第３３卷第５期 ２０１５年１０月 贵州师范大学学报（自然科学版） Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｇｕｉｚｈｏｕ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ） Ｖ０１．３３．Ｎｏ．５ ０ｃｔ．２０ｌ５ 文章编号：１００４－－５５７０（２０１５）０５—０００１—０７ 贵州省文物空问数据库建设研究 娄方吉 ，杨广斌 ，王茂洋 ，刘天财 （１．贵州师范大学地理与环境科学学院，贵州贵阳５５０００１；２．贵州山地资源与环境遥感重点实验室，贵州贵阳５５０００１） 摘要：当前贵州文物研究与保护主要采用纸质档案和属性数据库的管理方法，而面对日益积累的文物资料，传统 方法和技术很难在空间格局和演化过程方面进行分析研究。鉴于此，以贵州省为例，基于空问数据模型和属性 数据模型相结合的方式构建贵州省文物空间数据库，通过设计文物Ｇｅｏｄａｔａｂａｓｅ数据模型，数据利用关系数据库 管理系统Ｏｒａｃｌｅ和中间件ＡｒｃＳＤＥ建立了属性数据库和图形数据库，用关键字将两者关联成统一的贵州省文物 空间数据库，并通过ＡｒｃＧＩＳ Ｓｅｒｖｅｒ发布数据，实现贵州省文物数据的有效管理与共享，以促进贵州省文物信息宣 传和研究滞后的现状。 关键词：文物；贵州省；文物Ｇｅｏｄａｔａｂａｓｅ数据模型；ＡｒｃＳＤＥ 文献标识码：Ａ 中图分类号：Ｐ２０８ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｓｐａｔｉａｌ ｄａｔａｂａｓｅ ｏｆ ｃｕｌｔｕｒａｌ ｒｅｌｉｃｓ ｉｎ Ｇｕｉｚｈｏｕ ｐｒｏｖｉｎｃｅ ＬＯＵ Ｆａｎｇｊｉ ，ｒＡＮＧ Ｇｕａｎｇｂｉｎ ， ，ＷＡＮＧ Ｍａｏｙａｎｇ 一，ＬＩＵ Ｔｉａｎｃａｉ （１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｇｕｉｚｈｏｕ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｇｕｉｙａｎｇ，Ｇｕｉｚｈｏｕ ５５０００１，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｇｕｉｚｈｏｕ ｍｏｕｎｔａｉｎ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ Ｒｅｍｏｔｅ Ｓｅｎｓｉｎｇ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ，Ｇｕｉｙａｎｇ，Ｇｕｉｚｈｏｕ ５５０００１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ Ｇｕｉｚｈｏｕ ｐｒｏｖｉｎｃｅ，ｆａｃｉｎｇ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｒａｐｉｄ ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｌａｒｇｅ，ｃｏｍｐｌｅｘ ａｎｄ ｖａｒｉ— ＯＵＳ ｔｙｐｅｓ ｄａｔａ ｏｆ ｗｅｎｂｏ，ａｒｃｈａｅｏｌｏｇｉｃａｌ，ｃｕｌｔｕｒａｌ ｓｉｔｅｓ，ｅｔｃ，ｔｈｅ ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｃｕｌｔｕｒａｌ ｒｅｌｉｃｓ ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｍａｉｎｌｙ ｕｓｅ ｐａｐｅｒ ａｒｃｈｉｖｅ ａｎｄ ｔｈｅｍｅｔｈｏｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｄａｔａｂａｓｅ ｏｆ ａｔｔｒｉｂｕｔｅ ｔｏ ｍａｎａｇｅ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｖｅ ｄａｔａ．