基于移動GIS的輔助規劃巡查系統的設計與實現

孫立志，徐洪秀

(天津市測繪院，天津 300381)

1 引言

隨著城市建設的擴大，城市面貌日新月異，規劃審批驗收等數據越來越復雜和龐大［1］。GIS技術的發展將這些龐大的數據整合到一起，以直觀的形式展現給用戶，提高了數據管理查詢的效率。伴隨移動平臺的高速發展，移動平臺的便攜性為終端用戶提供強大的優勢。移動端硬件的提升為移動GIS系統的實現提供了可能。但GIS數據量龐大，移動平臺相對成熟的計算機處理能力還有這一定的差距，能否在移動平臺上快速的瀏覽、查詢，并保證數據的安全是一個難題［2］。嵌入式文件數據庫的出現，如SQLite，為移動平臺的大數據管理提供了一種可能。本文詳細介紹利用SQLite文件數據庫設計離線地圖、設計和實現基于移動GIS的輔助規劃巡查系統。

2 主要功能

基于移動平臺搭建輔助規劃GIS系統旨在通過對數據的瀏覽、專題數據的查詢獲取相關規劃信息，輔助規劃業務人員決策。通過GPS定位與拍照等功能，輔助業務人員在考察過程中記錄相關問題［6］。

數據瀏覽:提供影像數據、地形數據、控規數據、管線數據等的無縫集成，能進行快速的放大、縮小、漫游、量測等操作。

數據查詢:查詢管線、管點、控規數據、照片等的屬性信息。

定位和拍照:定位業務人員的位置并以圓圈的形式顯示在圖中;點擊地圖上某一位置進行拍照，將位置信息和照片、描述信息存儲在數據庫中。并提供這些數據列表顯示、刪除與導出等功能。

3 主要技術

3.1 移動操作系統

對維基百科中的移動操作系統進行比較，Google公司的 Android，蘋果公司的 IOS，微軟公司 Window phone全球市場使用率最高。綜合考慮到Android的開源性以及市場占有率高等特點，本輔助規劃巡查系統選用Android移動操作系統。Android是一款開源的基于Linux內核開發的移動操作系統，可以采用JAVA語言進行二次開發。

3.2 移動GIS開發包

現有的移動GIS平臺有ArcGIS平臺，超圖的iMoble 7C，高德地圖的Android_Map_V2.2.0，百度地圖，Google地圖，跬步科技平臺UCMAP等。這些都是專業的移動GIS開發平臺，空間分析功能齊全，支持廣泛的在線地圖服務和強大的離線數據。

考慮到成本和技術的需求，本輔助規劃巡查系統選用UCMap應用程序開發包。UCMap是由南京跬步科技自主研發的系列軟件，提供了Android、IOS、Windows Phone等手機操作系統下的開發包，延伸GIS在移動端的應用。UCMap提供除基本的地圖瀏覽、地圖渲染、地圖查詢等基本功能外，還提供了要素編輯、數據緩存、空間分析、定位、影像瀏覽、擴展定制等高級GIS 功能［3］。

3.3 數據訪問技術

移動GIS平臺支持在線地圖服務和強大的離線數據。在線數據服務包括支持OGC(開放地理信息聯盟)標準的地圖服務和互聯網地圖［4］。OGC標準地圖服務是將本地數據包裝成OGC標準的格式通過局域網或互聯網發布，如 ArcGIS，MapServer，GeoServer。互聯網地圖是由商業機構提供的在線數據，如百度地圖、谷歌地圖，微軟Bing Maps等。離線數據是將特定格式的數據放在移動平臺終端中供程序訪問。

這3種方式數據各有優缺點:①OGC標準地圖服務:優點是數據格式唯一、擴展性強，缺點是需要后臺服務器支持，移動終端必須通過網絡才能訪問。②互聯網地圖服務:優點是訪問數據簡便、不需個人維護，缺點是不能疊加本地數據，擴展性不高。③離線地圖:優點是數據擴展性高，缺點是占據磁盤空間大、數據制作工作量大。

由于規劃審批數據屬于涉密數據，數據保密性要求高，且專題數據比較多，因此本輔助規劃GIS系統須選用離線地圖技術。這樣即保證數據的安全性又可以添加各種專題數據［5］。

