针对发扬国家爱国主义民族精神的总体需求，国家测绘地理信息局卫星测绘应用中心启动“红色资源地理信息技术”项目，充分发挥测绘地理信息相关技术优势，将传统平面的、纸质的、模拟的红色资源转变为立体的、电子化和信息化的表现形式，突破传统爱国主义教育方式，有效推进红色资源信息化建设，辅助红色历史档案和文化典籍保护整理，对红色资源的管理、利用与宣传具有重要意义。
1 关键技术
红色资源地理信息系统集成全国范围的红色自然、人文资源信息，实现大比例尺矢量数据、栅格数据、真三维模型数据、专题数据及属性数据等多源海量红色数据的管理，采用3层B/S体系结构，实现三维人文信息的在线服务。在系统建设过程中，解决的关键性技术主要包括：
1.1 多源红色空间资源数据整合
收集整理红色人物、历史事件等红色资源数据，针对数据多义性、多时空性、多尺度、获取方式多样性、存储格式多源性等多源异构特点，进行空间化、归一化和标准化处理，实现数据模型、分类分级的统计及几何位置的融合，最大程度实现多种数据源的完全转换或信息共享。包括红色数据源准备与分析、信息提取、格式转换、坐标转换、组织方式转换、统一分级分类、统一地理要素编码、规整属性结构、手动编辑与综合处理、一致性处理、对象化处理、质量检查等过程，同时构建标准统一的红色资源数据编码规则以及接口，建立数据间的转换机制，形成符合平台数据标准的规范数据。
（1）数据标准化处理
在不同来源红色专题图中，统一数据标准，分析地理实体的差异和相似性，识别出表达的同名地理实体。通过分类分级统一、数据模型统一、几何匹配、语义匹配等方法，采用地理数据转换的方法实现数据的统一。
（2）属性数据空间定位
对于专业部门的分析统计等无空间位置的信息，将记录中的地址字符串进行拆分和标准化，用拆分并标准化后的关键地址字段的值与空间参照数据中地理实体的对应字段的属性值进行地址匹配，实现对此记录的地理编码，完成专业属性数据空间定位的工作。
（3）数据融合
对于数据统一后的空间数据，通过数据的合并、数据的匹配等整合工作，消除数据描述上的差异、要素属性差异和几何位置差异，实现符合专业GIS要求的数据。
1.2 红色资源数据动态管理
为实现系统的快速实时响应，对红色资源空间数据进行实时管理。通过多分辨率金字塔技术，将红色资源多源数据进行分层、分块处理，以便于存储和管理；采用二级索引技术，构建海量空间数据存储模型；利用层次细节模型（LOD）进行海量空间数据动态调度；利用人文信息建模技术，构建人文信息模型集。综合上述技术，实现空间和非空间红色资源数据的有效组织、存储和管理。
（1）海量空间数据组织
为提高海量空间数据的实时缩放速度，快速获取不同分辨率的影像、地形信息，利用金字塔的多分辨率层次模型，横向上，将空间数据划分为若干较小的物理数据块进行数据组织和管理，便于存储和管理；纵向上，根据不同的分辨率和比例尺分层，从上到下，分辨率呈倍数递增，形成瓦片立体网格结构。
（2）数据存储模型
构建海量空间数据存储模型，其中包含索引文件及数据文件。索引文件采用二级索引技术，支持LOD金字塔全球覆盖行列号。针对三维模型结构，采用视觉仿真领域的标准格式文件，通过API（应用程序接口）进行模型的控制。采用几何层次结构和节点来描述三维物体，模型实体的框架由点和面确定，模型实体的质地通过纹理映射实现。同时，构建几何层次结构，实现模型实体的分类存放。
（3）数据模型载入
针对红色资源研究区地形地貌及红色信息相关模型的交互式仿真涉及到模型海量数据，将其按照一定规则分割成块，根据用户可见的范围，动态的载入可见的地形分块，动态的卸载不可见的地形分块，实现动态模型的分块调入。
（4）数据动态管理
利用层次细节模型（LOD）进行海量空间数据的动态管理。针对近视点区域，采用复杂的地形模型、高分辨率的影像及红色信息相关精细化模型显示；远视点区域使用简单的地形模型、低分辨率影像显示，隐藏红色信息相关模型。根据场景当前比例尺计算层级，根据场景范围计算行列集，发送层级和行列集请求，从而读取瓦片数据。
1.3 人文信息空间化建模
将红色历史人文信息进行分类、抽象，分为人物、景点、线路、事件四个类别。从模型组织架构、表达方式、数据源等方面，构建各类红色历史人文信息空间化模型。在此基础上，通过坐标定位，进行红色资源与空间地理位置的映射，并利用点、线、多边形等空间要素类型，从而实现各类红色资源信息的空间化表达。
（1）人文信息空间化编码
通过详细了解人文信息发生的背景及发展过程，分析人文信息空间位置特征和空间分布等特征，识别人文信息的空间要素类型，将人文信息抽象为基础的点、线、多边形等空间要素类型，分别进行点、线、面要素编码，在此基础上，使用空间要素类型的表达方法，实现人文信息的空间化表达。
（2）专题信息编码
人文信息的专题属性具有丰富、信息量大的特点，主要包含文字描述信息、图标图片等多媒体信息以及三维模型等，在进行专题信息编码前，首先按主题分类归纳的方法对专题属性进行有效整理，分类方法和类型数量由历史信息表达需要确定，在此基础上，分属性项纪录不同类别的专题信息，实现专题信息编码。
（3）空间化模型构建
