基于ArcGIS API for iOS的城市規劃系統的實現

張軒瑞，徐敬海，高 峰

（1.寧波市規劃與地理信息中心，浙江 寧波315000；2.南京工業大學，江蘇 南京 210000）

基于ArcGIS API for iOS的城市規劃系統的實現

張軒瑞1，徐敬海2，高 峰1

（1.寧波市規劃與地理信息中心，浙江 寧波315000；2.南京工業大學，江蘇 南京 210000）

隨著城市規劃業務的發展，在室外環境中進行辦公的需求越來越強烈。為滿足城市規劃在移動端的工作需求，結合城市規劃工作的特點，設計了規劃地理空間數據庫和規劃業務屬性數據庫，利用ArcGIS Server及ArcGIS API for iOS技術，實現了城市規劃系統。

ArcGIS API for iOS；移動GIS；城市規劃；ArcGIS Server

我國存在許多城市規劃問題，如城市市政工程事故，交通、水利、城市防災等管理和決策水平迫切需要改善，城市規劃信息成果共享率低等。城市規劃技術手段落后是產生這些問題的一個重要原因。因此，如何利用先進的技術來支持城市規劃，更加全面、準確、科學地把握城市空間布局的合理性，對城市規劃管理工作的質量起著重要作用。目前移動GIS技術在城市勘測[1]、災害數據采集[2]、林火應急管理[3]、城鄉規劃監察執法[4]等行業中的應用都取得了顯著的效果和成功的經驗，值得借鑒到城市規劃中。本文提出了以ArcGIS Server及ArcGIS API for iOS為主要技術的城市規劃系統的設計方案，很好地解決了城市規劃中存在的問題。

1 關鍵技術

1.1 ArcGIS Server

ArcGIS Server是一個應用服務器，具有大數據實時處理與分析能力。ArcGIS Server通過基于SOAP的Web Services在網絡上提供GIS資源和功能服務，其發布的GIS 服務遵循廣泛采用的Web訪問和使用標準。ArcGIS Server由GIS服務器、Web服務器、Web瀏覽器和桌面產品4部分組成[5]。

1.2 ArcGIS API for iOS

ArcGIS API for iOS將GIS從辦公室延伸到了輕便靈活的智能終端設備，擴展了用戶組。ArcGIS API for iOS不但提供了常用的測量、定位、收集、上傳等功能，而且可以執行高級GIS分析功能，如路徑規劃、空間分析等。ArcGIS為iOS提供了200多個類和接口，可構建各種App。這些App將運用ArcGIS Server 提供的強大制圖、地理處理、地理編碼與自定義功能。

1.3 SQLite數據庫技術

SQLite被稱為世界上最小的數據庫，不僅支持一般的數據儲存，而且還支持空間數據的擴展。利用這個擴展可以按照OGC的Simple Feature Access標準存取空間數據，命名為SpatiaLite。SpatiaLite使得在iOS設備上管理空間數據成為可能，SpatiaLite可以通過SQL語句的方式對空間數據進行操作，提供了針對空間數據的方法。本系統采用SpatiaLite和ArcGIS技術相結合的方法，實現了移動端管理離線矢量數據。

2 系統設計目標

城市規劃同普通信息管理系統相比具有以下特征：數據結構復雜，數據格式眾多，數據量大；系統建設必須依照有關法律、法規與行業標準；系統除了服務政府部門，還要求實現信息共享，服務大眾；隨著城市規劃管理手段的進步，對于系統的需求越來越多，系統必須提供可擴展性的接口。系統將以城市規劃業務的特征為出發點，著重解決目前所存在的難題。

城市規劃系統設計目標為：①提高規劃工作者的辦公效率，實現室外辦公、現場監督、匯報等工作，達到辦公資料隨身帶的效果；②將規劃空間數據與屬性數據進行關聯，對指定規劃區域內的信息數據進行統計分析預測，實現規劃決策支持；③極大限度地利用3G網絡與移動GIS等高新技術，提升現有規劃信息數據的可用性與使用效率，實現信息共享。