Ｔｈｅｓｅ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ａｒｅ ｎｏｔ ｓｕｉｔａｂｌｅ ｆｏｒ ｃｕｌｔｕｒａｌ ｒｅｌｉｃｓｉｎ ｔｈｅ ｓｃａｌｅｓ ｏｆ ｔｉｍｅ ａｎｄ ｓｐａｃｅ ｄｉｓｔｉｒｂｕｔｉｏｎ ｐａｔｔｅｒｎ ａｎｄ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｒｅｓｅａｒｃｈ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｔａｋｅｓ Ｇｕｉｚｈｏｕ ｐｒｏｖｉｎｃｅ ａｓ ａｎ ｅｘａｍｐｌｅ，ｐｕｔｓ ｆｏｒｗａｒｄ ｔｈｅ ｃｕｌｔｕｒａｌ ｒｅｌｉｃｓ ｄａｔａｂａｓｅ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｃｏｍｂｉ－ ｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｓｐａｔｉａｌ ｄａｔａ ａｎｄ ａｔｔｒｉｂｕｔｅ ｄａｔａ．ａｎｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｃｕｌｔｕｒａｌ ｒｅｌｉｃｓ Ｇｅｏｄａｔａ— ｂａｓｅ ｄａｔａ ｍｏｄｅｌ，ａｎｄ ｕｓｉｎｇ ｒｅｌａｔｉｏｎａｌ ｄａｔａｂａｓｅ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ Ｏｒａｃｌｅ １ １ ｇ ａｎｄ ｍｉｄｄｌｅ—ｗａｒｅ ＡｒｃＳ— ＤＥ ｓｅｔｓ ｕｐ ａｔｔｒｉｂｕｔｅ ｄａｔａｂａｓｅ ａｎｄ ｇｒａｐｈ ｄａｔａｂａｓｅ，ｔｈｅｎ ｂｕｉｌｄｓ ｔｈｅ ｕｎｉｆｉｅｄ ｄａｔａｂａｓｅ ｏｆ Ｃｕｈｕｒａｌｒｅｌｉｅｓ ｂｙ ｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇ ｔｗｏ ｄａｔａｂａｓｅｓ ｗｉｔｈ ｋｅｙｗｏｒｄｓ．ａｎｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｈｅｌｐ ｏｆ ＡｒｃＧＩＳ Ｓｅｒｖｅｒ Ｐｌａｔｆｏｒｍ ｐｕｂｌｉｓｈｅｓ ｄａｔａ， ＳＯ ａｓ ｔｏ ｒｅａｌｉｚｅ ｔｈｅ ｃｕｌｔｕｒａｌ ｒｅｌｉｃｓ ｄａｔａ ｓｅａｍｌｅｓｓｌｙ ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ ａｎｄ ｓｈａｒｉｎｇ，ｐｒｏｍｏｔｅ Ｇｕｉｚｈｏｕ ｃｕｌｔｕｒａｌ ｒｅｌ— ｉｃ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｐｒｏｐａｇａｎｄａ，ａｎｄ ａｎａｌｙｚｅ ｔｈｅ ｌａｇ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃｕｌｔｕｒａｌ ｒｅｌｉｃｓ；Ｇｕｉｚｈｏｕ ｐｒｏｖｉｎｃｅ；Ｇｅｏｄａｔａｂａｓｅ ｄａｔａ ｍｏｄｅｌ；ＡｒｃＳＤＥ 收稿日期：２０１５—０８—１５ 基金项目：贵州省重大专项项目（黔科合重大专项字［２０１２１６００７号）；国家自然科学基金（４１３６１０９１）；贵州省优秀青年科技 人才培养对象专项资金项目（黔科合人字［２０１３］３９号） 作者简介：娄方吉（１９８９一），男，在读硕士，研究方向：地理信息系统与遥感方面的研究，Ｅ—ｍａｉｌ：１０７５１３５６３６＠ｑｑ．ｃｏｒｎ． 通讯作者：杨广斌（１９７３一），男，教授，博士，研究方向：地理信息系统开发与应用研究，Ｅ—ｍａｉｌ：ｙｇｂｙｌｎ＠１６３．