收藏下載?；谠獢?shù)據(jù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一組織,不同類(lèi)型數(shù)據(jù)支持多種操作,且支持多種數(shù)據(jù)格式,切換方便。

GCHGIS的架構(gòu)設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)技術(shù)應(yīng)用直接影響到平臺(tái)性能和用戶(hù)友好體驗(yàn)。GCHGIS數(shù)據(jù)來(lái)源廣泛,數(shù)據(jù)形式多樣;全方位開(kāi)放,數(shù)據(jù)產(chǎn)生迅速。以上兩點(diǎn)決定了GCHGIS整合的數(shù)據(jù)體量大,又要保證良好的用戶(hù)體驗(yàn)。所以在建設(shè)過(guò)程中,充分參考相關(guān)系統(tǒng),并應(yīng)用了當(dāng)前最先進(jìn)的技術(shù),相比目前業(yè)內(nèi)其他相關(guān)公開(kāi)的平臺(tái)或系統(tǒng),有以下三個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)。

首先,架構(gòu)先進(jìn)。GCHGIS運(yùn)用云服務(wù)、大數(shù)據(jù)和人工智能等當(dāng)前較先進(jìn)的技術(shù)構(gòu)建。實(shí)現(xiàn)大規(guī)模時(shí)空數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、發(fā)布、共享、可視化、檢索查詢(xún)和統(tǒng)計(jì)分析,以及依據(jù)數(shù)據(jù)模型實(shí)現(xiàn)多元的空間數(shù)據(jù)挖掘、知識(shí)發(fā)現(xiàn)。如利用大運(yùn)河沿線(xiàn)的夜光遙感數(shù)據(jù)和行政區(qū)劃,分析大運(yùn)河文化帶的核心區(qū)城市發(fā)展的空間格局。根據(jù)用戶(hù)瀏覽數(shù)據(jù)和使用功能的偏好,應(yīng)用智能發(fā)現(xiàn)和推薦功能,把用戶(hù)喜歡的、感興趣的數(shù)據(jù)資料和功能篩選出來(lái),自動(dòng)推送呈現(xiàn)給相應(yīng)的用戶(hù)群體,達(dá)到千人千面的效果。

其次,兼容性好。瀏覽器兼容方面,平臺(tái)前端開(kāi)發(fā)采用Bootstrap開(kāi)源框架和HTML5標(biāo)準(zhǔn),兼容不同類(lèi)型和不同版本的主流瀏覽器,如兼容移動(dòng)端和PC端瀏覽器。集成第三方服務(wù)方面,通過(guò)第三方提供的API,方便集成第三方提供的數(shù)據(jù)和功能服務(wù),如天地圖的數(shù)據(jù)和功能服務(wù)、 CHGIS系統(tǒng)的地名數(shù)據(jù)服務(wù)、中華文明之時(shí)空基礎(chǔ)架構(gòu)中國(guó)歷史地圖數(shù)據(jù)服務(wù)等。提供服務(wù)方面,為方便其他系統(tǒng)對(duì)接調(diào)用,平臺(tái)以標(biāo)準(zhǔn)的REST服務(wù)方式對(duì)外提供服務(wù)。

最后,數(shù)據(jù)豐富海量。GCHGIS的多元共享的設(shè)計(jì)理念決定了數(shù)據(jù)規(guī)模。數(shù)據(jù)來(lái)源包括如下幾個(gè)方面:整合的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)以及集成第三方數(shù)據(jù)服務(wù)、用戶(hù)產(chǎn)生的專(zhuān)題數(shù)據(jù)?；A(chǔ)數(shù)據(jù)包括多比例尺基礎(chǔ)地理矢量數(shù)據(jù)(行政區(qū)劃、水系、交通等)、衛(wèi)星和無(wú)人機(jī)遙感影像數(shù)據(jù)。如自春秋戰(zhàn)國(guó)至今多朝代的大運(yùn)河水系河道矢量數(shù)據(jù),自先秦至清代21個(gè)朝代的307幅疆域圖,大運(yùn)河核心監(jiān)控區(qū)(沿線(xiàn)兩公里緩沖區(qū))范圍內(nèi)多年的高分遙感影像和SPOT遙感影像,分辨率分別為0.8 m和3 m等。后續(xù)不斷建設(shè)和集成大運(yùn)河文化帶核心區(qū)、拓展區(qū)和輻射區(qū)相關(guān)的地理數(shù)據(jù),不斷整合各類(lèi)已公開(kāi)與之相關(guān)的信息和研究成果。