3 系統總體設計

3.1 系統開發環境

在Mac OS的環境下，采用Xcode（IDE）作為開發平臺，使用Objective-C語言結合ArcGIS API foriOS進行系統開發。系統可以運行在含有iOS 6及以上的系統設備上。

3.2 系統架構設計

按照設計目標，系統將分為數據服務層、應用支撐層與應用層。數據服務層為系統基礎構建提供數據支持，主要包括地理空間數據與規劃屬性數據；應用支撐層為系統的實現提供技術支持，主要包括用于iOS客戶端開發的ArcGIS API技術、Objective-C語言以及用于管理空間和屬性數據的SQLite數據庫技術；應用層以強大的空間展示、數據編輯與分析功能，為規劃業務提供了決策支持。

3.3 系統功能設計

系統功能主要包括基本地圖功能、路線導航、資料管理、查詢功能、規劃管理，功能設計如圖1所示。

3.4 數據組織設計

在系統中，數據庫包括地理空間數據庫與屬性數據庫，均支持多種數據源的讀取，這些數據與系統功能實現有著直接的關系。數據組織結構如圖2所示。

3.5 移動數據庫設計

系統根據規劃業務的不同及安全性的考慮，將規劃編制、規劃審批、重點項目等類別的業務數據制作成離線數據導入iOS設備中。

規劃編制類：城市規劃通常可分為總體規劃、分區規劃、控制性詳細規劃、修建性詳細規劃。系統以總體規劃和控制性詳細規劃2種政務為例，可從宏觀上瀏覽建設區域的總體規劃、控制性詳細規劃地塊的空間規劃情況，并通過屬性設置來查詢建設用地的性質、建筑物密度、綠地率等信息。

規劃審批類：按照規劃審批一般流程，以“一書三證”為指導，可從宏觀上瀏覽規劃建設地塊的空間分布情況，并通過屬性設置來查詢相關信息。

重點項目類：可從宏觀上瀏覽重點實施項目的空間分布情況，并通過屬性設置來查詢項目編號、項目名稱、建設單位、當前進度等相關信息。

4 系統功能實現

4.1 基本地圖功能

用戶可以對地圖進行瀏覽、放大、縮小、平移等操作。系統還提供了鷹眼、距離與面積測量等功能，并支持天地圖電子地圖與影像的切換。基本地圖功能支持對天地圖瓦片地圖、ArcGIS Server發布的地圖、離線瓦片地圖以及離線矢量地圖進行瀏覽與基本操作。

ArcGIS API for iOS提供了標準WMTS類型的地圖服務支持，但經過測試發現，利用這個接口訪問天地圖會出現偏差。產生偏差的根本原因是ArcGIS的WMTS接口中使用的DPI與天地圖使用的DPI不一致。

圖3 天地圖部分元數據

OGC WMTS標準中規定，通過getcapatilities請求可以獲得WMTS的元數據。圖3是天地圖2.0元數據的部分截圖。元數據中包含不同級別的比例尺數據（圖 3中紅框內容）。在訪問WMTS地圖服務時，需要通過這些元數據計算出分辨率，公式如下：

OGC WMTS規定DPI采用90.71（即以0.028 mm作為一個像素的物理寬度），而天地圖使用的DPI采用國家標準規定的96。由于ArcGIS WMTS接口實現均遵循OGC WMTS標準，導致ArcGIS通過WMTS接口訪問天地圖時，圖片物理尺寸變大，使得地圖看上去向右下方偏移。找出了偏移的原因，就可以有針對性地對ArcGIS接口進行擴展，實現對天地圖的訪問。當地圖控件的范圍改變時，能夠獲取當前范圍的信息，那么只要把左上角和右下角之間的瓦片全部按順序顯示出來就行了。擴展前，需要了解天地圖服務的一些參數，包括比例尺、分辨率、起始點、地圖范圍的具體數值，再通過擴展TileMapLayer（ArcGIS訪問切片服務的基礎類），就可以訪問天地圖了。

