基于GIS的手機二維碼在地下車庫應用的研究

趙管樂

[摘要]在信息化時代的大背景下，“智慧城市”和“智慧交通”已經成為地理信息行業中的熱門話題。隨著國民經濟的發展和人民生活水平的提高，私家車的大量出現使得城市的交通面臨巨大的壓力，在這巨大壓力的背后大量私家車的停放地點已由普通的地面停車場轉變成了地下車庫。但考慮到實際的地下車庫往往都有面積大、結構單一、內部無明顯地標特征等因素往往使得不熟悉車庫環境的車主將汽車停放后便難以再次準確、快速找到自己停車的車位。因而，本文根據以上的問題在基于GIS的基礎上利用目前流行的手機二維碼識別技術對以上問題的解決提出構想和思路。

[關鍵詞]GIS；手機二維碼；地下車庫；快速定位；智能決策

[中圖分類號]G20 [文獻標識碼]A [文章編號]1671-5918（2016）08-0077-03

doi：10.3969/j.issn.1671-5918.2016.08.035[本刊網址]http//www.hbxb.net

引言

如今GIS的快速發展已延伸到許多行業，而發展GIS的本質性目的則是使我們的生活變得更加“智慧”。移動式GIS發展是GIS平民化的一種重要手段和體現，目前手機的大量普及為移動GIS的發展提供了先驅的條件，而GIS真正走進平常百姓的生活則需要發現日常生活中GIS能夠發揮其獨特作用的地方，并將其與當下的主流IT相結合形成能便于普及、應用和發展的GIS應用。將GIS和二維碼技術應用到生活中的人們易在地下車庫中“迷路”的問題是本文的研究主題，探討如何利用現有的、簡便的GIS技術和手機二維碼識別技術解決這一問題，旨在能提供為人們外出停車時帶來便利的移動GIS應用開發思路。

一、市場需要說明和發展價值

近幾年，我國私家車消費保持快速增長2013年達10519.53萬輛，較上年增長13%。由此大致可看出，私家車的保有量存在明顯的逐年遞增趨勢，由此而引發的一系列交通問題也隨之出現。其中，車輛的停放問題早已不能由單純的地面停車場來滿足，取而代之的則是大量的地下停車庫。地下車庫的廣泛使用不僅節約了寶貴的城市土地還為停放車輛的管理、開發成本的減少帶來了益處，因此現在絕大多數的房地產開發商會選擇修建地下車庫，尤其是小區、商場、醫院、商務樓等都配有地下車庫。

通常地下車庫往往都有以下特點：面積大、結構單一、無明顯的參照路標、內部大多呈格網狀，正因地下車庫的以上特點使得人在車庫中方向感不強，不容易快速準確地定位。對于不熟悉地下車庫環境或無固定車位的車主很容易將汽車停入車位后就難以再次確定自己的停車的車位，甚至在地下車庫中迷路。利用目前流行的掃描二維碼這種簡單易操作、快捷、普及性高的方式快速幫助車主尋找到自己的車位在如今智能手機普及、新興IT技術快速發展的背景下擁有一定的市場需求以及可被開發性。

GIS的發展的大市場是進入社會，進人家庭中，當前地理信息產業的發展必然需要依靠市場大量需求的刺激來推動。2006年度國產空間信息系統軟件測評（第11次測評）結果顯示，參加該年度測評的軟件共57個，全是具有國產自主知識產權的空間信息系統軟件，其中地理信息系統（GIS）類軟件42個，占總數的73.68%，包括GIS基礎軟件4個、桌面GIS軟件1個、GIS專業軟件18個、GIS應用軟件19個。可見這樣的前提下，發展以及推廣一項GIS應用不管是從技術、人員、軟硬件等方面來考慮都具有良好的先決條件。GIS產業的發展在某種程度上極大地依托于“創新驅動”，這是對GIS這一依賴計算機軟硬件而構建起來的賦予了空間位置屬性的信息系統的第一發展動力也是潛在的發展價值所在。考慮到目前智能手機的應用市場上存在大量可被用戶選擇的手機應用，并且大部分主流的、選擇性高的應用都具備了掃描二維碼的功能。因此，可以將目前這些大眾化的手機應用或者利用現有的各大平臺開發出移動端的GIS應用作為發展和實現通過掃描二維碼快速在地下車庫定位這一功能的基礎使用平臺。

