基于百度地圖的武漢市老地名時(shí)空分析系統(tǒng)

彭 宇,劉鵬程,黃 穎,曹雋雋,郭明強(qiáng)

(1.華中師范大學(xué) 城市與環(huán)境科學(xué)學(xué)院,湖北 武漢 430079;2. 武漢中地?cái)?shù)碼科技有限公司,湖北 武漢 430074;3. 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢) 信息工程學(xué)院,湖北 武漢 430074)

一個(gè)地方的名稱由具有特定含義的語(yǔ)言文字構(gòu)成，它往往傳承文化的積淀，折射歷史的變遷，亦與其自身的地理特征相應(yīng)契合，因此，地名被稱為是“凝固的自傳”[1]。地名中可以看到城市發(fā)展的軌跡和地區(qū)特有的文化，給旅游者帶來(lái)很大的想象空間[2]。目前，烏衣巷等著名老地名被列入非物質(zhì)文化遺產(chǎn)名錄，成為中華文化的瑰寶。武漢的老地名也涵蓋了漢派文化、楚文化、山水文化等多維度的特征[3]。

據(jù)全國(guó)第二次地名普查數(shù)據(jù)，自1986年以來(lái)，我國(guó)約6萬(wàn)個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)、40多萬(wàn)個(gè)建制村名稱消失[4]。為保護(hù)這一記錄城市發(fā)展軌跡的獨(dú)特的非物質(zhì)文化遺產(chǎn)，國(guó)家已建立地名文化遺產(chǎn)保護(hù)名錄，對(duì)地名文化遺產(chǎn)進(jìn)行搶救性保護(hù)，湖北省也響應(yīng)國(guó)家號(hào)召，第二次地名普查工作已進(jìn)入全面實(shí)施階段[5]。近十幾年來(lái)，隨著武漢市新城建設(shè)步伐的加快，城中村改造轉(zhuǎn)化為住宅小區(qū)，大量道路、街巷的名稱也因此變更[6]。

因此，針對(duì)武漢市老地名的研究保護(hù)工作對(duì)保護(hù)地名文化遺產(chǎn)具有重要意義，提供老地名數(shù)據(jù)管理有效方法十分必要。

本文中老地名主要指代曾經(jīng)使用，而目前已被更名并具有一定歷史文化內(nèi)涵的地名或街道名。

1 現(xiàn)有地名管理系統(tǒng)缺陷

規(guī)范和數(shù)字化的地名地址數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)是數(shù)字城市建設(shè)的重要基礎(chǔ)[7], 地籍管理系統(tǒng)對(duì)歷史數(shù)據(jù)也提出較高的要求[8]。針對(duì)我國(guó)傳統(tǒng)地名資料的管理大部分地區(qū)停留在人工管理的水平上的情況，目前許多關(guān)于地名管理系統(tǒng)的方面的研究成果顯著，建成一系列地名數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，但相關(guān)研究仍存在以下不足：

1)目前的地名管理系統(tǒng)主要是單純的地名屬性數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng),少有地名空間位置與圖形支持,無(wú)法采用可視化技術(shù)[9-11]。

2)目前主流地圖提供商所提供的地圖服務(wù)均不支持老地名查詢。老地名將無(wú)法通過(guò)電子地圖定位，也無(wú)法通過(guò)導(dǎo)航前往其所對(duì)應(yīng)的現(xiàn)地點(diǎn)。

2 武漢老地名WebGIS系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)

本文設(shè)計(jì)的武漢老地名網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)，系統(tǒng)模塊結(jié)構(gòu)如圖1所示。該系統(tǒng)主要分為地名查詢模塊、空間分析模塊及數(shù)據(jù)圖表模塊3大部分。

圖1 系統(tǒng)模塊結(jié)構(gòu)

地名查詢模塊中，由于地名分類應(yīng)考慮地名屬性的基本和穩(wěn)定性、系統(tǒng)和完整性等要求[12-13],故將該模塊劃分為三大類查詢。分類查詢可對(duì)歷史典故、美食街區(qū)等九大類地名分類檢索；分區(qū)查詢可對(duì)武漢市江漢、武昌等十二個(gè)行政區(qū)分別進(jìn)行查詢；模糊查詢可使用關(guān)鍵字實(shí)現(xiàn)模糊地名的檢索。

