基于移動GIS的測繪系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

賀軍政,毛奎中,林均玲

(1.深圳市勘察測繪院有限公司,廣東 深圳 518028;2.山東省蓬萊市測繪院,山東 蓬萊 265600;3.山東省蓬萊市城市建設檔案館,山東 蓬萊 265600)

基于移動GIS的測繪系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

賀軍政1,毛奎中2,林均玲3

(1.深圳市勘察測繪院有限公司,廣東 深圳 518028;2.山東省蓬萊市測繪院,山東 蓬萊 265600;3.山東省蓬萊市城市建設檔案館,山東 蓬萊 265600)

隨著智能手機的逐漸普及和ARCGISMobile技術的不斷發(fā)展,在無線通信技術的支撐下,為測繪行業(yè)建立基于移動 GIS的測繪系統(tǒng)創(chuàng)造了條件。以智能手機為載體,基于ARCGISMobile與無線通訊技術相結合,在智能手機平臺上實現(xiàn)移動GIS測繪系統(tǒng),為外業(yè)地理信息數(shù)據(jù)采集提供了方便條件,經(jīng)試用效果良好。

智能手機;ARCGISMobile;移動GIS;GPS

傳統(tǒng)上,將空間信息帶到野外是通過紙質(zhì)地圖。信息收集是通過紙質(zhì)地圖,使用鉛筆或鉛筆繪制草圖,在野外作業(yè)人員返回到辦公室后將信息輸入到GIS或CAD系統(tǒng)。野外普查,通常是通過紙質(zhì)報表來完成,在野外填寫,返回辦公室錄入到數(shù)據(jù)庫,再整合成 GIS信息數(shù)據(jù)庫。這種傳統(tǒng)作業(yè)方法導致了信息的重復輸入,不僅效率低下,而且容易產(chǎn)生錯誤。

近些年掌上電腦、智能手機、平板電腦等移動設備的飛速發(fā)展,加之嵌入式技術、GPS技術和無線通信技術的支撐,還有ESRI推出的基于移動設備的解決方案ARCGISMobile,推動GIS向移動應用方向發(fā)展,通過對ARCGISMobile開發(fā)應用,野外作業(yè)人員可以方便瀏覽地圖,收集和存儲空間及屬性信息,保持與服務總部的信息同步,極大的縮短了傳統(tǒng)的作業(yè)流程,保持了信息的時效性。

整合智能手機、GPS、ARCGISMobile、SM S(短信業(yè)務)等技術,可以實現(xiàn)移動測繪 GIS,實現(xiàn)野外移動作業(yè),降低成本,提高生產(chǎn)效益。

1 智能手機、ARCGISMobile介紹

智能手機就是一部像電腦一樣可以通過下載安裝軟件來拓展手機基本功能的手機。

智能手機基本配置包括:①高速度處理芯片;②大存儲芯片和存儲擴展能力;③面積大、標準化、可觸摸的顯示屏;④攝像頭至少300萬像素;⑤支持播放式的手機電視;⑥支持 GPS導航;⑦操作系統(tǒng)支持新應用的安裝;⑧配備大容量電池,并支持電池更換;⑨智能化操作。智能手機操作系統(tǒng)主要包括:①Window s Mobile操作系統(tǒng);②Sysmbian(賽班)操作系統(tǒng);③Linux操作系統(tǒng);④Android操作系統(tǒng)等。

智能手機的高性能配置及無線網(wǎng)絡技術為實現(xiàn)移動GIS系統(tǒng)提供了基本條件。

ARCGISMobile是ESRI公司在2008年推出新一代移動GIS開發(fā)包,它主要的優(yōu)點是基于微軟最新的.NET Compact Framewo rk平臺,能夠提供強大的數(shù)據(jù)同步應用和開發(fā)定制支持,可被用于在智能手機、UM PC等智能設備上創(chuàng)建和部署專業(yè)移動GIS應用。這些應用支持與ARCGIS Server的無線同步、GIS數(shù)據(jù)復制和野外在線編輯。除了支持在線應用外,ARCGIS Mobile也支持離線應用,這種靈活的模式使ARCGIS Mobile應用在移動環(huán)境下有著非常好的伸縮性。

