基于Google Android平臺(tái)手機(jī)局域地圖的實(shí)現(xiàn)

郭 瑾，楊武年，易 鵬

（1.成都理工大學(xué) 地學(xué)空間信息技術(shù)國(guó)土資源部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610059；2.成都理工大學(xué) 遙感與GIS研究所，四川 成都 610059）

基于Google Android平臺(tái)手機(jī)局域地圖的實(shí)現(xiàn)

郭 瑾1,2，楊武年1,2，易 鵬1,2

（1.成都理工大學(xué) 地學(xué)空間信息技術(shù)國(guó)土資源部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610059；2.成都理工大學(xué) 遙感與GIS研究所，四川 成都 610059）

分析局域環(huán)境下的個(gè)人生活需求，在Google網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)和本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)上進(jìn)行功能設(shè)計(jì)，提出加密本地?cái)?shù)據(jù)和制作以個(gè)體應(yīng)用為中心的局域?qū)ｎ}地圖的方法，實(shí)現(xiàn)手機(jī)地圖的一般功能，并提供關(guān)鍵代碼。系統(tǒng)對(duì)用戶的機(jī)動(dòng)性要求不高，適合個(gè)人應(yīng)用，能讓新進(jìn)用戶快速融入環(huán)境。

Google；Android；KML；電子地圖；查詢；定位

目前，各種載體的電子地圖已十分普及，但市面上的絕大多數(shù)電子地圖都運(yùn)用于車載電子或者行車線路查詢，相較于車輛來說，人的機(jī)動(dòng)性不夠快捷，能動(dòng)范圍不夠廣闊，人類活動(dòng)方向往往不能夠及時(shí)反映在電子地圖之上，同時(shí)也由于地圖標(biāo)注的不詳盡和地理環(huán)境的不熟悉，人們使用電子地圖時(shí)仍有不明方向的感覺。基于Google Android平臺(tái)手機(jī)局域電子地圖就是針對(duì)這一點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，使之適合人類個(gè)體非機(jī)動(dòng)的相關(guān)活動(dòng)。本系統(tǒng)的制作理念就是在現(xiàn)有衛(wèi)星影像和矢量地圖的基礎(chǔ)之上，以熟悉某區(qū)域的導(dǎo)游視線為出發(fā)點(diǎn)，制作詳細(xì)的區(qū)域電子地圖，然后將其與該區(qū)域的衛(wèi)星影像圖進(jìn)行完全覆蓋，在這樣的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上進(jìn)行以人類個(gè)體行動(dòng)需求為指導(dǎo)的功能設(shè)計(jì)，讓個(gè)體在使用本系統(tǒng)時(shí)有如向?qū)г趥?cè)的體驗(yàn)。

1 基于Google Android平臺(tái)手機(jī)地圖的系統(tǒng)架構(gòu)

1.1 Google Android平臺(tái)

Android是一種基于Linux的開放源代碼的操作系統(tǒng)[1]，主要分為3部分：①底層以Linux核心為基礎(chǔ)，由C語(yǔ)言開發(fā)，提供基本功能；②中間層包括函數(shù)庫(kù)Library和虛擬機(jī)Virtual Machine，由C++開發(fā)；③最上層是各種應(yīng)用軟件，由各公司自行開發(fā)，以JAVA編寫[2]。

本實(shí)驗(yàn)開發(fā)基于Google Android平臺(tái)結(jié)合Android SDK和Eclipse插件，通過安裝JDK→Eclipse→Eclipse插件ADT→Android SDK搭建 Google Android開發(fā)平臺(tái)，應(yīng)用JAVA語(yǔ)言進(jìn)行開發(fā)[3]。

1.2 手機(jī)電子地圖架構(gòu)