空間分析模塊中，具有路徑導(dǎo)航、短信服務(wù)、熱力圖、多媒體信息4大功能。路徑規(guī)劃能根據(jù)選擇的老地名數(shù)據(jù)和起點(diǎn)位置，計(jì)算規(guī)劃得到從起始地點(diǎn)到老地名所在位置的步行、駕車、公共交通三種方式的路徑，并可以選擇將規(guī)劃路徑以短信形式發(fā)送至手機(jī)。熱力圖根據(jù)老地名數(shù)據(jù)的地理位置信息以及其發(fā)生地名變更的時(shí)間信息，使用快速聚類方法將老地名的空間分布特征以熱力圖的形式進(jìn)行呈現(xiàn)。多媒體信息功能通過(guò)數(shù)據(jù)視圖使用數(shù)據(jù)列表顯示了老地名信息中的新老地名、地名描述、地理位置、經(jīng)緯坐標(biāo)等信息。同時(shí)調(diào)用百度地圖提供的POI信息窗口接口，對(duì)該老地名信息中的圖片、視頻等多媒體資料進(jìn)行可視化展示。

數(shù)據(jù)圖表模塊中，使用數(shù)據(jù)圖表庫(kù)對(duì)武漢市老地名的時(shí)空變遷狀況進(jìn)行可視化表達(dá)，包括地名變化重點(diǎn)路段，地名年際變化，重點(diǎn)變化社區(qū)等。

3 關(guān)鍵技術(shù)與具體實(shí)現(xiàn)

3.1 老地名熱力圖可視化

老地名熱力圖可視化是本文需解決的關(guān)鍵技術(shù)，主要通過(guò)百度地圖提供的API接口進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，以下進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明：

由于通過(guò)ajax的方式與web服務(wù)器進(jìn)行通信不需刷新頁(yè)面[14-15], 所以使用ajax異步調(diào)用地名數(shù)據(jù)。創(chuàng)建OleDbConnection對(duì)象con，使用前端用戶設(shè)定的keyword查詢字段在老地名數(shù)據(jù)表中查詢地名數(shù)據(jù)，字段包括x，y，description，location和count，如表1所示。

字段presentname和oldname代表其對(duì)應(yīng)的地名，字段x的值表示老地名所對(duì)應(yīng)的經(jīng)度，字段y的值表示其所對(duì)應(yīng)的緯度，字段description表示地名變更原因描述，字段location為地名所對(duì)應(yīng)現(xiàn)地點(diǎn)的位置描述，字段count表示地名權(quán)重值，字段year表示地名變更年份。使用格式為 "SELECT * FROM BaseData WHERE year like '%" + keyword + "%'"的SQL查詢語(yǔ)句，返回得到包含數(shù)據(jù)結(jié)果的DataTable。循環(huán)調(diào)用StringBuilder的Append ()方法將DataTable中的數(shù)據(jù)逐條讀取查詢拼接為如下JSON對(duì)象數(shù)組dataObject。

表1 老地名數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)

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

其中l(wèi)ng為查詢到的老地名的字段x值，lat為查詢到的老地名的字段y值。由于熱力圖不對(duì)地名進(jìn)行分級(jí)權(quán)重設(shè)置，為保持顯示的一致性將count值統(tǒng)一設(shè)置為100。創(chuàng)建百度地圖對(duì)象bmap，調(diào)用bmap的setMapStyle()方法自定義背景地圖樣式，以展現(xiàn)具有復(fù)古風(fēng)格，適合老地名主題的地圖背景。addOverlay()方法將HeatmapOverlay圖層添加到地圖容器bmap中。調(diào)用heatmap.setDataSet()方法設(shè)置數(shù)據(jù)參數(shù)及來(lái)源如下：

{data: pointsArray, max: 500}

最后使用調(diào)用heatmap.show()方法在百度地圖上顯示對(duì)應(yīng)的武漢老地名空間分布熱力圖，用于對(duì)特定時(shí)間的武漢市變遷老地名的空間分布進(jìn)行分析。如生成1949—2017年度區(qū)間內(nèi)的所有武漢市老地名變化空間分布熱力圖，其結(jié)果如圖2所示。

圖2 1949—2017年武漢老地名變化熱力圖

3.2 老地名變更信息可視化

本文將收集整理老地名數(shù)據(jù)中的description字段以及l(fā)ocation字段，以文字形式配合該地點(diǎn)歷史圖片以信息窗口的形式顯示給用戶，具體方法如下：