ｃｏｍ． １ 贵州师范大学学报（自然科学版） 第３３卷 ０ 引言 文物，是人类创造的物质文化遗存和精神文化 的物化遗存。故自地球上有了人类也就有了文 物…。各类文物从不同的侧面反映了当时人类和 环境的状况，是人类宝贵的历史文化遗产 。从 信息的角度分析认识文物，文物本质上是作为一种 特殊的信息载体而存在，从这个角度出发，所谓对 文物的保管、研究和陈列，其实质就在于如何尽可 能地保存与发掘文物的所有已知和未知的信息，而 要实现这一点，文物信息数据的管理变得至关重 要 Ｊ。文物数据的管理经历了从原始简单的档案人 工管理方法到基于属性的电子档案或属性数据库的 管理方法 Ｊ。前者面对复杂多样的文物资料，效率 低下并且更新困难，管理成本大幅提高且无法满足 现代信息化的需要。后者基于属性的计算机的管理 方法无法体现文物对其周围环境和人产生的物质的 或精神的影响，也就是文物具有空间特征未能体现， 挖掘文物数据的价值变得异常困难，也很难实现文 物在时空尺度上的分析。因此如何建立一个管理高 效、实时更新、数据价值充分利用、可扩展性和用户 体验良好等的文物数据库成了必然的要求。研究基 于Ｇｅｏｄａｔａｂａｓｅ数据模型建立统一的贵州省文物空 间数据库，以期满足用户的需求。 贵州省文物空间数据库的特点在于将文物空 间位置的图形数据和包括以文字记录的属性数据 关联作为一个对象进行互操作。文物的空问数据 表征的是文物的位置、空间范围以及文物与周围环 境的关系，其中文物与环境的关系包括文物对文 物、居民区、道路、河流、植被、土被等的空间位置关 系。而文物属性数据则以文字的形式存放于属性 表中，最后将两者通过唯一的ＩＤ关联于一个模型 中。更好地实现了贵州省文物数据库在空间数据 和属性数据上的联动。贵州省文物空问数据库不 仅成为文物行业信息系统的空间定位基础，也成为 数字贵州的基础设施。其中数据共享是建立文物 空间数据库的重要目的之一，这就要求文物空间数 据库必须按照统一标准建立，这样才能很好地实现 各个组织间的共享。 １ 文物ＡｒｃＳＤＥ Ｇｅｏｄａｔａｂａｓｅ数据模 型设计 Ｇｅｏｄａｔａｂａｓｅ是ＡｒｃＧＩＳ引入的一种全新的面向 ２ 对象的空间数据模型，是建立在ＤＢＭＳ（大型关系 数据库）之上统一、智能空间数据模型。Ｇｅｏｄａｔａ— ｂａｓｅ设计主要是针对标准关系数据库技术的扩展， 它扩展了传统的点、线和面特征，为空间信息定义 了一个统一的模型。在该模型的基础上，使用者可 以定义和操作不同应用的具体模型 Ｊ。贵州省文 物Ｇｅｏｄａｔａｂａｓｅ数据模型主要分为３个部分：空间 数据、属性数据及元数据，第一部分主要是矢量和 栅格类型的数据，包括由行政区划、地名地址、道 路、水系、居民点、水库等数据集在内的基础地理空 间数据以及由遥感影像和数字高程模型等构成的 栅格数据，而文物专题数据则根据文物的特性及归 类统一抽象为对象实体，由点、线、面、体的形式综 合表达文物在空间上的分布状况、文物本身的几何 形状、文物与文物之间、文物与环境之间的位置关 系等空问信息，最终将古遗址、古墓葬与历史人物 墓、古建筑、岩画与石刻、近现代史迹、历史文化名 城名镇、典型民族村寨、藏品等文物通过３Ｓ技术及 三维建模技术按照一定的规则数字化并能反映文 物自身历史以及文物与人、环境的关系，其中，最重 要的规则是对文物进行分类编码。第二部分则是 文物的属性数据，根据关系数据库的设计理念，设 计文物基本属性表以及与之相关的属性表，如贵州 省文物管理机构表、贵州省博物馆表、已毁及未收 录文物存目表等。最后一部分则是元数据，主要是 描述空问数据和属性数据信息的数据，也基于此建 立彼此的索引，以期高效的访问数据和建立关联， 最终集成于一个数据模型中，如图１所示。 ２ 文物空间数据库的设计与实现 地理空间数据是地理信息系统的“血液” 。 为此，数据库的设计变得极为重要，而数据特性的 分析又是重中之重。