2 GCHGIS的架構(gòu)和組成

在總體設(shè)計(jì)架構(gòu)方面,GCHGIS除了具有通用大數(shù)據(jù)平臺(tái)的特點(diǎn)(如高效、可伸縮、實(shí)時(shí)、可靠、靈活、開(kāi)放、簡(jiǎn)單、易維護(hù))外,還具備時(shí)態(tài)GIS、WebGIS、云GIS和空間數(shù)據(jù)挖掘功能。GCHGIS部署在公共云平臺(tái)上,在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范技術(shù)體系和安全與綜合管理體系的支撐下,系統(tǒng)分為五個(gè)層次,由下至上依次為基礎(chǔ)設(shè)施層、多源數(shù)據(jù)層、共享服務(wù)層、業(yè)務(wù)應(yīng)用層、用戶(hù)層,如圖1所示。

圖1 平臺(tái)總體設(shè)計(jì)架構(gòu)

基礎(chǔ)設(shè)施層。本層主要涉及物理資源,包括計(jì)算力、存儲(chǔ)空間、網(wǎng)絡(luò)設(shè)施。GCHGIS部署在云環(huán)境下,這些物理資源和安全運(yùn)營(yíng)保障機(jī)制都是由云服務(wù)商提供。

數(shù)據(jù)層。本層在數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化的規(guī)范下建立關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù),實(shí)現(xiàn)對(duì)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的集成、存儲(chǔ)和統(tǒng)一管理。主要涉及到三大類(lèi)數(shù)據(jù)庫(kù),即基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)、資源目錄和元數(shù)據(jù)庫(kù)、研究專(zhuān)題數(shù)據(jù)庫(kù)?；A(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)既包括含行政區(qū)劃邊界、河流、道路、地理編碼、歷史地名等矢量地圖,也包括地形地貌、夜光、旅游資源等影像柵格數(shù)據(jù),為大運(yùn)河保護(hù)傳承利用提供基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)支撐,可支撐空間定位、地名檢索、影像發(fā)布等服務(wù)。資源數(shù)據(jù)庫(kù),包括生態(tài)自然資源、遺產(chǎn)文化資源、漕運(yùn)水利資源等,為大運(yùn)河的核心數(shù)據(jù)庫(kù),是大運(yùn)河保護(hù)傳承利用的基礎(chǔ)。專(zhuān)題數(shù)據(jù)庫(kù)包含文化遺產(chǎn)、河道水系、生態(tài)環(huán)境、文化旅游、城鄉(xiāng)區(qū)域、建設(shè)成效評(píng)價(jià)等,也是大運(yùn)河研究成果數(shù)據(jù)庫(kù),是大運(yùn)河向互聯(lián)網(wǎng)+大運(yùn)河拓展的基礎(chǔ)。

服務(wù)層,主要是為應(yīng)用層提供服務(wù)和中間件支持。以Web(IIS)服務(wù)為主,以API for JavaScript方式集成調(diào)用ArcGIS Server/Dojo空間數(shù)據(jù)及處理服務(wù),以REST API集成調(diào)用天地圖基礎(chǔ)地圖數(shù)據(jù)服務(wù),通過(guò)(WMS、REST等)服務(wù)接口,將發(fā)布或第三方的數(shù)據(jù)服務(wù)集成到系統(tǒng)上來(lái),保持原有的數(shù)據(jù)及服務(wù)系統(tǒng)不變;其中ArcGIS Server/Dojo空間數(shù)據(jù)及處理服務(wù),主要是支持應(yīng)用層空間數(shù)據(jù)的處理和操作,包括空間數(shù)據(jù)的訪(fǎng)問(wèn)管理和檢索查詢(xún)、元數(shù)據(jù)的維護(hù)、專(zhuān)題的應(yīng)用挖掘、建設(shè)成效的評(píng)估評(píng)價(jià)模型等。

應(yīng)用層。本層涉及大運(yùn)河研究和系統(tǒng)管理應(yīng)用兩個(gè)大方面。研究應(yīng)用包括數(shù)據(jù)共享和門(mén)戶(hù)、時(shí)空運(yùn)河、空間數(shù)據(jù)挖掘、智能推薦和統(tǒng)計(jì)分析應(yīng)用等,主要是為了滿(mǎn)足大運(yùn)河研究需求。系統(tǒng)應(yīng)用管理包括數(shù)據(jù)字典信息管理、用戶(hù)管理、日志管理等,主要為了增加平臺(tái)的靈活性和安全穩(wěn)定性。