使用3.1中所述的查詢方法，使用ajax異步調(diào)用地名數(shù)據(jù)，遍歷訪問(wèn)查詢得到的DataTable中的數(shù)據(jù)，遍歷時(shí)為每一條地名數(shù)據(jù)新建BMap.Marker對(duì)象和BMapLib.SearchInfoWindow查詢信息窗口。使用變量DataTable中變量item. Longitude、item.latitude設(shè)置Marker所對(duì)應(yīng)的地理坐標(biāo)，使用item.location，item.description變量分別獲取地名變更信息和位置信息。使用變量item.oldname對(duì)地名所對(duì)應(yīng)的圖片進(jìn)行調(diào)用，在SearchInfoWindow中展示詳細(xì)地名信息及圖片。同時(shí)新建BMap.Icon和BMap.Label對(duì)象，分別設(shè)置Marker所對(duì)應(yīng)的標(biāo)注名和圖標(biāo)。在BMap.Label中，設(shè)置變量item.oldname為標(biāo)注名稱，并使用css設(shè)置合適樣式。使用查詢信息窗口中panel功能，設(shè)置窗口檢索面板“SEARCH、TO_HERE、FROM_HERE三種路徑規(guī)劃?rùn)z索模式提供給用戶進(jìn)行選擇，以實(shí)現(xiàn)其路徑規(guī)劃功能。最后，使用addEventListener()方法為Marker添加鼠標(biāo)點(diǎn)擊事件，實(shí)現(xiàn)單擊Marker可彈出地名詳細(xì)數(shù)據(jù)信息窗口，如圖3所示。

圖3 老地名變更信息窗口

圖4 1368—2014年武漢老地名時(shí)空分析

4 老地名變更時(shí)空分析

根據(jù)第3.1節(jié)中所述的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)收集整理的1368—2014年武漢老地名數(shù)據(jù)，通過(guò)百度地圖坐標(biāo)拾取系統(tǒng)，獲得每個(gè)老地名記錄的空間位置信息，并使用3.1中的方法生成武漢老地名變更空間分布熱力圖，用于對(duì)武漢老地名按年度進(jìn)行時(shí)空分析。由于數(shù)據(jù)時(shí)間跨度較大且部分地名變更信息無(wú)法考證其具體變更年份。因此本文根據(jù)地名變更類型及其歷史原因，選取1368—1910、1911—1936、1937—1948、1949—1966、1967—1979、1980—2014 6個(gè)時(shí)間段，分別生成武漢老地名時(shí)空分布熱力圖，結(jié)果如圖4所示。借助圖4對(duì)武漢老地名變化情況進(jìn)行時(shí)空分析，可以得到以下結(jié)果：

1368—1910年武漢老地名變更區(qū)域集中于老武漢城區(qū)范圍內(nèi)，并形成武昌司門口和漢口黎黃陂路兩大集中地帶。由于該時(shí)期內(nèi)開(kāi)埠通商，租界的建設(shè)帶來(lái)了一些帶有殖民色彩的地名變更，如法租界的福熙大將軍街(今蔡鍔路)，日租界的大正街(今盧溝橋路)，俄租界的列爾濱街(今蘭陵路)等。1911—1936年地名變更區(qū)域范圍較前期有所擴(kuò)大。江北由于部分租界的收回和政府建設(shè)、商業(yè)投資，漢口老地名變更呈現(xiàn)沿江以條帶狀分布的形態(tài)，而江南老地名分布仍以老武昌城為中心，由于1912年為紀(jì)念武昌首義勝利，起義門附近地名大量變更，造成其分布范圍的向南擴(kuò)大。1937—1948年期間大部分地名變更集中在江北沿江地帶，原租界區(qū)是變化熱點(diǎn)區(qū)域。由于此時(shí)間段內(nèi)，抗日戰(zhàn)爭(zhēng)的勝利和租界的完全收回，使得大批帶有殖民主義色彩的地名被重新命名。老地名變更由兩極變?yōu)闈h口沿江地帶的單極變化熱點(diǎn)區(qū)。1949—1966年期間老地名變更區(qū)域范圍擴(kuò)大，分散于武漢三鎮(zhèn)內(nèi)，未呈現(xiàn)此前的較為集中分布的現(xiàn)象。1967—1979年受到文革影響，武漢市中心城區(qū)再次出現(xiàn)了地名變化較為集中的現(xiàn)象并出現(xiàn)兩個(gè)高峰，1967年大批地名改為政治色彩濃厚的地名，1972年其中大多數(shù)改回原名。1980—2014年老地名變更的分布區(qū)域范圍進(jìn)一步由中心城區(qū)向外環(huán)擴(kuò)展。武昌地名變化繼續(xù)以司門口、首義路為變化中心，向梅家山和光谷方向擴(kuò)展。由于王家灣、晴川閣的建設(shè)發(fā)展，漢陽(yáng)首次出現(xiàn)了地名變化熱點(diǎn)區(qū)域。由于吳家山經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)、武漢經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)、東湖新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)區(qū)的設(shè)立和建設(shè)，出現(xiàn)吳家山、光谷、沌口等一些非中心城區(qū)的老地名變化熱點(diǎn)集中區(qū)。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文針對(duì)現(xiàn)有武漢地名數(shù)據(jù)庫(kù)的缺陷，設(shè)計(jì)新的武漢市老地名時(shí)空可視化分析方法，使用百度地圖API接口服務(wù)，實(shí)現(xiàn)武漢老地名數(shù)據(jù)空間可視化。本文提出的老地名時(shí)空可視化分析方法，基于多個(gè)時(shí)間區(qū)間內(nèi)的地名變化數(shù)據(jù)熱力圖，對(duì)不同時(shí)間段內(nèi)老地名進(jìn)行時(shí)空變化分析，認(rèn)為其時(shí)空變化具有以下規(guī)律：老地名變化主要集中在城市的中心城區(qū)；其空間分布及變化與城市擴(kuò)展及經(jīng)濟(jì)建設(shè)重點(diǎn)區(qū)具有高度相關(guān)性；時(shí)序上老地名變化峰值與政治運(yùn)動(dòng)、市政建設(shè)、歷史節(jié)點(diǎn)具有較高吻合度。

