基于iPad的國土移動用圖系統的研究和應用

宋志明

(1.武漢大學測繪學院，湖北武漢430079;2.增城市國土資源和房屋管理局，廣東廣州511300)

一、引 言

移動用圖系統是一種移動GIS系統，是基于移動通信無線互聯平臺開發出來的多功能無線辦公系統，它將 GPS、GPRS、SMSC、3G、MPS 和GIS 等多項技術應用于PDA，以實現隨時隨地進行空間圖形數據交互、查詢、處理、統計、分析及定位等功能。目前，由于3G技術的廣泛使用，移動網絡的速度得到大幅度的提升，采用3G技術建設移動GIS，在網絡速度上的障礙已經不存在。另一方面，以iPad為代表的智能移動終端快速發展，也促進了各種移動辦公平臺的建設。本文以增城市國土資源和房屋管理局實施的國土移動用圖系統項目為例來闡述基于iPad的國土移動用圖系統研究應用的整體過程。

二、項目簡介

增城市國土移動用圖系統的建設目標是基于3G無線網絡技術、GPS導航定位技術和空間數據庫技術，建設能夠實現在外部移動辦公環境下隨時隨地、方便快捷地查看基礎地理信息和專題圖形數據，并統計分析相關信息，及時提供信息以輔助決策的移動用圖系統。

建設內容包括移動用圖數據庫建設和移動用圖系統建設兩部分。數據庫建設需要整理建庫的內容，有行政界線、地名地址、影像、地形等基礎地理數據，土地權屬、地類、規劃、基本農田等土地業務數據，以及交通路網、農田水利、林業等部門專題數據。系統實現的主要功能有:GPS定位與軌跡記錄、分層地圖顯示控制、地名地址搜索定位、專題數據屬性查看、土地權屬、利用現狀、土地利用規劃和基本農田快速統計、后臺管理等。

項目從2011年10月啟動，到2012年10月全面建成使用，歷時一年，完成了移動用圖數據規范制定、數據庫建設、移動用圖系統平臺等建設內容，實現了基礎地理信息、土地業務信息、部門專題信息的快速查看和統計分析，為各級領導在土地管理、城市建設等方面科學決策提供了用圖參考，受到了一致好評。目前系統在線用戶已超過120人，項目成果在增城市國土資源和房屋管理局、政府部門、各鎮街得到廣泛應用，顯著提升了行政效率，發揮了極大的社會公益價值。

三、設計思路

項目設計思路主要從3個方面考慮:

1)在系統技術架構方面將系統架構分為客戶端、服務器和數據源3部分，分別承載在用戶界面層、業務邏輯層和數據層。用戶界面層是客戶端的承載層，直接與用戶打交道，是向用戶提供GIS服務的窗口，該層支持iPad、PC機兩種終端;數據層是系統各類數據的集散地，是確保GIS功能實現的基礎和支撐;業務邏輯層是系統的核心部分，系統的服務器都集中在該層，主要負責傳輸和處理空間數據信息，執行其功能等，包括 Internet、Web Server、Map Server等組成部分。系統技術架構如圖1所示。

2)在數據庫建設方面要對增城市行政界線、地名地址、二調成果、用地、權屬、規劃、地形、影像等數據進行整理、切片及符號化處理，為國土移動用圖系統提供數據支撐。

圖1 系統技術架構圖

3)在系統建設方面要建立包括地圖瀏覽、圖層管理、地圖搜索、地圖測量、權屬統計、地類統計、GPS定位、權屬管理等功能的移動用圖子系統，滿足國土移動用圖辦公的實際業務需求;同時，系統要建立包括數據圖層配置、用戶管理、權限管理、日志管理的后臺數據庫管理子系統，對數據更新、數據安全方面實現后臺管理和實時監控。系統功能圖如圖2所示。