表現(xiàn)層,用戶(hù)主要依靠瀏覽器、移動(dòng)終端進(jìn)行系統(tǒng)的訪(fǎng)問(wèn),全面參與大運(yùn)河的各項(xiàng)專(zhuān)題研究,各司其職、聯(lián)動(dòng)互動(dòng)。

整體系統(tǒng)需要在完備的安全體系以及體制、機(jī)制、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等保障下,才能穩(wěn)定、高效運(yùn)行。

在主要功能構(gòu)成方面,GCHGIS包括六大功能模塊,即數(shù)據(jù)共享和門(mén)戶(hù)、時(shí)空運(yùn)河、空間數(shù)據(jù)挖掘、智能推薦和統(tǒng)計(jì)分析、數(shù)據(jù)采集與管理、運(yùn)維管理等功能模塊。

(1) 數(shù)據(jù)共享和門(mén)戶(hù)子模塊:基于HTML5、JavaSrcipt和WebGIS技術(shù)集成了大運(yùn)河河道本體、各專(zhuān)題研究成果、沿線(xiàn)文物信息即保護(hù)規(guī)劃信息、保護(hù)傳承利用的進(jìn)展情況、相關(guān)文件和新聞報(bào)道等,是終端用戶(hù)(包括公共大眾和相關(guān)研學(xué)者)了解和研究大運(yùn)河的一個(gè)直接的便利窗口,為大運(yùn)河研究、宣傳和推廣提供了一個(gè)便捷的平臺(tái)。

(2) 時(shí)空運(yùn)河模塊:以時(shí)空框架為基礎(chǔ),運(yùn)用Bootstrap前端技術(shù)框架,通過(guò)統(tǒng)一坐標(biāo)系、統(tǒng)一的定位、統(tǒng)一地理編碼,實(shí)現(xiàn)了大運(yùn)河沿線(xiàn)各類(lèi)數(shù)據(jù)的融合和集成,包括時(shí)態(tài)基礎(chǔ)地理、影像、高程和專(zhuān)題(七大研究專(zhuān)題)數(shù)據(jù)等,并實(shí)現(xiàn)了這些數(shù)據(jù)的導(dǎo)航、定位、疊加、瀏覽、綜合查詢(xún)和統(tǒng)計(jì)分析功能。實(shí)現(xiàn)了地圖基本的GIS功能,包括地圖的放大、縮小、平移、距離面積測(cè)量、圖層控制等。實(shí)現(xiàn)了大運(yùn)河歷史變遷的動(dòng)態(tài)演化,通過(guò)時(shí)間軸的自動(dòng)或手動(dòng)播放,可以動(dòng)態(tài)呈現(xiàn)出大運(yùn)河自春秋戰(zhàn)國(guó)至今的運(yùn)河河道的歷史變遷,以及附加至大運(yùn)河上的文化和生態(tài)環(huán)境的形態(tài)的演化,如河流和湖泊水體面積變化、水利工程的利用、沿線(xiàn)城市的空間格局變異等。實(shí)現(xiàn)了大運(yùn)河基礎(chǔ)要素和專(zhuān)題要素的綜合展示、檢索查詢(xún)、對(duì)比分析和應(yīng)用研究。

(3) 空間數(shù)據(jù)挖掘模塊:以大運(yùn)河基礎(chǔ)歷史地理和專(zhuān)題數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),利用C#編程語(yǔ)言并結(jié)合Python,通過(guò)空間數(shù)據(jù)挖掘算法或模型,如統(tǒng)計(jì)法、聚類(lèi)方法、關(guān)聯(lián)規(guī)則發(fā)掘方法、機(jī)器學(xué)習(xí)方法、決策樹(shù)方法、空間特征和趨勢(shì)探測(cè)、圖像分析和模式識(shí)別等,提供新的大運(yùn)河研究的方法和手段,驗(yàn)證大運(yùn)河的史料,得到新的研究觀點(diǎn)等。并把這些研究成果通過(guò)Web的方式提供給終端用戶(hù),為了解和研究大運(yùn)河提供幫助。