文物数据主要包括原始地图 数据、文本数据、图片数据、流媒体数据等，与其他 行业一样，文物数据是对文物这一实体及其所关联 信息的数字化记载，因此，文物数据具备一般数据 所共有的特点，如可复制性、可再生性、可关联性 等，但文物数据因其所描述记录对象的特殊性，又 使其被赋予了永久使用性和信息聚合性等独有的 特性 ‘。ｊ。根据这些特性进行文物数据的结构划 分、分类编码与分层，实施规范化的空间匹配生产、 属性信息整理录入，通过标准化的数据组织和管 理，将文物空问数据与属性数据关联至文物空间数 第５期 娄方吉，杨广斌，王茂洋，刘天财：贵州省文物空间数据库建设研究 据库，使文物定格于具有时空尺度下的对象实体。 文物Ｇｅｏｄａｔａｂａｓｅ数据模型 属性数据 矢量数据 栅格数据 属性表 基础 叫 Ｉ文物 题数据ｌ 厂］ｆ考古挖ｆ Ｉ计表Ｉ物保护 Ｉ博物馆ＩＩ 表 Ｉ ｌ掘表ＩＬ ｊ 蚕ｌ ｆ耋茎ｆ ｆ莲｝ｆ柰 数据Ｉ Ｊ线数据ｌ Ｊ面数据Ｊ ｌ体数据 蹇ｌ裹菁茎ｌ遗ｌ址ｌｌ１及历史Ｉ人物墓ｌｌＩ蹇Ｉ建Ｉ筑ｌＩＩ刻Ｉ鸯碧Ｉ与石Ｉ Ｉｌ 代史ｌ迹ｌ蛩 霾塞蠢 １ｌ化名城ｌ名镇ｌ ｌ１民族ｌ村察ｌ ｌ藏 图１ 文物Ｇｅｏｄａｔａｂａｓｅ数据模型 Ｆｉｇ．１ Ａｒｔｉｆａｃｔｓ ｉｎ Ｇｅｏｄａｔａｂａｓｅ ｄａｔａ ｍｏｄｅｌ 网Ｉ【． ． ． ． ＿＿ｊ Ｌ ． ． ２．１数据结构划分 利用空间数据库引擎ＡｒｃＳＤＥ管理空间数据库，并 贵州省文物空间数据库建设以贵州省文物保 护单位纸质档案资料、贵州省文物志、文物专题地 图、遥感影像、调查研究成果等为数据来源。由于 这些数据源对文物有了比较完善的调查研究、分 类、整理、阐述。研究结合数据库技术、空间处理技 结合屙Ｉ生数据库存储于ＤＢＭＳ（大型关系数据库） Ｏｒａｃｌｅ中。其中空间数据库的建设涉及数据的空间 配准、矢栅一体化、文物建模、空间信息提取与分析、 拓扑编辑检查等。总体的建库流程如图２所示。 数据收集与整理 术，利用ＧＩＳ、遥感等软件生产文物专题数据和文 物基本属性数据。以上数据源和技术为贵州省文 物空间数据库建设提供了重要的支撑，更好地确保 多源异构数据的空间配准 文物和基础数据的矢删化 文物的建模处理 物理模型设计 物信息提取和空间分析 文物属性数据录入 概念模型设计 了数据的完整性和数据结构合理性。 为了实现贵州省文物信息的共享与应用，需要 对整个文物空间数据库的结构进行划分。根据文 逻辑模型设计 物信息数据的特性，将整个文物空间数据库划分为 ３个子数据库：基础地理空间数据库、文物专题数 据库、元数据库。其中，由于文物专题数据库中的 信息数据类型比较复杂，采用分层和分片相结合的 方式进行划分，即将数据性质相同或相近的综合到 一拓扑编辑检查 面 ］ 连接 ｌ 属性数据库 起，形成一个数据层的纵向划分，而横向划分则 依据数据的空间分布特点，如同类型文物遗址信息 在地理空间上相对分散或者同类型文物内部差异 文物空间数据库 图２文物空间数据库建库流程 Ｆｉｇ．２ Ｃｕｌｔｕｒａｌ ｒｅｌｉｃｓ ｄａｔａｂａｓｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ 性的特点将其划分为不同的片。这两种方法单独 和共同作用于文物专题数据结构的划分。 ２．２建库流程 ２．３ 文物数据的分类编码与空间数据的分层 文物的分类和编码工作是开展文物工作的关 键部分，也是文物空间数据库建设的基础。文物分 类与编码的目的是为了科学管理文物，方便快捷的 ３ 贵州省文物空间数据库的建设分为空间数据 库建设和属性数据库建设，空间数据库建设中使用 ＥＳＲＩ公司的ＡｒｃＧＩＳ作为空间数据处理操作平台， 贵州师范大学学报（自然科学版） 第３３卷 查询和检索文物，有效利用文物资源而进行的简化 和标准化的工作 。贵州省文物的分类根据文物 注册。