圖2 移動用圖系統功能圖

四、關鍵技術

1.數據建庫技術方法

移動用圖數據庫建設按照內容框架與數據規范對各數據進行加工、整理和入庫，同時面向各政府部門有計劃地補充和集成外部數據資源，構建必要的數據應用環境，提供移動用圖系統的數據訪問服務、可視化應用。

移動用圖數據庫由矢量數據和柵格數據、數據集、元數據庫、目錄庫及編碼體系等不同層次的數據組成，如圖3所示。

圖3 移動平臺用圖數據庫邏輯結構圖

2.移動GIS系統技術

移動GIS是建立在移動計算環境、有限處理能力的移動終端條件下，提供移動中的、分布式的、隨遇性的移動地理信息服務的 GIS，是一個集GIS、GPS、移動通信三大技術于一體的系統。它通過GIS完成空間數據管理和分析、GPS進行定位和跟蹤，利用iPad完成數據獲取功能，借助移動通信技術完成圖形、文字、聲音等數據的傳輸。

系統充分利用了當前IT產業的最前沿技術，在目前比較流行的iPad設備上進行系統開發，通過3G通信網絡實現了對海量地圖數據的實時調用，通過實時地將空間信息傳輸給服務器來實現其功能。系統中加載了國土局目前主要業務科室的地理信息數據，包括儲備數據、用地數據、土地調查和執法監察數據，數據非常豐富。系統提供了GIS系統常用的位置搜索、屬性查看、空間分析統計等功能。結合iPad具有GPS和蜂窩網絡定位的特性使得這些功能在使用時更加簡單快速。以統計功能為例，要統計某區域占用耕地的總面積，通過定位功能即可定位到該區域，然后使用現狀統計功能能馬上統計出該區域的耕地總面積，根據統計數據即可輔助領導做出決策，極大地提高了工作效率。

3.基于ArcGIS的緩存技術

系統通過基于ArcGIS的緩存技術，在服務器端對數據進行預先緩存，極大地減少了服務器響應用戶請求的時間，并且減少了數據傳輸量，使得地圖瀏覽速度高于傳統桌面GIS系統。

ArcGISServer的緩存服務可以分為融合緩存、多圖層緩存及按需緩存。融合緩存把所有圖層群組在一起生成切片塊;多層緩存則為每個圖層建立切片塊，可以支持客戶端控制圖層顯示、標注和要素選取;按需緩存則不是事先生成切片，而是根據客戶端首次訪問請求創建切片，可以節省空間和緩存創建時間。

本系統采用多圖層緩存的技術，將影像、地形、土地利用現狀圖斑等大容量數據圖層進行緩存切片處理，提升加載速度。

五、項目實施

項目實施首先是進行項目情況調研，全面了解項目建設內容、軟硬件環境、實施基礎等條件，然后根據項目任務和目標設計項目實施方案，在項目實施方案評審通過之后，分別開展數據整理和系統建設工作，最后共同形成一套系統數據庫內容完整、格式標準、系統功能齊全、滿足實際使用要求的移動用圖系統。其中數據整理基本流程包括數據收集、數據整理與檢查、數據入庫、數據復核和數據修正5個主要環節，系統建設流程包括需求分析、系統設計、系統開發與測試、系統試用和系統調整5個主要環節，項目實施技術流程如圖4所示。

圖4 項目實施技術流程圖

系統開發完成后，系統登錄界面和系統工作界面分別如圖5、圖6所示。

六、結束語

增城市國土資源和房屋管理局移動用圖系統的設計和實施是基于國土部門移動辦公用圖需要，采用先進的技術方案形成的包括數據庫標準、基礎數據、軟件平臺和業務應用4部分內容的成套解決方案，為成果的推廣應用提供了良好條件。到目前為止，項目成果以不同的方式在城市建設、土地管理、城市規劃、三舊改造等社會經濟建設領域發揮重要的信息支撐作用，產生了直接的社會經濟效益，對同類項目的建設有很好的指導意義。

圖5 系統登錄界面

圖6 系統工作界面

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