基于百度地图的武汉市老地名时空分析系统

彭 宇,刘鹏程,黄 颖,曹隽隽,郭明强

(1.华中师范大学 城市与环境科学学院,湖北 武汉 430079;2. 武汉中地数码科技有限公司,湖北 武汉 430074;3. 中国地质大学(武汉) 信息工程学院,湖北 武汉 430074)

一个地方的名称由具有特定含义的语言文字构成，它往往传承文化的积淀，折射历史的变迁，亦与其自身的地理特征相应契合，因此，地名被称为是“凝固的自传”[1]。地名中可以看到城市发展的轨迹和地区特有的文化，给旅游者带来很大的想象空间[2]。目前，乌衣巷等著名老地名被列入非物质文化遗产名录，成为中华文化的瑰宝。武汉的老地名也涵盖了汉派文化、楚文化、山水文化等多维度的特征[3]。

据全国第二次地名普查数据，自1986年以来，我国约6万个乡镇、40多万个建制村名称消失[4]。为保护这一记录城市发展轨迹的独特的非物质文化遗产，国家已建立地名文化遗产保护名录，对地名文化遗产进行抢救性保护，湖北省也响应国家号召，第二次地名普查工作已进入全面实施阶段[5]。近十几年来，随着武汉市新城建设步伐的加快，城中村改造转化为住宅小区，大量道路、街巷的名称也因此变更[6]。

因此，针对武汉市老地名的研究保护工作对保护地名文化遗产具有重要意义，提供老地名数据管理有效方法十分必要。

本文中老地名主要指代曾经使用，而目前已被更名并具有一定历史文化内涵的地名或街道名。

1 现有地名管理系统缺陷

规范和数字化的地名地址数据库建设是数字城市建设的重要基础[7], 地籍管理系统对历史数据也提出较高的要求[8]。针对我国传统地名资料的管理大部分地区停留在人工管理的水平上的情况，目前许多关于地名管理系统的方面的研究成果显著，建成一系列地名数据管理系统，但相关研究仍存在以下不足：

1)目前的地名管理系统主要是单纯的地名属性数据库管理系统,少有地名空间位置与图形支持,无法采用可视化技术[9-11]。

2)目前主流地图提供商所提供的地图服务均不支持老地名查询。老地名将无法通过电子地图定位，也无法通过导航前往其所对应的现地点。

2 武汉老地名WebGIS系统模块设计

本文设计的武汉老地名网络地理信息系统，系统模块结构如图1所示。该系统主要分为地名查询模块、空间分析模块及数据图表模块3大部分。

图1 系统模块结构

地名查询模块中，由于地名分类应考虑地名属性的基本和稳定性、系统和完整性等要求[12-13],故将该模块划分为三大类查询。分类查询可对历史典故、美食街区等九大类地名分类检索；分区查询可对武汉市江汉、武昌等十二个行政区分别进行查询；模糊查询可使用关键字实现模糊地名的检索。

空间分析模块中，具有路径导航、短信服务、热力图、多媒体信息4大功能。路径规划能根据选择的老地名数据和起点位置，计算规划得到从起始地点到老地名所在位置的步行、驾车、公共交通三种方式的路径，并可以选择将规划路径以短信形式发送至手机。热力图根据老地名数据的地理位置信息以及其发生地名变更的时间信息，使用快速聚类方法将老地名的空间分布特征以热力图的形式进行呈现。多媒体信息功能通过数据视图使用数据列表显示了老地名信息中的新老地名、地名描述、地理位置、经纬坐标等信息。同时调用百度地图提供的POI信息窗口接口，对该老地名信息中的图片、视频等多媒体资料进行可视化展示。

数据图表模块中，使用数据图表库对武汉市老地名的时空变迁状况进行可视化表达，包括地名变化重点路段，地名年际变化，重点变化社区等。

3 关键技术与具体实现

3.1 老地名热力图可视化

老地名热力图可视化是本文需解决的关键技术，主要通过百度地图提供的API接口进行实现，以下进行详细说明：

由于通过ajax的方式与web服务器进行通信不需刷新页面[14-15], 所以使用ajax异步调用地名数据。创建OleDbConnection对象con，使用前端用户设定的keyword查询字段在老地名数据表中查询地名数据，字段包括x，y，description，location和count，如表1所示。

