移動(dòng)GIS的數(shù)據(jù)組織與管理方式研究

馬駿

摘 要：移動(dòng)地理信息系統(tǒng)（Mobile GIS）近年來得到了迅猛的發(fā)展，大量移動(dòng)GIS應(yīng)用不斷涌現(xiàn)。數(shù)據(jù)的有效組織與管理，是移動(dòng)GIS應(yīng)用系統(tǒng)成功與否的關(guān)鍵。本文對移動(dòng)GIS系統(tǒng)中用到的底圖數(shù)據(jù)、空間數(shù)據(jù)和非空間業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的組織和管理方式進(jìn)行了研究，尤其在開發(fā)過程中如何使用和管理這些數(shù)據(jù)，均做了詳盡的說明。

關(guān)鍵字：移動(dòng)GIS；數(shù)據(jù)；組織管理

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.11.249

1 引言

移動(dòng)GIS是以移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)為支撐，以智能手機(jī)或平板電腦為終端，結(jié)合北斗、GPS或基站為定位手段的地理信息系統(tǒng)，是繼桌面GIS、WEBGIS 之后又一新的技術(shù)熱點(diǎn)[1]。移動(dòng)GIS 是以空間數(shù)據(jù)庫為數(shù)據(jù)支持，地理應(yīng)用服務(wù)器為核心應(yīng)用、無線網(wǎng)絡(luò)為通訊橋梁，移動(dòng)終端為采集和應(yīng)用工具的綜合地理信息系統(tǒng)。伴隨著智能終端和移動(dòng)操作系統(tǒng)的不斷更新與完善，iOS、Android等移動(dòng)平臺(tái)的處理能力日趨強(qiáng)大。以前只有桌面終端甚至工作站才能瀏覽和處理的空間數(shù)據(jù)，移動(dòng)終端也能游刃有余的瀏覽與處理，甚至包括三維模型數(shù)據(jù)。本文將對移動(dòng)GIS系統(tǒng)的空間數(shù)據(jù)組織與管理方式進(jìn)行研究，為移動(dòng)GIS應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。移動(dòng)GIS系統(tǒng)中用到的數(shù)據(jù)大致可分為三類：底圖數(shù)據(jù)、空間數(shù)據(jù)和非空間業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。

2 移動(dòng)GIS的底圖數(shù)據(jù)

地理底圖是GIS系統(tǒng)的骨架和控制的統(tǒng)一地理基礎(chǔ)[2]，在一定程度上決定了系統(tǒng)所能實(shí)現(xiàn)的精度和業(yè)務(wù)的詳細(xì)程度。底圖離線數(shù)據(jù)主要有松散圖片、bundle文件和tpk文件等類型，目前基于ArcGIS Runtime for Android/iOS都可以在移動(dòng)端上離線加載，且實(shí)現(xiàn)方法都已經(jīng)很成熟。以iOS為例，通過AGSLocalTiledLayer離線加載由ArcGIS Desktop輸出的Location.tpk地理底圖。移動(dòng)GIS還可通過移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)在線加載地理底圖。通常地，這些在線底圖由GIS服務(wù)器對外發(fā)布，還是以iOS為例，通過AGSTiledMapServiceLayer在線加載GIS Server對外發(fā)布的切片地圖服務(wù)："http：//192.168.1.100/ArcGIS/rest/services/RoadData/MapServer"；通過AGSDynamicMapServiceLayer加載動(dòng)態(tài)地圖服務(wù)；通過AGSImageServiceLayer加載影像服務(wù)；通過AGSBingMapLayer加載其他GIS Server對外發(fā)布的服務(wù)等。

GIS底圖一直使用金字塔技術(shù)進(jìn)行切圖，使用戶能夠快速訪問指定級(jí)別的地圖或影像[3]。但是在數(shù)據(jù)量比較大尤其覆蓋面增大時(shí)，切片的文件大小急劇增加；當(dāng)任何要素發(fā)生變化時(shí)，費(fèi)時(shí)費(fèi)力的切圖工作要重新開始。矢量切片是一種利用協(xié)議緩沖技術(shù)緊湊的二進(jìn)制格式來傳遞信息，將矢量數(shù)據(jù)以建立金字塔的方式分割成若干個(gè)描述性文件，前端根據(jù)顯示的需要，按需請求不同的矢量瓦片數(shù)據(jù)進(jìn)行繪圖。矢量切片將是以后地理底圖的主流方案[4]。

3 移動(dòng)GIS的空間數(shù)據(jù)