手機(jī)電子地圖一般通過三層架構(gòu)工作，分別是數(shù)據(jù)層、中間層和表示層。由數(shù)據(jù)層提供地圖、路徑、標(biāo)注等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；中間層負(fù)責(zé)連接數(shù)據(jù)層與表示層并提供功能設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)調(diào)用、處理方式；表示層是軟件與用戶的交流平臺(tái)，是顯示數(shù)據(jù)處理結(jié)果的窗口[4]。本實(shí)驗(yàn)利用Android系統(tǒng)手機(jī)為表示層，Google Map和Android操作系統(tǒng)為中間層，Google網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)、GPS信息、通信信息以及添加數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)層進(jìn)行框架的構(gòu)建（如圖1）。

圖1 手機(jī)電子地圖結(jié)構(gòu)框架

Google Map網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器提供開放式接口Google Map API供用戶調(diào)用其網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，通過GPRS/Internet建立于Google Map間的通行，調(diào)用它的GIS數(shù)據(jù)庫(kù)[5]。對(duì)于本地?cái)?shù)據(jù)系統(tǒng)采用實(shí)地采集、網(wǎng)絡(luò)繪制的方式進(jìn)行添加，同時(shí)利用GPS衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行定位獲取本地地理信息。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 數(shù)據(jù)庫(kù)建立

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)主要由3部分組成：Google Map網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)、GPS定位數(shù)據(jù)和本地加密數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)主要包括點(diǎn)、線、面等圖形數(shù)據(jù)以及地名、坐標(biāo)等物理數(shù)據(jù)。基本地圖影像來自Google網(wǎng)絡(luò)GIS，保留其部分點(diǎn)位信息，對(duì)于偏移較大和不詳細(xì)的信息采用KML文件進(jìn)行擴(kuò)充，通過文件儲(chǔ)存方式加載到手機(jī)存儲(chǔ)設(shè)備，將文件唯一命名，方便調(diào)用。

2.1.1 Google Map網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)

通過獲取Google Maps API來調(diào)用Google Map網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，首先需要申請(qǐng)Google Maps API Key，生成Google Maps API Key要使用2種工具：JDK的Keytool和Android debug模式下的Keystore密鑰庫(kù)[6]，本系統(tǒng)采用第一種方式。

在Eclipse→file→new下新建的工程Google_Map下，將獲取的Google Maps API Key添加在布局文件main．xml：

Android:apiKey="0G7MFkkJ9COpfKvsJ0N7w7A Rc_9-zsekXgB0PxQ"

在activity里編寫一段簡(jiǎn)單代碼，要求能調(diào)用和控制Google Map[7]：

public class Google_MapActivity extends MapActivity

{linearLayout = (LinearLayout) findViewById(R．id．zoomview);

mapView = (MapView) findViewById(R．id．mapview);

m Z o o m = (Z o o m C o n t r o l s) m a p V i e w．getZoomControls();

linearLayout．a(chǎn)ddView(mZoom);}

2.1.2 GPS定位數(shù)據(jù)

Android設(shè)備既提供傳統(tǒng)的 GPS 定位系統(tǒng)，又提供A-GPS定位方式。A-GPS 是一種結(jié)合了網(wǎng)絡(luò)基站信息和 GPS 信息對(duì)移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行定位的技術(shù)，可以在 GSM/ GPRS、WCDMA 和CDMA2000 網(wǎng)絡(luò)中使用。在該設(shè)計(jì)中，使用嵌入式關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù) SQLite3 來存儲(chǔ)和更新采集點(diǎn)信息，大小只有幾KB，但功能十分完善，擁有大部分關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)共有的特征，可移植性強(qiáng)，數(shù)據(jù)導(dǎo)出方便[8]。

2.1.3 本地?cái)?shù)據(jù)

本地?cái)?shù)據(jù)主要由Google Earth生成的KML圖形文件組成，將文件唯一命名方便調(diào)用。本實(shí)驗(yàn)的KML文件由筆者實(shí)地調(diào)查后在Google Earth上添加，包括實(shí)驗(yàn)區(qū)地物點(diǎn)點(diǎn)位選取，各種辦公、生活區(qū)域面狀覆蓋，以及道路、區(qū)域分化等線狀信息，同時(shí)也對(duì)部分建筑或場(chǎng)所進(jìn)行文字描述。將所有信息進(jìn)行分類方便提取和查看，形成運(yùn)動(dòng)場(chǎng)所、辦公區(qū)域、教學(xué)區(qū)域、生活區(qū)域各為一體的模塊（如圖2）。