ARCGISMobile除了即用的ARCGIS Mobile App lication,還包括一套粗粒度的開發(fā)類庫,可以在微軟的Visual Studio.net環(huán)境中構建客戶化Mobile應用。ARCGIS Server Mobile SDK的本質(zhì)是一套構建集中式應用程序來呈現(xiàn)、普查、收集以及在野外編輯、儲存空間信息的開發(fā)框架?；贛obile SDK可以構建各種應用,例如設備地圖、建筑普查等等。

通過研究以上智能手機的功能,基于ARCGIS Mobile的移動 GIS技術,整合 ARCGIS Mobile、GPS及無線網(wǎng)絡等技術,可以實現(xiàn)以下功能:

1)查詢?yōu)g覽空間數(shù)據(jù)和屬性信息;

2)接收 GPS信號并定位、獲取位置坐標,記錄軌跡,路線導航和監(jiān)控追蹤等;

3)能夠編輯點、線、面等空間要素,能夠與服務器實現(xiàn)無線同步和實時交互;

4)支持多種空間數(shù)據(jù)格式,可以訪問 WM S、W FS等符合OGC標準的數(shù)據(jù)源;

5)查詢結果短信發(fā)送。

2 移動測繪GIS系統(tǒng)

2.1 系統(tǒng)建設目的

測繪行業(yè)中,野外工作人員在野外作業(yè)時經(jīng)常發(fā)生諸如放樣時所帶資料控制點遭到破壞導致無法放樣;與甲方在野外看現(xiàn)場時,沒帶資料或少帶了資料而無法標注指定范圍;在空曠地區(qū)進行外業(yè)作業(yè)時,沒有參照物增加尋找目的地的困難等等。針對這些問題,設計基于移動 GIS的測繪系統(tǒng),可以實現(xiàn):①建立緩存數(shù)據(jù)訪問 GIS數(shù)據(jù)庫,數(shù)據(jù)庫包括:街道、控制點、建筑物;②通過空間查屬性、屬性查空間方式隨時方便查詢信息數(shù)據(jù);③利用內(nèi)置GPS實現(xiàn)空間定位;④查詢信息和GPS定位信息可以通過短信方式發(fā)送或保存為文本文件。

2.2 系統(tǒng)功能

移動測繪 GIS系統(tǒng)是以深圳市轄區(qū)內(nèi)的建筑物、街道行政區(qū)、控制點、路網(wǎng)圖等空間基礎地理信息為載體,融移動設備(本系統(tǒng)是操作系統(tǒng)為W indow s Mobile的智能手機)技術、GIS技術、GPS技術、SM S技術、數(shù)據(jù)庫技術于一體,儲存和處理空間信息的信息系統(tǒng)。系統(tǒng)主要功能模塊如表1所示。

表1 系統(tǒng)主要功能

2.3 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境

2.3.1 Mobile設備要求

ARCGISMobile9.3版本目前僅支持Window s Mobile平臺,具體支持的智能設備平臺有:

2.3.2 Mobile開發(fā)資源要求

根據(jù)Mobile要求和實際情況,本系統(tǒng)采用的設備和開發(fā)資源是:基于Window s Mobile 6的 H TC智能手機,Visual Studio 2008,Window s Mobile 6 SDK,Window s Mobile Device Center。

2.4 系統(tǒng)地圖數(shù)據(jù)

ARCGISMobile應用程序可以通過網(wǎng)絡保持與服務總部的信息同步,也支持下載到智能設備本地的緩存中的數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)采用的是在設備本地的緩存中的數(shù)據(jù)。