(4) 智能推薦和統(tǒng)計(jì)分析模塊:基于數(shù)據(jù)資料內(nèi)容的推薦系統(tǒng)算法,根據(jù)終端用戶(hù)感興趣的數(shù)據(jù),以及數(shù)據(jù)資料之間的關(guān)聯(lián)性,實(shí)現(xiàn)智能推薦和相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)分析。由于本平臺(tái)的大運(yùn)河相關(guān)數(shù)據(jù)量大,數(shù)據(jù)類(lèi)型豐富多樣,智能推薦是必要的。

(5) 數(shù)據(jù)采集和管理模塊:用于數(shù)據(jù)的采集與維護(hù)管理,大運(yùn)河文化遺產(chǎn)空間和屬性數(shù)據(jù),通過(guò)現(xiàn)代測(cè)繪、地理信息系統(tǒng)、遙感應(yīng)用、衛(wèi)星導(dǎo)航定位等技術(shù)的綜合應(yīng)用,在本子系統(tǒng)的支持下不斷地更新完善。本子系統(tǒng)所提供的主要功能包括大運(yùn)河流域遙感數(shù)據(jù)的更新,基于野外數(shù)據(jù)采集功能(App模式)的數(shù)據(jù)更新、批量數(shù)據(jù)更新、地圖數(shù)據(jù)編輯等。

(6) 運(yùn)維管理模塊:主要是實(shí)現(xiàn)平臺(tái)通用的數(shù)據(jù)運(yùn)維管理操作功能,包括數(shù)據(jù)字典管理、用戶(hù)管理、數(shù)據(jù)和功能操作權(quán)限的管理、平臺(tái)環(huán)境配置的管理、日志管理等。

3 GCHGIS基本功能

多源數(shù)據(jù)采集功能。大運(yùn)河時(shí)空跨度大,其保護(hù)傳承利用的相關(guān)工作涉及運(yùn)河本體及其遺址區(qū)域的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、文化、自然生態(tài)環(huán)境等多個(gè)領(lǐng)域,數(shù)據(jù)源豐富,數(shù)據(jù)量極大。平臺(tái)整合了部分大運(yùn)河文化遺產(chǎn)的空間和屬性數(shù)據(jù),但還需要不斷地更新和完善。除了基礎(chǔ)遙感數(shù)據(jù)和新涌現(xiàn)的研究成果需要更新外,野外采集數(shù)據(jù)也不需要更新。前者由于數(shù)據(jù)量大更新頻度相對(duì)較低,平臺(tái)采用PC端數(shù)據(jù)采集模式,后者考慮野外采集方便,采用移動(dòng)App的數(shù)據(jù)采集模式。數(shù)據(jù)采集的同時(shí)直接入庫(kù),通過(guò)審核直接發(fā)布至數(shù)據(jù)共享和門(mén)戶(hù)系統(tǒng)。

數(shù)據(jù)的共享發(fā)布功能。該功能實(shí)現(xiàn)共享發(fā)布大運(yùn)河本體信息、前人相關(guān)的研究成果、基于平臺(tái)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)而形成的各類(lèi)科研成果數(shù)據(jù)。為保障數(shù)據(jù)的一致性,突破參照系和配準(zhǔn)等技術(shù)障礙,這些成果數(shù)據(jù)將以基礎(chǔ)地圖數(shù)據(jù)和基礎(chǔ)歷史地圖數(shù)據(jù)為參考系自動(dòng)配準(zhǔn)。另外,發(fā)布后的科研成果將自動(dòng)納入到平臺(tái)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)中,為感興趣的學(xué)者進(jìn)一步的研究提供數(shù)據(jù)支撐[16]。

歷史地名查詢(xún)和歷史疆域數(shù)據(jù)服務(wù)功能。時(shí)間維度上,大運(yùn)河有2 500多年的歷史,歷史跨度長(zhǎng);空間維度上,大運(yùn)河全長(zhǎng)近3 200公里,地域跨度廣。大運(yùn)河沿線(xiàn)部分地名和歷史疆域變更頻繁,一地多名或多地重名現(xiàn)象經(jīng)常出現(xiàn)。因此歷史地名查詢(xún)功能是本平臺(tái)的不可或缺的組成部分。本平臺(tái)主要是利用第三方提供的接口,實(shí)現(xiàn)了歷史地名查詢(xún)和歷史疆域數(shù)據(jù)服務(wù)。歷史地名查詢(xún),調(diào)用哈佛CHGIS地名數(shù)據(jù)服務(wù)。歷史行政區(qū)劃數(shù)據(jù),調(diào)用臺(tái)灣中央研究院中國(guó)歷史地圖數(shù)據(jù)服務(wù)。