圖2 Google Earth上繪制的KML文件

工程文件下的res文件夾提供了一個(gè)緩存文件row文件夾，如果沒有自己創(chuàng)建一個(gè)。這里可以儲(chǔ)存自己的數(shù)據(jù)文件，程序不會(huì)把它編譯成二進(jìn)制代碼。把經(jīng)緯度以及名稱按鍵值對(duì)存取該文件的數(shù)據(jù)進(jìn)行提取，并在地圖上進(jìn)行操作。

加載KML圖形文件時(shí)對(duì)每一個(gè)地物分配合適的字段長(zhǎng)度，要足夠包含該區(qū)域內(nèi)編輯相應(yīng)的屬性和介紹，但也不能過長(zhǎng)，那會(huì)導(dǎo)致空間冗余，為手機(jī)存儲(chǔ)設(shè)備帶來不必要的負(fù)擔(dān)，也會(huì)延緩調(diào)用和顯示速度。編輯調(diào)用時(shí)只需寫入提取一定的字段長(zhǎng)度，在這個(gè)字段內(nèi)包含了地名、位置等相關(guān)信息，查詢到該部分內(nèi)容時(shí)將內(nèi)部信息以文字和圖形形式顯示于屏幕[9]。

2.2 界面設(shè)計(jì)

在Activity中使用View和ViewGroup控件配XML樣式來進(jìn)行界面設(shè)計(jì)，使用事件處理進(jìn)行人機(jī)交互，主要的事件處理為按鈕事件、觸屏事件以及一些高級(jí)控件的事件監(jiān)聽。通過設(shè)置控件與事件處理就形成了UI界面，手機(jī)地圖的用戶界面一般由一個(gè)或多個(gè)UI控件組成，用戶界面及UI控件以XML的形式描述[10]。

系統(tǒng)界面主要內(nèi)容包括：地圖顯示區(qū)、圖層控制區(qū)、選擇列表查詢區(qū)。地圖顯示區(qū)是網(wǎng)絡(luò)地圖界面中最主要的區(qū)域，是對(duì)實(shí)驗(yàn)區(qū)最直觀的展示，各種操作的大量結(jié)果都顯示在此區(qū)域中，包括地圖縮放、平移等各種控件，為用戶提供基本操作與查看；另外在地圖的上方還添加了搜索條，便于用戶進(jìn)行地點(diǎn)查詢。選擇列表查詢區(qū)是通過提供給用戶一些可選擇的地點(diǎn)，進(jìn)而方便用戶在未知某些地點(diǎn)信息的時(shí)候可以通過選擇已有選項(xiàng)進(jìn)行查看。圖層控制區(qū)用于對(duì)專題圖層進(jìn)行控制，衛(wèi)星視圖、矢量視圖以及加密圖層的顯示可在這里控制。圖3是衛(wèi)星視圖情況下對(duì)地名為“六教”的選擇結(jié)果和定位。

圖3 應(yīng)用示例

2.2.1 按鍵設(shè)置

根據(jù)用戶需求和地圖功能，添加一些按鈕，并編寫JAVA文件，設(shè)置事件監(jiān)聽，通過按鈕實(shí)現(xiàn)放大縮小功能。通過togglebutton實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星視圖與地圖的切換，按鈕控制用setonclicklistenner()方法添加。

2.2.2 GPS定位信息的顯示

通過TextView控件顯示定位信息，在程序打開時(shí)顯示目前用戶的具體位置。利用手機(jī)GPS進(jìn)行定位，并在地圖上方顯示經(jīng)緯度等定位信息，若GPS定位不成功或者出錯(cuò)，則顯示“無法獲取目前地址”。

2.2.3 編輯框功能的實(shí)現(xiàn)

