东北地区红色资源信息系统的设计与实现

温世博, 朱泓乐, 黄伟佳, 路兴昌, 张艳红

(1. 吉林大学 a. 地球探测科学与技术学院, 长春 130026； b. 电子科学与工程学院, 长春 130012；2. 北京大学 软件与微电子学院, 北京 102600)

0 引 言

红色资源作为优良传统和革命精神的记录, 承载着红色基因、 红色使命, 具有政治、 经济、 军事、 文化、 教育等综合性的功能和价值。作为一种专题性的地理信息资源, 它记载着人类发展道路上的奋斗史和探索史, 是激励中华民族和中国人民百折不挠、 奋发图强的巨大精神动力。东北作为我国抗日开始时间最早、 持续时间最长的地区, 存在大量的红色资源, 其类型多、 分布广而分散、 时间跨度大, 具有鲜明的时空特色。由于东北地区红色资源的特点使其面临着传播方式单一、 保护与开发不足等问题[1]。创新利用和科学保护红色资源, 对宣传红色思想和文化, 发扬爱国主义精神, 具有重要意义。地理信息系统(GIS： Geographic Information System)具有强大的空间数据可视化和空间分析能力, 在管理地理空间信息方面有着得天独厚的优势。该技术与网络技术相结合诞生的WebGIS在具有GIS空间信息系统优势的同时, 还具有易普及、 门槛低、 可跨平台和资源共享方便等优点[2]。国内外有很多在资源保护和信息管理中利用WebGIS技术的先例, 主要是针对在Web上的共享性和统一性进行GIS与相关资源的结合应用[3-4], 使用开放共享的标准和一些主流开发框架构建资源保护系统[5], 随着技术成熟与需求提升, 研究重点逐渐转向在系统构建的基础上进行信息的表达, 利用已有的数据进行分析和结果展示[6-7]。目前, 有一些红色资源结合WebGIS的方法和研究文献[8-9]可供参考。笔者在前人研究的基础上, 利用基于Web的地理信息系统技术开发构建了东北地区红色资源信息系统, 以期对东北红色资源信息数据进行分析和表达, 实现对东北红色资源的保护和管理。

1 系统设计

1.1 系统结构设计

东北地区红色资源信息系统的逻辑结构是基于B/S(Browser/Server)3层结构搭建的, 由数据层、 服务层和显示层构成, 如图1所示。系统采用组件化、 多层结构体系, 将数据存储、 功能实现与界面分开, 降低系统的耦合度。通过层次的划分与封装提高了代码的可重复利用性。

图1 东北地区红色资源信息系统结构设计图

显示层通过功能模块以及工具按钮等提供面向用户的界面, 是系统对用户的功能显示, 也是最直观的界面浏览, 其主要分为4个界面： 登录界面、 主界面、 红色资源数据管理界面和红色资源数据展示界面。登录界面是系统的初始窗口, 主要实现登录用户的识别和新用户注册等功能, 用于提高系统内容的安全性。系统主界面是用户登录后显示的界面, 分为系统名称栏、 地图底图修改窗口和关键词搜索功能等。东北红色数据管理界面是东北红色资源数据管理模块的显示界面, 包括了红色资源数据的录入、 查询、 修改和删除等功能。各种红色资源数据展示界面主要是数据的统计结果和可视化展示及一些旅游路线的推荐, 其中包括阵亡将领、 关键战役、 吉林省、 辽宁省、 黑龙江省旅游路线推荐、 主要场馆统计以及以上红色资源的介绍等功能。

遵循使用户拥有更好可视化体验的原则, 设计了本网站的数据显示结构, 即以公共地图服务为底图, 叠加要素图层或调用本地文件(图片、 json格式的文件)的方式显示, 如图2所示。

图2 数据显示结构示意图

服务层是在系统运行过程中为Web端的请求提供逻辑运算并且返回处理结果, 是系统的核心部分, 主要包括数据的调用服务和GIS应用服务。数据的调用服务是对Web端发送的数据库调用请求进行判断响应, 然后进一步调用需要执行的应用服务, 并且将处理结果发送回Web端。GIS应用服务是对地图的功能响应, 包括地图服务调用和要素服务调用。

数据层为系统数据提供存储空间, 是系统运算的基础。系统数据主要包括矢量、 影像、 基础和专题数据。这些数据是通过实地调研或间接获取的东北红色资源统计数据, 如东北红色资源分布点、 主要战役和主要人物数据等。将这些数据通过属性文件存储在系统数据库中, 并通过Openlayers控件实现数据的调用和显示。

1.2 系统功能设计

东北地区红色资源信息系统功能可划分为地图管理功能和信息管理功能两大类, 系统功能模块分为用户登录、 地图服务、 数据管理和数据展示模块, 如图3所示。

图3 系统功能设计图

用户登录模块包括用户登录和注册两个功能, 当用户的账户密码请求与数据库中储存的账户密码相匹配时, 即可进入系统。

地图操作模块是对地图的基本操作, 其中包括了地图全图、 放大缩小、 地图底图切换、 鹰眼、 关键字定位和地图导航等功能, 通过对地图服务模块基本功能的完善, 用户在使用系统时将会有较好的交互体验。