綜上所述，利用現有的各項客觀基礎條件來實現基于GIS手機二維碼在地下車庫定位應用是具有較高的可行性以及一定的發展潛力的，并能在此思想的基礎上開發出多種形式的GIS產品以及應用。

二、應用的基礎--二維碼識別技術和GIS技術

（一）二維碼識別技術

二維碼是用某種特定的幾何圖形按一定規律（二維方向上）分布的黑白相問的圖形記錄數據符號信息。如今，二維碼的普及主要集中在智能手機的使用人群中，其廣泛地應用于各種網絡應用、網絡傳媒以及網絡服務中，因其方便快捷、簡單實用受到了廣泛的關注和認可，已成為一種時尚潮流。

常見的二維碼與以往我們熟悉的一維碼有所不同，不僅僅在二者的編碼方式上有所區別，在信息存儲能力、識別速度、識別解譯方式、安全性、可支持度以及成本等各方面均存在差異。但與一維碼相似的是二維碼的識別都需要利用外部設備的拍攝或掃描功能對條碼進行獲取后，在通過解碼器對條碼進行解碼以獲得其攜帶的信息。所謂手機識別二維條碼，即利用手機終端的拍攝功能，實現對二維條碼的識別以及存儲數據的讀取，甚至可以通過手機終端的移動網絡連接功能，實現二維條碼對應的網絡應用。隨著第三代移動通信（3G）時代的到來，手機功能增多，為二維條碼的應用提供了更加廣闊的空間，手機條碼閱讀引擎的開發使二維條碼以手機為載體，拓展到移動通訊行業，只不過是在編碼技術上根據手機識讀的特點專門設一計了條碼。手機二維碼簡化了手機用戶信息輸入，提升用戶獲取信息的能力、拓展手機上網人口，讓用戶在任何地點、通過任何媒體隨時地獲取任何內容，促進了媒體、通信和互聯網的融合。

通過手機攝像頭對二維碼進行掃描后到用戶獲得二維碼攜帶的信息的大致過程可描述為：掃描二維碼一灰度化一去噪一二值化一尋找探測圖形一譯碼與糾錯一顯示傳輸數據。

在基于本應用的前提下可以對地下車庫的每個車位生產一個對應的二維碼，用人眼不易區分的二維碼作為對各個車位的區分以及一些后續的功能的基本條件。二維碼的生產是一個較為繁瑣復雜的過程因此本文在這里不作說明，有所需要請參看相關文獻資料。

（二）GIS技術

GIS是利用集成融合多種技術的一門綜合型技術。其核心為五個方面內容：位置、條件、變化趨勢、模式和模型，是以采集、存儲、管理、分析、描述和應用相關數據的信息系統。基于不同的方面和側重點對于GIS的傳統定義有很多，對于本應用而言GIS體現的是它的存儲、空間查詢與分析、成果的輸出和描述等方面的功能。

GIS中的存儲不同于其他意義上的簡單存儲字段那樣簡單，而是在空間數據庫中進行數據的存儲和管理。在空間數據庫中存儲的信息不僅包含簡單的屬性信息也就是我們常說的字段，還包含著存儲對象的空間信息即在空間中的位置信息，這是區別于其他數據庫最直接的一點。GIS的空間查詢和分析是整個GIS的核心部分，承擔著GIS最主要的工作。空間分析則是對GIS所處理的對象進行復雜的運算，通過算法得出結果來滿足用戶需求的過程，其包含三個層次：空間檢索、空間拓撲疊加分析、空間模型分析。對于GIS的可視化和輸出則是GIS在人機交互環節中重要的部分，GIS不僅可以輸出全要素的地圖，還可以根據用戶的不同需要輸出不同層次的各類數據。在本應用中對于GIS技術的要求主要體現在空間分析和成果的輸出上，類似于其他的移動GIS產品一樣可以依托目前的各類GIS平臺進行開發。

三、應用的基本功能

（一）定位導航功能

前面提到在大型的地下車庫中人們往往由于對陌生的車庫不熟悉而不能準確的在車庫中辨別方向從而不能快速的尋找到自己停車的車位。因此在GIS與手機二維碼的支持下本應用的主要功能之一便是定位導航功能。