多元化的空間分析功能。GCHGIS集成存儲(chǔ)了與大運(yùn)河相關(guān)的大部分遙感柵格和地理矢量的空間數(shù)據(jù),GIS應(yīng)用于大運(yùn)河文化的保護(hù)傳承利用,會(huì)拓展新的研究?jī)?nèi)容,帶來(lái)新的研究理念和思維方式?；镜目臻g分析功能是各種復(fù)雜分析的基礎(chǔ),平臺(tái)提供了GIS的基本空間分析功能,如圖層疊加、緩沖區(qū)、空間統(tǒng)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)、動(dòng)態(tài)插值和趨勢(shì)面等分析功能。這些空間分析功能的操作智能化和程式化,經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單培訓(xùn)即可使用,能夠使純?nèi)宋闹R(shí)背景的學(xué)者跨越技術(shù)屏障。

方便快捷的制圖功能。專(zhuān)題圖件是研究成果最生動(dòng)直觀的表達(dá)方式。專(zhuān)題圖的設(shè)計(jì)制作和輸出是平臺(tái)的重要功能,主要實(shí)現(xiàn)平臺(tái)所融合的數(shù)據(jù)按專(zhuān)題分類(lèi),以電子地圖形式進(jìn)行直觀展示。用戶(hù)利用豐富的地理要素和圖庫(kù)符號(hào),可以直接進(jìn)行點(diǎn)、線(xiàn)、面的繪制,以及任意添加數(shù)據(jù)制作自己所需要的專(zhuān)題圖,操作簡(jiǎn)單方便。另外用戶(hù)可以利用平臺(tái)內(nèi)集成的各類(lèi)數(shù)據(jù)和內(nèi)置空間分析方法,對(duì)得到成果進(jìn)行編輯、制作、輸出。

地理空間參考自動(dòng)配準(zhǔn)和轉(zhuǎn)換功能。GCHGIS空間分析、數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)疊加功能都需要在統(tǒng)一的地理參考下進(jìn)行。平臺(tái)所有空間數(shù)據(jù)采用了WGS84地理坐標(biāo)系,所以后續(xù)進(jìn)入平臺(tái)數(shù)據(jù)的地理坐標(biāo)系必須是WGS84。平臺(tái)提供了地圖在線(xiàn)地理坐標(biāo)系的配置和轉(zhuǎn)換功能,將圖庫(kù)中的地圖或用戶(hù)自己的地圖提交到平臺(tái),可以進(jìn)行在線(xiàn)配準(zhǔn)轉(zhuǎn)換,為空間數(shù)據(jù)的展示、信息的提取利用、空間分析等提供了便利條件。

地圖的卷簾和對(duì)比功能。GCHGIS具有地圖的疊加卷簾和平鋪窗口對(duì)比功能,可以選擇任意兩類(lèi)的矢量或柵格底圖進(jìn)行卷簾疊加查看。三窗口對(duì)比可以選擇任意三個(gè)不同時(shí)期的大運(yùn)河河道、水體面積或大運(yùn)河流域的城市擴(kuò)張范圍等在同一界面上比對(duì),這對(duì)于它們歷史演化的展示一目了然,適合用于歷史地圖的對(duì)照與比較研究。

4 GCHGIS在大運(yùn)河文化帶建設(shè)、學(xué)術(shù)研究和教學(xué)實(shí)踐等領(lǐng)域的應(yīng)用

GCHGIS對(duì)于大運(yùn)河文化帶建設(shè)、學(xué)術(shù)研究和教學(xué)實(shí)踐等領(lǐng)域進(jìn)行廣泛的應(yīng)用。