这种编码方法有利于同分类文物对象的分 类层级相对应。文物类型及编码如表１所示。 贵州省文物空间数据主要分成文物背景层和 文物专题层两大部分，背景层主要涉及基础地理数 的特点及贵州文物本土特色综合采用时代分类法、 区域分类法、存在形态分类法、质地分类法、功用分 类法、属性（性质）分类法、来源与价值分类法等， 将贵州省文物分为古遗址、古墓葬及历史人物墓、 古建筑、岩画与石刻、近现代史迹、历史文化名城名 镇、典型民族村寨、藏品八大类，在八大类的基础上 再细分子类。参照文物行业编码标准，贵州省文物 的编码采用最常见的层次码的编码方法，该编码由 据层、卫星遥感影像和航片层、全要素的地形图层、 文物工程地质图层、文物相关规划图层五个子图 层，其中，基础地理数据层则主要包括行政区划、地 名地址、道路、水系图层。而文物专题图层则主要 由文物分布图层、不可移动文物实测图层、可移动 文物特征层、考古发掘图层及文物三维建模图层构 成 地域代码、时代代码、顺序类别代码、顺序码４部分 表１文物分类及编码 Ｔａｂ．１ Ｔｈｅ ｔｙｐｅ ａｎｄ ｃｏｄｅ ｏｆ ｃｕｌｔｕｒａｌ ｒｅｌｉｃｓ ２．４ 空间数据的检查入库及组织管理 在获得了空间数据和属性数据之后，进行入库 ４ 之前，需要做一项保证数据准确性的入库监理与检 验。其中利用拓扑工具等方法检验和更正空间数 贵州师范大学学报（自然科学版） 第３３卷 ２．６属性数据库建设 境介绍、文物图片、文物视频、备注说明。 文物属性信息是文物空间数据库建设的重要 组成部分。为了使采集的数据具有良好的结构，以 减少数据冗余和加快数据的响应速度，对采集的相 关数据要进行规范化处理，将大量分散的文物属性 数据及相关数据组织成系统数据库的各个数据表。 表是处理数据、创建关系数据库的基本单元，为此 设计了７个表，其中文物基本属性表结构如表３所 示： ２）贵州文物保护统计表，编号ＩＤ、单位、总数、 全国重点数、省级数、县级数、备注。 ３）已毁及未收录文物古迹存目表，文物ＩＤ、文 物名称、文物类型、文物建造年代、文物地点、文物 描述、文物图片。 ４）贵州省文物管理机构表，机构ＩＤ、机构名 称、成立时间、地址、备注。 ５）贵州省博物馆表，ＩＤ、博物馆名称、地点、成 立时间、隶属、简介。 １）文物基本属性表，其中字段包括文物ＩＤ、文 物名称、文物类型、文物年代、文物级别、文物面积、 地区（城市）、县、乡镇、村、行政编码、文物描述、环 ６）考古挖掘表，ＩＤ、考古名称、地点、时间、发 现、简介。 表３文物基本属性结构表 Ｔａｂ．３ Ｂａｓｉｃ ａｔｔｒｉｂｕｔｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｔａｂｌｅ ｏｆ Ｃｕｌｔｕｒａｌ ｒｅｌｉｃｓ ２．７ 空间数据库和属性数据库的连接 图形数据和属性数据经过编辑和输入之后建 ３ 贵州省文物数据的发布与更新 针对文物空间数据的发布问题，研究采用Ａｒｃ． ＧＩＳ Ｓｅｒｖｅｒ来发布各种地图和地理数据处理等服 务。ＡｒｃＧＩＳ Ｓｅｒｖｅｒ是一个用于构建集中管理、支持 多用户企业级ＧＩＳ应用的平台，ＡｒｃＧＩＳ Ｓｅｒｖｅｒ提供 立连接才完成数据库建设，属性数据是以文本的形 式来表示研究对象的属性特征；图形数据表示了研 究对象的几何特征，属性数据库和图形数据库通过 关键字联系在一起 。因此，我们采取在相关数 据的属性表中添加一个关键字字段，该字段内容为 连接数据的标识符，通过识别该字段来完成数据连 接。最后将完成所有数据与文物基础定位空间数 据的绑定。 了丰富的ＧＩＳ功能，其可扩展和宜定制的特点，可 开发出适用于各自文物应用的功能和业务。选择 ＡｒｃＧＩＳ Ｓｅｒｖｅｒ作为发布文物空间数据有着明显的 优势。可有效实现文物数据的共享。如图４所示。 ３ｓ技术即遥感技术（ＲＳ）、全球定位系统 （ＧＰＳ）地理信息系统（ＧＩＳ）在贵州省文物数据的 ６