字段presentname和oldname代表其对应的地名，字段x的值表示老地名所对应的经度，字段y的值表示其所对应的纬度，字段description表示地名变更原因描述，字段location为地名所对应现地点的位置描述，字段count表示地名权重值，字段year表示地名变更年份。使用格式为 "SELECT * FROM BaseData WHERE year like '%" + keyword + "%'"的SQL查询语句，返回得到包含数据结果的DataTable。循环调用StringBuilder的Append ()方法将DataTable中的数据逐条读取查询拼接为如下JSON对象数组dataObject。

表1 老地名数据表结构

"{"+"'"+ "lng" +"'" +":" + dr["longitude"].ToString() + "," +"'"+ "lat" +"'"+ ":" + dr["latitude"].ToString() + "," +"'"+ "count" +"'"+ ":" + "100" + "},"

其中lng为查询到的老地名的字段x值，lat为查询到的老地名的字段y值。由于热力图不对地名进行分级权重设置，为保持显示的一致性将count值统一设置为100。创建百度地图对象bmap，调用bmap的setMapStyle()方法自定义背景地图样式，以展现具有复古风格，适合老地名主题的地图背景。addOverlay()方法将HeatmapOverlay图层添加到地图容器bmap中。调用heatmap.setDataSet()方法设置数据参数及来源如下：

{data: pointsArray, max: 500}

最后使用调用heatmap.show()方法在百度地图上显示对应的武汉老地名空间分布热力图，用于对特定时间的武汉市变迁老地名的空间分布进行分析。如生成1949—2017年度区间内的所有武汉市老地名变化空间分布热力图，其结果如图2所示。

图2 1949—2017年武汉老地名变化热力图

3.2 老地名变更信息可视化

本文将收集整理老地名数据中的description字段以及location字段，以文字形式配合该地点历史图片以信息窗口的形式显示给用户，具体方法如下：

使用3.1中所述的查询方法，使用ajax异步调用地名数据，遍历访问查询得到的DataTable中的数据，遍历时为每一条地名数据新建BMap.Marker对象和BMapLib.SearchInfoWindow查询信息窗口。使用变量DataTable中变量item. Longitude、item.latitude设置Marker所对应的地理坐标，使用item.location，item.description变量分别获取地名变更信息和位置信息。使用变量item.oldname对地名所对应的图片进行调用，在SearchInfoWindow中展示详细地名信息及图片。同时新建BMap.Icon和BMap.Label对象，分别设置Marker所对应的标注名和图标。在BMap.Label中，设置变量item.oldname为标注名称，并使用css设置合适样式。使用查询信息窗口中panel功能，设置窗口检索面板“SEARCH、TO_HERE、FROM_HERE三种路径规划检索模式提供给用户进行选择，以实现其路径规划功能。最后，使用addEventListener()方法为Marker添加鼠标点击事件，实现单击Marker可弹出地名详细数据信息窗口，如图3所示。

图3 老地名变更信息窗口

图4 1368—2014年武汉老地名时空分析

4 老地名变更时空分析

根据第3.1节中所述的数据结构收集整理的1368—2014年武汉老地名数据，通过百度地图坐标拾取系统，获得每个老地名记录的空间位置信息，并使用3.1中的方法生成武汉老地名变更空间分布热力图，用于对武汉老地名按年度进行时空分析。由于数据时间跨度较大且部分地名变更信息无法考证其具体变更年份。因此本文根据地名变更类型及其历史原因，选取1368—1910、1911—1936、1937—1948、1949—1966、1967—1979、1980—2014 6个时间段，分别生成武汉老地名时空分布热力图，结果如图4所示。借助图4对武汉老地名变化情况进行时空分析，可以得到以下结果：