4.2 路線導航功能

用戶可以通過系統查詢到達目的地的最適合路線，支持公交導航與駕車導航，用戶需要輸入起始點、終點與導航方式。起始點可以通過網絡點位、GPS定位、手動輸入、地圖點選獲得，終點可以通過手動輸入、地圖點選得到，導航方式支持公交導航（提供少時間、少換乘、少步行、少坐地鐵優先原則導航）、駕車導航（提供少走高速公路、少時間優先原則導航）。

4.3 資料管理功能

用戶可以利用資料管理功能對城市規劃管理在線同步資料庫的數據（項目資料文檔、合同文本、規劃圖紙、規劃法律法規等內容）進行下載、瀏覽、編輯、刪除等操作。系統的公文包管理功能支持用戶對離線文檔、圖片、視頻、統計報表等數據進行瀏覽，同樣支持shp格式矢量地理空間數據的疊加顯示功能和在線瓦片地圖的下載功能。

4.4 查詢功能

查詢功能主要包括語音查詢、屬性查詢和空間查詢，系統支持模糊查詢、由空間信息查詢屬性信息、由屬性信息查詢空間信息以及根據各種條件進行綜合查詢，查詢結果在地圖中高亮顯示。

4.5 規劃管理功能

規劃管理模塊是本系統的核心模塊，其主要功能組成如下：

1）圖層屬性瀏覽與圖層配置。用戶可以瀏覽離線矢量地理空間數據的屬性信息，并進行填充顏色、符號、線型、關聯的附件資料等屬性的配置。

2）現場拍照、標注。用戶對于違法或可疑的地物點進行拍照取證，并將照片與相應的地物要素相關聯，同時可以進行文字標注，點擊地物要素進行查看或修改圖片。

3）疊置分析。將同一比例尺、同一區域的兩組或多組圖形要素的數據文件進行疊置得到新的圖形和新的屬性統計數據。

4）專題分析。用戶可以選擇所需的專題數據進行統計分析，系統支持柱狀或餅狀統計圖形式的顯示并渲染到地圖，生成相應的圖例形成專題圖，表現當前區域內的規劃狀況，便于進一步實施規劃管理工作。專題分析功能如圖4所示。

圖4 專題分析功能界面

5 結 語

本文綜合GIS、數據庫、3G網絡等技術，基于ArcGIS API for iOS實現了城市規劃系統，為室外作業提供了一種可行模式。規劃工作者可通過移動GIS設備圖形化的瀏覽、查詢、編輯、統計分析城市規劃信息，及時有效地掌握規劃項目的狀況、指揮工作、匯報工作，進一步提升城市規劃的工作質量與效率。本系統經過測試，表現出良好的穩定性與實用性，可以進行推廣使用。

[1] 何齡修.移動GIS開發及在城市勘測中的應用[J].城市勘測,2012(1):16-19

[2] 徐錫珍. Mobile GIS技術在災害數據采集中的應用[J].國際地震動態,2011(5):33-38

[3] 吳雨光,何琳.Mobile GIS在林火應急管理系統中的應用研究[J].林業調查規劃,2010,35(3):15-19

[4] 鄧仕虎,徐文卓.基于移動GIS的城鄉規劃監察執法信息系統[J].地理空間信息,2012,10(3):130-133

[5] 沈百玲. ArcGIS Server體系結構和開發簡介[M].北京:ESRI中國（北京）有限公司,2004

[6] 賀俊偉,孟衛,周冬梅.移動GIS在城市規劃中的應用[J].地理空間信息,2011,9(1):97-99

[7] 胡志明.基于ArcGIS for iOS 的移動GIS開發研究[D].上海:華東師范大學,2012

[8] 董春游,姜成志,趙福軍.基于GIS城市規劃智能管理信息系統研究[J].遼寧工程技術大學學報,2012,23(3):319-320

P208

B

1672-4623（2016）03-0080-03

10.3969/j.issn.1672-4623.2016.03.025

張軒瑞，碩士，主要研究方向為地理信息系統的開發與應用。

2014-04-14。