針對發揚國家愛國主義民族精神的總體需求，國家測繪地理信息局衛星測繪應用中心啟動“紅色資源地理信息技術”項目，充分發揮測繪地理信息相關技術優勢，將傳統平面的、紙質的、模擬的紅色資源轉變為立體的、電子化和信息化的表現形式，突破傳統愛國主義教育方式，有效推進紅色資源信息化建設，輔助紅色歷史檔案和文化典籍保護整理，對紅色資源的管理、利用與宣傳具有重要意義。

1  關鍵技術

紅色資源地理信息系統集成全國范圍的紅色自然、人文資源信息，實現大比例尺矢量數據、柵格數據、真三維模型數據、專題數據及屬性數據等多源海量紅色數據的管理，采用3層B/S體系結構，實現三維人文信息的在線服務。在系統建設過程中，解決的關鍵性技術主要包括：

1.1  多源紅色空間資源數據整合

收集整理紅色人物、歷史事件等紅色資源數據，針對數據多義性、多時空性、多尺度、獲取方式多樣性、存儲格式多源性等多源異構特點，進行空間化、歸一化和標準化處理，實現數據模型、分類分級的統計及幾何位置的融合，最大程度實現多種數據源的完全轉換或信息共享。包括紅色數據源準備與分析、信息提取、格式轉換、坐標轉換、組織方式轉換、統一分級分類、統一地理要素編碼、規整屬性結構、手動編輯與綜合處理、一致性處理、對象化處理、質量檢查等過程，同時構建標準統一的紅色資源數據編碼規則以及接口，建立數據間的轉換機制，形成符合平臺數據標準的規范數據。

（1）數據標準化處理

在不同來源紅色專題圖中，統一數據標準，分析地理實體的差異和相似性，識別出表達的同名地理實體。通過分類分級統一、數據模型統一、幾何匹配、語義匹配等方法，采用地理數據轉換的方法實現數據的統一。

（2）屬性數據空間定位

對于專業部門的分析統計等無空間位置的信息，將記錄中的地址字符串進行拆分和標準化，用拆分并標準化后的關鍵地址字段的值與空間參照數據中地理實體的對應字段的屬性值進行地址匹配，實現對此記錄的地理編碼，完成專業屬性數據空間定位的工作。

（3）數據融合

對于數據統一后的空間數據，通過數據的合并、數據的匹配等整合工作，消除數據描述上的差異、要素屬性差異和幾何位置差異，實現符合專業GIS要求的數據。

1.2  紅色資源數據動態管理

為實現系統的快速實時響應，對紅色資源空間數據進行實時管理。通過多分辨率金字塔技術，將紅色資源多源數據進行分層、分塊處理，以便于存儲和管理；采用二級索引技術，構建海量空間數據存儲模型；利用層次細節模型（LOD）進行海量空間數據動態調度；利用人文信息建模技術，構建人文信息模型集。綜合上述技術，實現空間和非空間紅色資源數據的有效組織、存儲和管理。

（1）海量空間數據組織

為提高海量空間數據的實時縮放速度，快速獲取不同分辨率的影像、地形信息，利用金字塔的多分辨率層次模型，橫向上，將空間數據劃分為若干較小的物理數據塊進行數據組織和管理，便于存儲和管理；縱向上，根據不同的分辨率和比例尺分層，從上到下，分辨率呈倍數遞增，形成瓦片立體網格結構。

（2）數據存儲模型

構建海量空間數據存儲模型，其中包含索引文件及數據文件。索引文件采用二級索引技術，支持LOD金字塔全球覆蓋行列號。針對三維模型結構，采用視覺仿真領域的標準格式文件，通過API（應用程序接口）進行模型的控制。采用幾何層次結構和節點來描述三維物體，模型實體的框架由點和面確定，模型實體的質地通過紋理映射實現。同時，構建幾何層次結構，實現模型實體的分類存放。