本文設(shè)計(jì)的武漢市老地名時(shí)空可視化分析方法，創(chuàng)新了地名文化遺產(chǎn)保護(hù)的手段，為地名文化遺產(chǎn)的可視化并記錄城市發(fā)展變遷提供重要途徑。

[1] 譚汝為. 天津地名文化的社會(huì)語(yǔ)言學(xué)分析[J]. 南開(kāi)語(yǔ)言學(xué)刊, 2005(2):135-144.

[2] 雷爽. 民盟代表呼吁:保護(hù)老地名[J]. 中國(guó)地名, 2010，2(2):35-35.

[3] 許名波. 武漢地名拾趣[J]. 工友, 2015(8):54.

[4] 劉民玲. 做好第二次全國(guó)地名普查的幾點(diǎn)思考[J]. 現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)信息,2016(3):94.

[5] 景泊,胡冰心. 保護(hù)老地名任重道遠(yuǎn)[J]. 中國(guó)地名,2013(2):36-37.

[6] 肖劍平,劉美春. 2000-2015:武漢地名變遷[J]. 長(zhǎng)江論壇,2015(5):78-82.

[7] 史宜南,代偵勇,劉鵬. 二三維一體化的數(shù)字地名管理系統(tǒng)開(kāi)發(fā)與關(guān)鍵技術(shù)研究[J]. 測(cè)繪地理信息,2015(1):84-86.

[8] 徐志紅,邊馥苓 ,徐世武. GIS在地籍管理應(yīng)用中若干關(guān)鍵技術(shù)探討[J]. 測(cè)繪信息與工程,2001(4):17-20.

[9] 毛國(guó)梁. 基于ArcObject組件的地圖標(biāo)注研究[J]. 地理空間信息,2006(3):58-60.

[10] 劉曉童,馬文波,馬雪濤. 基于WebGIS的建設(shè)用地監(jiān)管系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 交通科技與經(jīng)濟(jì),2013(6):114-117.

[11] 邊馥苓,朱國(guó)賓. 網(wǎng)絡(luò)GIS及其實(shí)現(xiàn)方式[J]. 測(cè)繪工程,1998，8(4):1-6.

[12] 唐國(guó)禮,王豫華. 基于MapGIS的數(shù)字郴州地名地址數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)[J]. 測(cè)繪地理信息,2017(1):108-111,114.

[13] 王琪. 基于MAPGIS下的武漢市地名管理系統(tǒng)的研制與開(kāi)發(fā)[J]. 測(cè)繪工程,2003，13(2):20-22.

[14] 欒紹鵬,朱長(zhǎng)青. 基于Ajax的WebGIS開(kāi)發(fā)新模式[J]. 測(cè)繪工程,2006，16(6):30-33.

[15] 張瑞軍,姜雪嬌,曾維周,等. 一種基于WebGIS的網(wǎng)絡(luò)地圖數(shù)據(jù)采集方法研究[J]. 測(cè)繪工程,2014，23(2):24-28.