(1) GCHGIS建設(shè)對(duì)于推動(dòng)大運(yùn)河文化遺產(chǎn)信息資源數(shù)據(jù)整合、共享、開(kāi)發(fā)利用具有重要的價(jià)值。 首先在GCHGIS的整體架構(gòu)下,能夠逐步實(shí)現(xiàn)大運(yùn)河本體和文化遺產(chǎn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)生產(chǎn)、整合和數(shù)據(jù)建設(shè)。它將目前大運(yùn)河各種類(lèi)型的歷史地理數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理和存儲(chǔ),包括地圖資料、圖像影像資料、音視頻資料、文獻(xiàn)資料全部集成到平臺(tái)中,利用平臺(tái)提供的功能和接口,隨時(shí)快捷調(diào)用。普通公眾、科研人員和機(jī)構(gòu)人員可以方便獲取自己所需要的各種數(shù)據(jù)資源,大大提高了數(shù)據(jù)資料的使用效率,是大運(yùn)河研究不可或缺的資源寶庫(kù)。

(2) GCHGIS建設(shè)為大運(yùn)河的綜合研究提供了新手段、新方法、新視角和新機(jī)會(huì)。以平臺(tái)的豐富數(shù)據(jù)資料為基礎(chǔ),學(xué)者可以利用平臺(tái)提供的功能制作、修正或重繪過(guò)去由于技術(shù)屏障無(wú)法繪制的專(zhuān)題圖。學(xué)者可以把時(shí)空坐標(biāo)與地理地圖相結(jié)合,為他們提供重新校驗(yàn)大運(yùn)河史料的有效方法。學(xué)者可以運(yùn)用平臺(tái)內(nèi)置的空間數(shù)據(jù)挖掘算法模型發(fā)現(xiàn)新的研究觀點(diǎn),可以運(yùn)用地圖空間疊加分析功能發(fā)現(xiàn)過(guò)去史料所不易觀察到的空間關(guān)系,甚至可以進(jìn)一步提取出史料中的量化數(shù)據(jù)進(jìn)行空間統(tǒng)計(jì)分析。該平臺(tái)打破學(xué)科之間壁壘,為學(xué)者提供大運(yùn)河研究的學(xué)科交叉機(jī)會(huì)和有效的研究工具。

(3) GCHGIS建設(shè)為用戶(hù)提供科普知識(shí),提供教學(xué)實(shí)踐基地和交流對(duì)話(huà)的機(jī)會(huì)。GCHGIS是一個(gè)多元開(kāi)放、資源共建、成果共享的工作系統(tǒng),是以時(shí)空數(shù)據(jù)和相關(guān)服務(wù)體系為基礎(chǔ)。師生可以利用平臺(tái)便捷的查詢(xún)檢索和友好的展示功能,宏觀地、系統(tǒng)地了解大運(yùn)河本體以及相關(guān)文化遺產(chǎn),在師生實(shí)地考察前,對(duì)大運(yùn)河有個(gè)全貌的了解,甚至不需要實(shí)地考察就有深入的認(rèn)知。用戶(hù)可以通過(guò)多種方式融入自己的個(gè)性化數(shù)據(jù),根據(jù)自己需要構(gòu)建自己的研究專(zhuān)題,并通過(guò)審核后發(fā)布共享自己的研究成果,科普公眾用戶(hù),或促進(jìn)學(xué)者們之間的互動(dòng)。

5 結(jié) 語(yǔ)

GCHGIS是功能、數(shù)據(jù)、算法、模型、服務(wù)的有機(jī)耦合體,實(shí)現(xiàn)了一幅圖聯(lián)通古今,一幅圖貫通南北,是深入貫徹落實(shí)習(xí)近平總書(shū)記關(guān)于大運(yùn)河文化帶建設(shè)的重要講話(huà)和批示精神《大運(yùn)河文化保護(hù)傳承利用規(guī)劃綱要》的一項(xiàng)舉措。GCHGIS建設(shè)能夠?qū)崿F(xiàn)大運(yùn)河遺產(chǎn)保護(hù)和文化展示的系統(tǒng)性和全方位,幫助拓展大運(yùn)河沿線(xiàn)遺產(chǎn)活態(tài)傳承載體和傳播渠道,協(xié)助深入挖掘大運(yùn)河承載的文化價(jià)值和精神內(nèi)涵,協(xié)助有關(guān)部門(mén)對(duì)岸線(xiàn)生態(tài)資源進(jìn)行整體規(guī)劃,能夠?qū)崿F(xiàn)統(tǒng)一宣傳和推廣平臺(tái)。為大運(yùn)河國(guó)家公園建設(shè)科學(xué)定測(cè),催生大運(yùn)河新型智庫(kù),服務(wù)國(guó)家決策與綜合施策,最終目的是傳承、保護(hù)、利用流動(dòng)文化,堅(jiān)定文化自信。