移動(dòng)GIS的空間數(shù)據(jù)也可稱為系統(tǒng)的空間業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，可離線也可在線。離線空間業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)主要存儲(chǔ)方式是Shapefile、JSON、FeatureLayer、嵌入式數(shù)據(jù)庫（如Spatialite）等。得益于ArcGIS對Shapefile文件結(jié)構(gòu)的公開，目前大量成熟可用的第三方代碼支持Shapefile文件讀寫操作。JSON是一種輕量級(jí)且完全獨(dú)立于編程語言的數(shù)據(jù)交換格式，簡潔和清晰的文本層次結(jié)構(gòu)很容易被各種編程語言所實(shí)現(xiàn)，在移動(dòng)GIS中已得到普遍的應(yīng)用。FeatureLayer由ArcGIS提供，無縫支持以ArcGIS Runtime為開發(fā)基礎(chǔ)的移動(dòng)GIS應(yīng)用。Spatialite由SQLite擴(kuò)展而來，成為世界上最小的空間數(shù)據(jù)庫，遵循OGC的Simple Feature Access標(biāo)準(zhǔn)存取空間數(shù)據(jù)，如WKT、WKB、Geometry格式和空間關(guān)系處理。spatialite_gui工具能將諸如Shapefile、CSV、DBF和XLS等格式的數(shù)據(jù)導(dǎo)入Spatialite數(shù)據(jù)庫，并提供SQL工作空間對SQL語句進(jìn)行驗(yàn)證。

類似Spatialite這類空間數(shù)據(jù)庫在移動(dòng)GIS系統(tǒng)中，主要用于組織和存儲(chǔ)與地理位置有關(guān)的空間數(shù)據(jù)及相應(yīng)的屬性描述信息。對于移動(dòng)GIS而言，空間數(shù)據(jù)庫是整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中心。不僅能對空間數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，還為移動(dòng)應(yīng)用提供各種空間位置數(shù)據(jù)，是實(shí)現(xiàn)地理信息服務(wù)的數(shù)據(jù)來源。移動(dòng)空間數(shù)據(jù)庫使得移動(dòng)設(shè)備可以和多種數(shù)據(jù)源進(jìn)行交互，屏蔽固定網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的差異，優(yōu)化查詢條件，如加入空間檢索以后，空間查詢的效率大大提高。

ArcGIS 10.2.2版本以后提供了一個(gè)后綴為“.geodatabase”的Runtime Content文件輸出功能，默認(rèn)關(guān)閉，可通過如圖1所示的方式開啟。該功能可將桌面GIS軟件處理好的數(shù)據(jù)直接輸出。該文件將Geodatabase數(shù)據(jù)格式的系統(tǒng)表在SQLite輕量級(jí)數(shù)據(jù)庫上實(shí)現(xiàn)，為移動(dòng)操作系統(tǒng)提供空間數(shù)據(jù)庫支持。

4 移動(dòng)GIS的非空間業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)

非空間業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)即屬性數(shù)據(jù)，是對空間數(shù)據(jù)屬性的擴(kuò)展，與空間數(shù)據(jù)的一個(gè)或多個(gè)屬性值相關(guān)聯(lián)。屬性數(shù)據(jù)表現(xiàn)了空間實(shí)體的空間屬性以外的其他屬性特征，是對空間數(shù)據(jù)的說明。如一個(gè)城市點(diǎn)，它的屬性數(shù)據(jù)有人口、GDP、綠化率等描述指標(biāo)；城市的若干區(qū)域有地理要素的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)；城市的運(yùn)行產(chǎn)生的各種管理數(shù)據(jù)等等。

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的選擇在相當(dāng)大的程度上決定了系統(tǒng)對GIS數(shù)據(jù)的組織和管理能力。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)確定后，在空間數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與管理中，關(guān)鍵是確定應(yīng)用系統(tǒng)空間與屬性數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)以及空間與屬性數(shù)據(jù)的連接。目前廣泛使用的GIS軟件大多采用空間分區(qū)、專題分層的數(shù)據(jù)組織方法，同樣也適用于移動(dòng)GIS系統(tǒng)。

5 結(jié)束語

數(shù)據(jù)的有效組織與管理，是移動(dòng)GIS應(yīng)用系統(tǒng)成功與否的關(guān)鍵。隨著城市地理空間框架、土地調(diào)查、地理國情監(jiān)測、智慧城市建設(shè)等國家級(jí)項(xiàng)目的開展，與空間數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的非空間業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)呈爆發(fā)式增長，如圖片、語音和視頻等多媒體數(shù)據(jù)也具有了空間屬性。如何組織和管理這些“大數(shù)據(jù)”將成為一個(gè)充滿挑戰(zhàn)和機(jī)遇的研究方向。

參考文獻(xiàn)：

[1]許穎，魏峰遠(yuǎn).移動(dòng)GIS關(guān)鍵技術(shù)及開發(fā)模式探討[J].測繪與空間地理信息，2008（04）：45-47.

[2]張雪伍，李剛.基于MapGis的地理底圖管理系統(tǒng)研究[J].軟件導(dǎo)刊，2005（18）：23-24.

[3]魏磊，張建新.基于ArcGIS Engine無冗余地圖瓦片裁切方法的研究[J].測繪與空間地理信息，2016（05）：146-148.

[4]曾鋒，楊通，趙樞明，姚山.3D矢量模型切片方案評(píng)價(jià)方法[J]. 計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究，2012（09）：3568-3570.