数据管理模块是对东北红色资源数据的管理, 通过红色资源录入、 查询、 删除、 修改等几个基础功能的实现, 进而保证红色资源数据的真实和完善。

数据展示模块是对整理在库的东北红色资源的统计和展示, 其中主要包括重要将领信息、 重要战役信息、 纪念馆信息显示及查询和红色旅游路线推荐等功能。

1.3 系统数据库设计

数据库的建立是系统建立的先决条件, 根据运行和计算需要, 建立的数据库包括用户、 影像、 矢量、 基础和专题数据。其中大部分数据由空间和属性信息共同构成, 以实地调研数据结合近年来东三省红色资源统计数据为主。基于SQL Server management的面向对象和空间特性, 建立面向对象的东北红色资源空间数据模型, 将属性数据与空间数据通过属性编号进行关联。空间信息用于标示地物的地理位置及相互关系(主要是地理坐标), 例如： 东北抗联战役发生地点的经纬度。属性信息用于表示地物、 人物的相关信息 (编号、 战役名称、 图片编号、 战争背景、 起始时间和主要地点)。

数据库设计方面, 选取SQL Server数据库存储录入系统的东北红色资源数据。目前系统分为若干界面对不同的红色资源数据进行可视化展示, 因此将这些数据分别储存于若干张表中, 主要包括各个类别的红色资源数据表、 红色资源专题数据表等。根据数据库的关系模型, 对数据库的表结构进行设计。例如阵亡将领情况数据表(表名： zwjl)、 东北抗联主要战役数据表(表名： zyzy)和吉林省红色旅游路线数据表(表明： jlsly), 其表结构如表1～表3所示(以部分表为例)。通过调用存储在数据库中各数据表, 获得东北红色资源数据表并在Web界面生成东北红色资源专题地图。

表1 阵亡将领数据表结构

表2 东北抗联主要战役数据表结构

表3 吉林省红色旅游路线数据表结构

2 系统实现

2.1 系统开发环境

与传统的C/S(Client/Server)开发结构相比, B/S结构拥有安装和维护方便、 系统扩展简单、 信息展示效率高且成本低等特点, 考虑到系统的多用户性和实时性, 系统采用B/S架构进行开发。

系统的红色资源信息数据通过Microsoft SQL Server Management Studio 18管理, 利用ArcGIS Server10发布这些地图数据, 从而可以从Web端调用这些数据。系统是以Microsoft Visual Studio 2010作为站点的发布和开发平台, 利用C#作为开发语言构建服务器运行脚本, 为事件的处理和调用提供支持。系统采用HTML5、 CSS3等主流技术进行浏览器平台界面的设计和展示, 采用JavaScript技术进行调用和交互处理, 通过Openlayers3实现地图功能控件。采用百度地图公司开发的开源E-Charts 图表控件进行数据分析, 提供数据统计结果展示。系统开发平台及工具如表4所示。

表4 系统开发工具和语言

2.2 用户登录模块

如图4所示, 当用户输入用户名和密码进行登录后, 系统会自动将账号、 密码同数据库中的记录对象进行依次比对, 当提交的用户名和密码与数据库记录中的用户名和密码分别对应相同时通过验证, 用户登录系统。

图4 用户登录界面

2.3 地图操作模块

地图操作模块实现了基于GIS的一些操作显示和鹰眼展示, 其中包括鼠标滚轮控制的放大缩小、 左键控制的平移、 上、 下视图以及与数据库匹配的关键字搜索功能, 主界面如图5所示。当输入关键字时, 系统自动匹配搜索结果并在界面上放大显示, 如图6所示。同时, 系统还调用了多种地图底图源, 其中包括Google地形数据、 arcGISOnline在线数据、 OSM(Open Street Map)在线瓦片数据、 高德地图和百度地图, 该技术通过相关地图API(Application Programming Interface)调用实现。

图5 系统主界面 图6 关键字搜索功能

为更方便地服务用户, 系统引用百度开源导航API, 为用户提供红色旅游路线的导航支持, 如图7所示。

图7 导航功能的实现

2.4 数据管理模块

东北红色资源数据管理是该系统的主要模块之一, 通过Web界面与数据库交互, 实现对数据库中储存的红色资源数据的录入、 删除、 查询与修改, 并更新显示到前端Web界面, 如图8所示。

图8 数据管理界面

2.5 数据展示模块

数据展示模块主要向用户展示了东北抗联时期主要将领、 战役、 红色纪念馆分布, 吉林省、 黑龙江省、 辽宁省旅游路线推荐, 东北抗战英烈分布及统计, 红色场馆分布及统计等功能, 如图9～图14所示。在每个统计结果中, 可以查看该红色资源的详细信息(见图9、 图13、 图15)。

图11 主要场馆分布 图12 吉林省红色旅游路线推荐

图13 黑龙江省红色旅游路线推荐 图14 辽宁省红色旅游路线推荐

图15 抗战英烈分布及统计 图16 主要场馆分布及统计

3 结 语

笔者针对东北地区红色资源在保护、 管理和展示方面的不足, 在充分调查该资源特点的基础上, 以WebGIS为平台, 建立了红色资源信息系统, 实现了东北红色资源的网络发布和多用户浏览。在系统中不仅可以形象方便地浏览和操作地图, 使东北红色资源显示更具地理特征, 而且结合GIS在处理上的优势, 建立空间数据库, 实现了对东北红色资源的查询、 显示等功能。同时利用第三方Echarts开发控件实现对东北红色资源的可视化, 可以直观地为用户展示东北红色资源的分布及空间特征。下一步将进一步拓展Web端东北红色旅游的系统功能, 推进本区域红色资源的开发与利用。