1368—1910年武汉老地名变更区域集中于老武汉城区范围内，并形成武昌司门口和汉口黎黄陂路两大集中地带。由于该时期内开埠通商，租界的建设带来了一些带有殖民色彩的地名变更，如法租界的福熙大将军街(今蔡锷路)，日租界的大正街(今卢沟桥路)，俄租界的列尔滨街(今兰陵路)等。1911—1936年地名变更区域范围较前期有所扩大。江北由于部分租界的收回和政府建设、商业投资，汉口老地名变更呈现沿江以条带状分布的形态，而江南老地名分布仍以老武昌城为中心，由于1912年为纪念武昌首义胜利，起义门附近地名大量变更，造成其分布范围的向南扩大。1937—1948年期间大部分地名变更集中在江北沿江地带，原租界区是变化热点区域。由于此时间段内，抗日战争的胜利和租界的完全收回，使得大批带有殖民主义色彩的地名被重新命名。老地名变更由两极变为汉口沿江地带的单极变化热点区。1949—1966年期间老地名变更区域范围扩大，分散于武汉三镇内，未呈现此前的较为集中分布的现象。1967—1979年受到文革影响，武汉市中心城区再次出现了地名变化较为集中的现象并出现两个高峰，1967年大批地名改为政治色彩浓厚的地名，1972年其中大多数改回原名。1980—2014年老地名变更的分布区域范围进一步由中心城区向外环扩展。武昌地名变化继续以司门口、首义路为变化中心，向梅家山和光谷方向扩展。由于王家湾、晴川阁的建设发展，汉阳首次出现了地名变化热点区域。由于吴家山经济技术开发区、武汉经济技术开发区、东湖新技术产业开发区的设立和建设，出现吴家山、光谷、沌口等一些非中心城区的老地名变化热点集中区。

5 结束语

本文针对现有武汉地名数据库的缺陷，设计新的武汉市老地名时空可视化分析方法，使用百度地图API接口服务，实现武汉老地名数据空间可视化。本文提出的老地名时空可视化分析方法，基于多个时间区间内的地名变化数据热力图，对不同时间段内老地名进行时空变化分析，认为其时空变化具有以下规律：老地名变化主要集中在城市的中心城区；其空间分布及变化与城市扩展及经济建设重点区具有高度相关性；时序上老地名变化峰值与政治运动、市政建设、历史节点具有较高吻合度。

本文设计的武汉市老地名时空可视化分析方法，创新了地名文化遗产保护的手段，为地名文化遗产的可视化并记录城市发展变迁提供重要途径。

[1] 谭汝为. 天津地名文化的社会语言学分析[J]. 南开语言学刊, 2005(2):135-144.

[2] 雷爽. 民盟代表呼吁:保护老地名[J]. 中国地名, 2010，2(2):35-35.

[3] 许名波. 武汉地名拾趣[J]. 工友, 2015(8):54.

[4] 刘民玲. 做好第二次全国地名普查的几点思考[J]. 现代经济信息,2016(3):94.

[5] 景泊,胡冰心. 保护老地名任重道远[J]. 中国地名,2013(2):36-37.

[6] 肖剑平,刘美春. 2000-2015:武汉地名变迁[J]. 长江论坛,2015(5):78-82.

[7] 史宜南,代侦勇,刘鹏. 二三维一体化的数字地名管理系统开发与关键技术研究[J]. 测绘地理信息,2015(1):84-86.

[8] 徐志红,边馥苓 ,徐世武. GIS在地籍管理应用中若干关键技术探讨[J]. 测绘信息与工程,2001(4):17-20.

[9] 毛国梁. 基于ArcObject组件的地图标注研究[J]. 地理空间信息,2006(3):58-60.

[10] 刘晓童,马文波,马雪涛. 基于WebGIS的建设用地监管系统设计与实现[J]. 交通科技与经济,2013(6):114-117.

[11] 边馥苓,朱国宾. 网络GIS及其实现方式[J]. 测绘工程,1998，8(4):1-6.

[12] 唐国礼,王豫华. 基于MapGIS的数字郴州地名地址数据库建设[J]. 测绘地理信息,2017(1):108-111,114.

[13] 王琪. 基于MAPGIS下的武汉市地名管理系统的研制与开发[J]. 测绘工程,2003，13(2):20-22.

[14] 栾绍鹏,朱长青. 基于Ajax的WebGIS开发新模式[J]. 测绘工程,2006，16(6):30-33.

[15] 张瑞军,姜雪娇,曾维周,等. 一种基于WebGIS的网络地图数据采集方法研究[J]. 测绘工程,2014，23(2):24-28.