實現定位導航功能的前提是將二維碼作為一種被賦予了空間位置屬性的標識，也就是說二維碼所攜帶的信息是每個車位在車庫中的位置信息，每個車位擁有一個屬于自己的二維碼，就好比是車位的身份證，通過掃描二維碼的方式來獲取車位的空間位置信息并通過場景地圖或者語音導航的方式呈現給用戶。二維碼在這里實際就是一個簡單方便的鏈接，和普通的二維碼一樣的工作原理，只不過此應用中的二維碼鏈接的只是存儲在云端或者某服務器中一副用戶所在地下車庫的地圖和車位的具體位置信息。只通過二維碼所攜帶的信息還不能完成此應用的導航功能，還需要智能手機都配備的定位服務，通過手機的定位服務功能用戶可以在車庫的地圖中直觀的獲取自己當前所在位置與目標車位間的相對空間位置關系，這樣和大多數地圖所具有的導航功能一樣具有相同原理。

這里具體描述定位導航功能的整體步驟，首先是用戶在車庫中停好車后用手機上的各類支持該功能的應用對該車位對應的二維碼進行掃描，得到推送的車庫地圖和當前車位的具體位置信息，得到的信息會被暫時的保留在用戶的應用端，完成了二維碼的掃描后用戶便可以離開車庫。當用戶再次返回車庫需要該應用提供幫助時便可以在應用中打開事先得到的車庫地圖和車位位置信息，在當前車庫的地圖上會標注用戶停車車位的位置，并由手機自帶的定位服務在此地圖上也呈現出用戶當前所在的位置，用戶便可以根據自己與車位間的相對位置利用地圖或者語音提示找到自己的車位。此外用戶也可以直接通過車位位置的文字信息直接在車庫中根據提示牌或其他指示信息找到車位。

（二）智能決策和輔助功能

空間查詢與分析是GIS的功能之一，同時也是GIS的核心，是GIS區別于其他信息系統的本質特征，對事務的處理提供智能決策上空間查詢與分析是最主要的支持技術。

在本應用中，根據實際的情況提供如下幾種決策和輔助功能：

1.根據用戶所在車位的位置利用GIS空間分析中的最優路徑分析等為用戶提供最佳的車庫出口選擇。其中分析的因素包括停車位距離出口的距離、出口外道路交通情況、用戶前往目的地方向等。

2.通過用戶掃描車位二維碼來識別車位的使用性質。即該車位為已出售車位還是未出售公用車位，若為已出售的私人車位則可以先將車停入，如果車位主人需要使用車位則可以再次掃描車位的二維碼來獲得正在使用車位車主的聯系方式以協調車位的使用。但實現該功能需要在此應用得以普及的基礎上才能得以實現，而且在個人隱私上的安全上要得到保障。

3.在車位緊張的情況下，通過用戶自身的定位或者手動選擇所在車庫，利用簡單的空間查詢技術來幫助用戶快速尋找到車庫中的空閑車位。同樣該功能的良好實現也需要在應用得以普及的前提下。

4.大多數的車庫對外來車輛停車是需要收取停車費用的，因此用戶主停車時對車位的二維碼進行掃描后便開始對停車時間進行計時，當用戶需要離開時便可以再次掃描二維碼并利用現有的各種移動端的支付方式完成對停車費用的支付，或者利用此二維碼在車庫的出口處作為憑證進行停車費用的結算。

以上所提及的智能決策和輔助功能大多基于一定的條件下才能得以實現，這里作為該應用發展的構想提出。但隨著智能移動設備的普及以及相關技術的快速發展和成熟，開發更為成熟的移動GIS將成為未來地理信息產業發展的一大主題。

四、結語

本文中所提及的基于GIS的二維碼在地下車庫中的應用是針對以上所提到的實際問題所提出的，在這里只是對應用的大致原理和功能做出簡單的介紹和說明，在現有的某些條件下實現該應用還存在著困難，例如在地下車庫中手機是否能接收到信號、應用普及程度對其使用效果的影響等是應用發展的過程中可能會遇到的困難。因此完全實現該應用還需要更深入的研究和學習，解決相應技術上的問題，進一步的在理論的基礎上實現這一應用。