1）獲取編輯框內(nèi)容：editText．getText()．toString()；

2）通過main．xml布局文件，在編輯框內(nèi)添加一個(gè)按鈕，并在JAVA文件編寫相應(yīng)代碼，設(shè)置事件監(jiān)聽，當(dāng)點(diǎn)擊按鈕時(shí)，獲取該單擊事件，獲取編輯框內(nèi)容，以執(zhí)行相應(yīng)操作。

2.3 功能設(shè)計(jì)

2.3.1 設(shè)置主界面

首先進(jìn)行界面布局，在顯示界面設(shè)計(jì)添加一些功能按鈕，并編寫java文件，設(shè)置事件監(jiān)聽，以布置按鈕實(shí)現(xiàn)放大縮小、視圖切換、查詢等功能。

實(shí)現(xiàn)縮放主要代碼[11]：case R．id．in: /*縮小*/

ctrlMap．zoomIn();

…

case R．id．out: /*放大*/

ctrlMap．zoomOut();

2.3.2 導(dǎo)入本地?cái)?shù)據(jù)

前文已經(jīng)提到將加密數(shù)據(jù)添加到工程文件下的res文件夾，現(xiàn)在要做的就是將這個(gè)文件夾里的內(nèi)容讀取并顯示到界面。主要代碼如下：

public static HashMap＜String,GeoPoint> addMyData(InputStream inputStream) {

InputStreamReader inputStreamReader = null;

String line; //判斷是否到文件末尾

String name; //位置點(diǎn)名稱

int longitude,latitude;

GeoPoint point;

HashMap＜String,GeoPoint> map=new HashMap＜String, GeoPoint>();

try {inputStreamReader = new InputStreamReader(in putStream,"gbk"); }

catch (UnsupportedEncodingException e1) {e1．printStackTrace(); }

BufferedReader reader = new BufferedReader(inputSt reamReader);

try {while ((line=reader．readLine()) != null)

{ latitude=(int)(Double．parseDouble(line．substring(9, 18))*1E6);

longitude=(int)(Double．parseDouble(line．substring(21, 31))*1E6);

point=new GeoPoint(latitude,longitude);

name=line．substring(42, 44);

map．put(name, point); }

} catch (IOException e) {e．printStackTrace();}

2.3.3 查 詢

當(dāng)用戶輸入某一地名時(shí)，圖上會(huì)顯示該地名所在位置，查詢功能具體通過網(wǎng)絡(luò)通信來實(shí)現(xiàn)，Google Map提供了該數(shù)據(jù)庫(kù)的接口。接口地址：http：// Map．Google．com/Map/api/geocode/json?address= ka&sensor=false。具體實(shí)現(xiàn)代碼如下：

通過HTTP協(xié)議獲取Google Map網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)

HttpGet httpGet = new HttpGet("http://Map．Google．"

+"com/Map/api/geocode/json?address="+address+ "ka&sensor=false");

根據(jù)客戶端的查詢語(yǔ)句從網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)獲取回答

response = client．execute(httpGet);

HttpEntity entity = response．getEntity();

InputStream stream = entity．getContent();

2.3.4 添加圖標(biāo)圖層

顯示位置需要地圖圖標(biāo)。將圖標(biāo)添加到想要添加的位置，例如當(dāng)查詢到一個(gè)位置時(shí)，在該位置添加圖標(biāo)，并將它顯示在當(dāng)前位置，如圖3中標(biāo)注查詢結(jié)果的藍(lán)色氣球，具體情況通過編寫代碼實(shí)現(xiàn)。首先得通過mapview．getController()方法控制整張地圖，才能對(duì)其進(jìn)行操作。主要代碼如下[12]：

Private void addMyMarker(GeoPoint point,String query) {

mapview．setBuiltInZoomControls(true);

List mapOverlays = mapview．getOverlays();

Drawable drawable=this．getResources()．getDrawable(R．drawable．ic);

M a k e r O v e r l a y i t e m i z e d O v e r l a y =n e w MakerOverlay(drawable, this);

OverlayItem overlayitem =new OverlayItem(point, "緯 度 "+point．getLatitudeE6()+",經(jīng) 度 "+point．getLongitudeE6(), query);