3.4 數據組織形式

本系統離線數據是通過文件數據庫SQLite存儲的，在數據庫中以層次細節模型(LOD)組織，存儲結構如圖1所示。圖中tiles數據層是瓦片層，包含瓦片所在的層級、行列號、和圖片，metadata是元數據層，包含切片的范圍，切片的寬度和高度、原始坐標以及圖層號等元數據信息。屬性數據和幾何數據是分開存儲且存儲結構完全不一樣。

圖1 LOD數據組織模型

當系統獲取地圖時，首先會根據元數據信息和當前的屏幕范圍信息計算要獲取的瓦片的行列號，然后根據行列號獲取瓦片數據，將圖片顯示到系統中。SQLite將瓦片圖層建立索引，從而提高獲取瓦片數據的速度。以這種方式存儲既保證數據的高效和數據的完整。

4 系統設計

4.1 系統總體框架

系統采用3層體系架構，由最底層的數據服務層、中間邏輯應用層、最上層的移動終端表示組成。如圖2所示。

圖2 系統結構模型

數據服務層是由文件數據庫組成，文件數據庫存儲了系統所需基礎地理信息數據，包括地形數據和柵格數據;存儲了規劃專題數據，包括總體規劃數據、專項數據(住房建設規劃)，控規數據，管線數據等;存儲考察記錄數據，保存照片文件。基礎地理數據和規劃專題數據是通過UCMap數據庫引擎處理Shape數據和影像數據得到的，巡查記錄數據是由程序動態生成的。

邏輯應用層由Android SDK、UCMap SDK和應用程序組成。應用程序通過調用Android SDK與移動終端進行交互和通信，通過UCMap SDK進行規劃數據的數據讀取和顯示，最終將所有功能和指令串聯起來，相應終端用戶請求，展現給用戶一個可視化操作界面，形成一個完整應用程序APP。

終端表示層是各個不同的移動終端、如手機、PAD等安裝應用程序APP，通過界面操作邏輯應用層。

4.2 實現過程

在確定系統架構和功能后，進行系統開發，系統開發過程如圖3所示。首先要收集各種數據，然后進行數據處理制作，將配置工程環境，導入Android和UCMap包，然后進行各個功能開發，包括系統界面、系統控制、系統模型Model View Controller(MVC)三方面，最后進行測試，在保證各個功能正確無誤后，將編譯后的APP放在終端中安裝試用。

5 系統實現

5.1 開發環境

本輔助規劃 GIS系統是基于Android SDK4.2.2和UCMap SDK基礎上進行開發實現的。地圖制作過程使用UCMap地圖配置程序5.0生成SQLite文件數據庫，如圖3所示，具體的開發環境如表1所示。

圖3 系統開發過程

系統開發環境 表1

5.2 功能實現

按照本文第2節中功能，系統將數據瀏覽功能，如放大、縮小、漫游等，查詢管線功能，定位功能設置成快捷工具，放在屏幕右側正中間方便用戶的操作。拍照、刪除、圖層控制等功能放在菜單右上欄。系統總體實現界面如圖4所示。

圖4 系統界面

點擊查詢按鈕，可方便查看管線的屬性、查看控規單位數據的屬性以及圖片的信息等，如圖5所示。

圖5 管線查詢

點擊定位按鈕，可定位到當前的位置，位置精度在 50 m左右。點擊拍照按鈕，然后在圖上位置選一個點，點擊彈出系統拍照界面，拍完照片后，輸入照片信息就可以將照片、照片所在位置、照片描述信息保存起來，如圖6所示。通過刪除照片按鈕可以將照片點刪除。

圖6 照片信息

6 總結

本文基于文件數據庫、瓦片技術、Android平臺、UCMap平臺，實現基于移動平臺的輔助規劃GIS系統，系統能方便快捷的瀏覽規劃審批數據，查詢數據的屬性信息，實時的進行定位，并可以將現實信息拍照處理，極大的幫助輔助規劃審批業務實現，提高工作效率。

［1］潘國輝，張一蔚.移動辦公在規劃國土輔助審批方面的應用［J］.地球，2013(3):14.

［2］趙小廠.基于移動GIS和GPRS技術的數據采集系統研究［D］.上海:華東師范大學，2011.

［3］Ucmap Sdk for Android［OL/DB］.http://www.creable.cn/kuibu/index.asp.

［4］孔凡隨，鄒學忠.移動GIS組成關鍵技術及其應用［J］.現代測繪，2005，28(3):44 ～46.

［5］許文峰.基于Android的移動監察GIS平臺研發［J］.城市建設理論研究，2013(19).

［6］董志江，盛宇.GIS在城市規劃中的應用［J］.民營科技，2012(12):20.