（3）數據模型載入

針對紅色資源研究區地形地貌及紅色信息相關模型的交互式仿真涉及到模型海量數據，將其按照一定規則分割成塊，根據用戶可見的范圍，動態的載入可見的地形分塊，動態的卸載不可見的地形分塊，實現動態模型的分塊調入。

（4）數據動態管理

利用層次細節模型（LOD）進行海量空間數據的動態管理。針對近視點區域，采用復雜的地形模型、高分辨率的影像及紅色信息相關精細化模型顯示；遠視點區域使用簡單的地形模型、低分辨率影像顯示，隱藏紅色信息相關模型。根據場景當前比例尺計算層級，根據場景范圍計算行列集，發送層級和行列集請求，從而讀取瓦片數據。

1.3  人文信息空間化建模

將紅色歷史人文信息進行分類、抽象，分為人物、景點、線路、事件四個類別。從模型組織架構、表達方式、數據源等方面，構建各類紅色歷史人文信息空間化模型。在此基礎上，通過坐標定位，進行紅色資源與空間地理位置的映射，并利用點、線、多邊形等空間要素類型，從而實現各類紅色資源信息的空間化表達。

（1）人文信息空間化編碼

通過詳細了解人文信息發生的背景及發展過程，分析人文信息空間位置特征和空間分布等特征，識別人文信息的空間要素類型，將人文信息抽象為基礎的點、線、多邊形等空間要素類型，分別進行點、線、面要素編碼，在此基礎上，使用空間要素類型的表達方法，實現人文信息的空間化表達。

（2）專題信息編碼

人文信息的專題屬性具有豐富、信息量大的特點，主要包含文字描述信息、圖標圖片等多媒體信息以及三維模型等，在進行專題信息編碼前，首先按主題分類歸納的方法對專題屬性進行有效整理，分類方法和類型數量由歷史信息表達需要確定，在此基礎上，分屬性項紀錄不同類別的專題信息，實現專題信息編碼。

（3）空間化模型構建

在人文信息要素的空間化表達以及專題信息編碼的基礎上，依據人文信息構成的內在關系，使用數字化的方式將空間特征與專題特征相結合，從而實現人文信息的空間化編碼與專題信息編碼的聯合表達。在該項目研究中，選擇將空間數據和專題數據分別存儲于空間數據庫和專題數據庫當中，通過人文信息標識符將二者相關聯，保持人文信息模型邏輯上的完整性。

1.4  紅色資源動態可視化技術

在三維地圖載體環境下，基于紅色資源強大數據庫基礎，采用時間動畫技術、矢量關鍵幀動畫技術、線性插值生成中間幀技術等，實現多時態紅色空間數據的動態反演。在此基礎上，建立高效數據索引，通過分塊模型調入、LOD層次細節模型處理，進行數據動態調度，實現圖形及地圖符號的動態顯示、實時動態處理，以動態方式呈現紅色資源用戶需求相關信息處理和分析的結果。

（1）動態三維數據存儲

采用視覺仿真領域的標準格式文件進行三維模型結構的標準化處理，支持API控制模型；采用幾何層次結構和節點來描述三維物體。同時，為方便三維模型的管理和控制，將三維模型實體分類組織存放，形成幾何層次結構。

（2）動態標圖標注

通過研究設計或改變符號的形狀、尺寸、方向、明度、密度、結構、顏色和位置、頻率等，對地圖符號的變量進行擴展，以增加地圖符號的動態特征描述，同時通過引入地圖符號動態視覺變量——時間變量，實現動態三維地圖的符號化。再通過動態可視化模型，表達各種動態現象的變化過程，實現動態可視化技術，從而形象直觀地表現相關信息的動態變化過程。

1.5  基于時間軸的歷史事件反演技術

以時間節點為基礎，通過時間軸表現歷史事件的時間屬性，以此為基礎，關聯多時態空間數據、屬性數據，實現基于時間序列的歷史事件反演。

（1）構建時間軸

采用離散模型和步進模型表達歷史事件的時間信息，并根據歷史事件的復雜程度，選擇性地構建線性時間軸模型和分支時間軸模型。針對時間軸中間節點的選擇，考慮在保留原始時間節點的基礎上，以固定步長重新劃分時間間隔，以保障事件反演的連續性。