在人文信息要素的空间化表达以及专题信息编码的基础上，依据人文信息构成的内在关系，使用数字化的方式将空间特征与专题特征相结合，从而实现人文信息的空间化编码与专题信息编码的联合表达。在该项目研究中，选择将空间数据和专题数据分别存储于空间数据库和专题数据库当中，通过人文信息标识符将二者相关联，保持人文信息模型逻辑上的完整性。
1.4 红色资源动态可视化技术
在三维地图载体环境下，基于红色资源强大数据库基础，采用时间动画技术、矢量关键帧动画技术、线性插值生成中间帧技术等，实现多时态红色空间数据的动态反演。在此基础上，建立高效数据索引，通过分块模型调入、LOD层次细节模型处理，进行数据动态调度，实现图形及地图符号的动态显示、实时动态处理，以动态方式呈现红色资源用户需求相关信息处理和分析的结果。
（1）动态三维数据存储
采用视觉仿真领域的标准格式文件进行三维模型结构的标准化处理，支持API控制模型；采用几何层次结构和节点来描述三维物体。同时，为方便三维模型的管理和控制，将三维模型实体分类组织存放，形成几何层次结构。
（2）动态标图标注
通过研究设计或改变符号的形状、尺寸、方向、明度、密度、结构、颜色和位置、频率等，对地图符号的变量进行扩展，以增加地图符号的动态特征描述，同时通过引入地图符号动态视觉变量——时间变量，实现动态三维地图的符号化。再通过动态可视化模型，表达各种动态现象的变化过程，实现动态可视化技术，从而形象直观地表现相关信息的动态变化过程。
1.5 基于时间轴的历史事件反演技术
以时间节点为基础，通过时间轴表现历史事件的时间属性，以此为基础，关联多时态空间数据、属性数据，实现基于时间序列的历史事件反演。
（1）构建时间轴
采用离散模型和步进模型表达历史事件的时间信息，并根据历史事件的复杂程度，选择性地构建线性时间轴模型和分支时间轴模型。针对时间轴中间节点的选择，考虑在保留原始时间节点的基础上，以固定步长重新划分时间间隔，以保障事件反演的连续性。
（2）创建时间、空间及属性数据关联
通过时间、空间及属性数据的关联，实现基于时间轴的历史事件反演。将事件节点空间、属性数据分别与其对应的时间轴节点关联，即实现基于离散节点时间轴模型的历史事件表达；在离散关联基础上，将步长时间轴模型依据事件示意图或直接按直线划分为多个离散段，在分别进行关联，其中，步长大小决定事件反演的精细程度和数据规模。
1.6 网络化红色服务平台构建技术
采用B/S模式分布式体系架构，以Web技术、缓冲技术、三维可视化技术和空间数据引擎等为技术支撑，采用OGC规范、SOAP协议、SOA架构等标准动态三维立体式的显示红色资源地理信息系统中的各类空间地理信息和人文专题信息。
2 创新成果
“红色资源地理信息技术”项目设计建设了红色资源综合信息数据库、红色资源地理信息系统以及网络化红色服务平台，真实演绎中国革命历程，为测绘地理信息的广泛应用奠定基础。项目获得2013年度全国地理信息科技进步二等奖。
2.1 红色资源综合信息数据库
红色资源综合信息数据库是实现红色资源数据高效管理、应用的根本保障。数据库中数据类型主要包括基础地理信息数据、人文信息数据、红色专题数据、动态三维数据等。通过建立有效的数据管理办法，建立统一空间定位参考，实现多源数据的相互叠加、套和，实现数据库中多类型、多尺度、多时态空间数据的集成化管理；通过高效的数据储存机制，实现海量、大范围连续空间数据的高效存储和管理，从而保证数据在整个空间数据库范围内的浏览和查询响应速度；通过统一数据编码规则及接口，建立完善的数据更新机制，以满足数据库不断扩充和更新需求。
2.2 红色资源地理信息系统
红色资源地理信息系统是该项目的重要研究成果，系统内容主要包括重要人物和事件、红色圣地和红色旅游三大类，从服务上讲，实现了红色人物、历史事件、红色圣地、红色旅游、爱国主义教育基地、红色精品地图及省市直通车七个服务模块的构建。
2.3 网络化红色服务平台
基于B/S架构，构建网络化红色服务平台，平台遵循OGC相关服务协议，利用WFS实现三维地理要素的操作，WCS实现三维地理要素的传输，WMS实现对三维地图的操作。除直接面向用户提供需求服务外，平台内部之间以一种统一和通用的方式进行交互。
3 推广应用
“红色资源地理信息技术”项目的顺利开展为公众提供了详细的人文信息服务。项目在中央网络电视台、省级测绘部门等单位完成了红色地图、红镜头、寻找最美乡村教师、红图网等典型应用示范。通过应用示范效果分析，肯定了红色资源地理信息系统的可靠性与先进性，课题成果既拓展了地理信息产业服务方向，又推动了历史文化，特别是红色文化的空间化和网络化，其应用推广可以为旅游、教育、宣传等相关部门提供强有力的技术支撑和保障，扩大人文历史文化的影响力，具有重大的技术价值、经济价值和社会价值。
后记
“红色资源地理信息技术”利用现代信息技术，拓展党史宣传的深度和广度，将三维网络地理信息技术与红色历程相结合，成功打造互联网红色地图系统。“红色资源地理信息技术”系列成果从全新视角展现了中国共产党建党90周年的光辉历程，弘扬了红色文化、传承了红色传统、发扬了红色精神，有效推进了红色资源信息化建设，扩大了红色精神在人民生活中的影响力，对进一步推进红色文化产业发展、提高测绘地理信息保障服务能力具有重要意义。（“红色地图”网址：http://hsdt.sasmac.cn）