2.3.5 定位服務(wù)

通過GPS獲取當(dāng)前所在經(jīng)緯度，并實(shí)時(shí)更新。主要代碼如下[13]：

String provider = locationManager．GPS_PROVIDER;

Location location = locationManager．getLastKnownLocation(provider);

updateWithNewLocation(location);

locationManager．requestLocationUpdates(provider200 0,10,locationListener);

在空曠地帶，獲取衛(wèi)星信號(hào)，會(huì)顯示當(dāng)前位置。

2.3.6 導(dǎo)入真機(jī)測(cè)試

安裝usb驅(qū)動(dòng)，使電腦與手機(jī)相連并控制手機(jī)；獲取手機(jī)的root權(quán)限，才能對(duì)系統(tǒng)文件進(jìn)行編輯；執(zhí)行chmod 777/system 取得系統(tǒng)文件編輯的權(quán)限；導(dǎo)入手機(jī)沒有的jar包，如com．google．a(chǎn)ndroid．maps．jar等，并在/system/etc/permissons文件夾下的platform．xml里面編輯相應(yīng)的權(quán)限；運(yùn)行Android工程文件，測(cè)試效果。圖4為測(cè)試的定位結(jié)果，與真實(shí)點(diǎn)偏差1 m左右。

圖4 定 位

3 結(jié) 語(yǔ)

本文所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)為：通過多個(gè)查詢標(biāo)識(shí)和GPS定位，在加密地圖上用戶可以通過多點(diǎn)定位確定位置和方向，不會(huì)出現(xiàn)因?yàn)闄C(jī)動(dòng)性不夠，導(dǎo)航標(biāo)識(shí)不能及時(shí)指示方向的情況；加密后的地圖可以讓用戶對(duì)區(qū)域進(jìn)行詳細(xì)查看，能夠很好地滿足居住、購(gòu)物、生活等應(yīng)用目的；區(qū)域地圖的數(shù)據(jù)量較小，對(duì)手機(jī)儲(chǔ)存不會(huì)造成較大的負(fù)擔(dān)；地圖和程序均可以封裝打包，比較適合園區(qū)、景點(diǎn)應(yīng)用。不足之處有：數(shù)據(jù)過密導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)增多，給路徑運(yùn)算造成負(fù)擔(dān)，計(jì)算難度增加；定位數(shù)據(jù)依賴手機(jī)GPS定位信息，定位誤差會(huì)直接反應(yīng)在電子地圖上，在小范圍內(nèi)1～2 m的定位誤差也會(huì)帶來較大的影響。

[1] 鄢軍霞,周焰．基于Google Android平臺(tái)的移動(dòng)開發(fā)初探[J]．硅谷,2012(15):31-58

[2] 吳雁鳴．基于Android手機(jī)的人員定位與管理系統(tǒng)[J]．電子制作,2013(5): 110-111

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[4] 覃婕,韋波,黃俊華．Java手機(jī)地圖服務(wù)系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)[J]．地理空間信息,2008,6(6):73-75

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[6] 中華文本庫(kù)．申請(qǐng)android google map API key[EB/OL]．http://www．chinadmd．com/file/eia3zrtrwwriotcxezpaaiu3_1．html, 2013-11-25

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[9] 杜英俊,于重重,劉杰．基于KML開發(fā)的GIS系統(tǒng)研究與應(yīng)用[J]．計(jì)算機(jī)應(yīng)用與軟件,2010,10(27):49-51

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[13] 周穎穎．基于Android平臺(tái)的手機(jī)地圖系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)[J]．現(xiàn)代計(jì)算機(jī),2013,22(8):74-76

P208

B

1672-4623（2014）05-0158-04

10.3969/j.issn.1672-4623.2014.05.058

郭瑾，碩士，研究方向?yàn)闇y(cè)繪工程。

2013-12-02。

項(xiàng)目來源：國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(41071265); 高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專項(xiàng)科研基金資助項(xiàng)目(20105122110006)。