（2）創建時間、空間及屬性數據關聯

通過時間、空間及屬性數據的關聯，實現基于時間軸的歷史事件反演。將事件節點空間、屬性數據分別與其對應的時間軸節點關聯，即實現基于離散節點時間軸模型的歷史事件表達；在離散關聯基礎上，將步長時間軸模型依據事件示意圖或直接按直線劃分為多個離散段，在分別進行關聯，其中，步長大小決定事件反演的精細程度和數據規模。

1.6  網絡化紅色服務平臺構建技術

采用B/S模式分布式體系架構，以Web技術、緩沖技術、三維可視化技術和空間數據引擎等為技術支撐，采用OGC規范、SOAP協議、SOA架構等標準動態三維立體式的顯示紅色資源地理信息系統中的各類空間地理信息和人文專題信息。

2   創新成果

“紅色資源地理信息技術”項目設計建設了紅色資源綜合信息數據庫、紅色資源地理信息系統以及網絡化紅色服務平臺，真實演繹中國革命歷程，為測繪地理信息的廣泛應用奠定基礎。項目獲得2013年度全國地理信息科技進步二等獎。

2.1  紅色資源綜合信息數據庫

紅色資源綜合信息數據庫是實現紅色資源數據高效管理、應用的根本保障。數據庫中數據類型主要包括基礎地理信息數據、人文信息數據、紅色專題數據、動態三維數據等。通過建立有效的數據管理辦法，建立統一空間定位參考，實現多源數據的相互疊加、套和，實現數據庫中多類型、多尺度、多時態空間數據的集成化管理；通過高效的數據儲存機制，實現海量、大范圍連續空間數據的高效存儲和管理，從而保證數據在整個空間數據庫范圍內的瀏覽和查詢響應速度；通過統一數據編碼規則及接口，建立完善的數據更新機制，以滿足數據庫不斷擴充和更新需求。

2.2  紅色資源地理信息系統

紅色資源地理信息系統是該項目的重要研究成果，系統內容主要包括重要人物和事件、紅色圣地和紅色旅游三大類，從服務上講，實現了紅色人物、歷史事件、紅色圣地、紅色旅游、愛國主義教育基地、紅色精品地圖及省市直通車七個服務模塊的構建。

2.3  網絡化紅色服務平臺

基于B/S架構，構建網絡化紅色服務平臺，平臺遵循OGC相關服務協議，利用WFS實現三維地理要素的操作，WCS實現三維地理要素的傳輸，WMS實現對三維地圖的操作。除直接面向用戶提供需求服務外，平臺內部之間以一種統一和通用的方式進行交互。

3   推廣應用

“紅色資源地理信息技術”項目的順利開展為公眾提供了詳細的人文信息服務。項目在中央網絡電視臺、省級測繪部門等單位完成了紅色地圖、紅鏡頭、尋找最美鄉村教師、紅圖網等典型應用示范。通過應用示范效果分析，肯定了紅色資源地理信息系統的可靠性與先進性，課題成果既拓展了地理信息產業服務方向，又推動了歷史文化，特別是紅色文化的空間化和網絡化，其應用推廣可以為旅游、教育、宣傳等相關部門提供強有力的技術支撐和保障，擴大人文歷史文化的影響力，具有重大的技術價值、經濟價值和社會價值。

后記

“紅色資源地理信息技術”利用現代信息技術，拓展黨史宣傳的深度和廣度，將三維網絡地理信息技術與紅色歷程相結合，成功打造互聯網紅色地圖系統。“紅色資源地理信息技術”系列成果從全新視角展現了中國共產黨建黨90周年的光輝歷程，弘揚了紅色文化、傳承了紅色傳統、發揚了紅色精神，有效推進了紅色資源信息化建設，擴大了紅色精神在人民生活中的影響力，對進一步推進紅色文化產業發展、提高測繪地理信息保障服務能力具有重要意義。（“紅色地圖”網址：http://hsdt.sasmac.cn）