緩存地圖數(shù)據(jù)首先用A rcM ap配置好地圖數(shù)據(jù),包括地圖顯示比例、顯示順序、標注、要素分層等,并保存為＊.m xd文檔,如圖1所示。

圖1 地圖數(shù)據(jù)

然后用A rcCatalog的GIS Servers發(fā)布設計好的地圖文件。

再用A rc Toolbox的Mobile Tools工具生成緩存地圖數(shù)據(jù)。在A rcCatalog中創(chuàng)建地圖服務時,在服務類型中,一定要勾上“Mobile Data Access”一項,建立的地圖服務支持ARCGISM obile應用。

2.5 系統(tǒng)關鍵技術

2.5.1 ARCGISMobile技術

ARCGISMobile SDK是開發(fā)類庫,開發(fā)過程中的核心控件包括:①Map;②MobileService;③Zoom In、Zoom out以及 Pan;④Selection M apAction;⑤GPS File和 GPS Serial Po rt Connection;⑥GPSDisp lay;⑦Scalebar。詳細了解和應用這些核心控件和類庫,就可以很快構建一個Mobile GIS應用程序。

本系統(tǒng)用了 M ap、MobileService、Zoom In、Zoom out以及Pan控件,實現(xiàn)了地圖瀏覽功能,如放大、縮小、移動。

2.5.2 GPS技術

GPS定位功能有很多實現(xiàn)方法:①使用ARCGISMobile SDK是開發(fā)類庫中的 GPS控件和類庫;②使用微軟的GPS Intermediate Driver(GPS中間驅(qū)動程序);③直接讀取硬件信息,設置端口和波特率。

以上3種方法,第2種開發(fā)起來最為容易。GPS Intermediate Driver在 Window s Mobile 5/6 SD K自帶且是開源的,用戶使用起來只要關心幾個函數(shù)和事件即可以,如Gps.Open()、Gps.Close()。

在使用GPS定位方面,如果地圖是地方坐標系統(tǒng)的話,開發(fā)人員還要實現(xiàn)WGS84坐標轉(zhuǎn)換為地方坐標系統(tǒng)功能。

2.5.3 SM S技術

短信發(fā)送是手機的基本功能,利用此功能可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。從 WM 5.0開始,微軟在.NET Compact Framewo rk中提供了豐富的托管類庫,以支持對智能設備上的電話、短信和聯(lián)系人等進行二次開發(fā)。利用 Pocket Outlook類所提供的 Appointment(約會)、Task(計劃)、Contact(聯(lián)系人)、短信和郵件的操作,可以實現(xiàn)查詢數(shù)據(jù)結果短信發(fā)送功能,缺點是無法保存發(fā)送報告。

本系統(tǒng)開發(fā)短信發(fā)送是直接采用智能設備系統(tǒng)短信命令發(fā)送,并保存了發(fā)送報告,實現(xiàn)代碼如下:

System.Diagnostics.Process.Start(@"W indow s mail.exe",string.Format("-service" SM S" -to"" -body"{0}"",this.text-Box1.Text));

2.6 系統(tǒng)成果

基于移動GIS的測繪系統(tǒng)現(xiàn)為1.0版,系統(tǒng)功能包括兩個菜單和一個工具欄,菜單一個是“地圖”,一個是“GPS”,前者是對緩存數(shù)據(jù)的查詢操作,后者是GPS實時定位。圖2～圖5為本系統(tǒng)的幾個界面截圖。

圖2 圖形顯示

功能介紹:

1)圖上坐標:鼠標點擊圖上位置,得到圖上位置坐標;

2)圖上圖幅:鼠標點擊圖上位置,得到圖上位置深圳1∶1 000圖幅號;

3)坐標定位:通過坐標定位到圖上位置;

4)屬性定位:通過建筑名稱定位圖上位置,支持模糊查詢;

5)圖幅號定位:通過深圳1∶1 000圖幅號定位到圖上位置;

6)控制點查詢:查詢控制點坐標高程信息,支持模糊查詢,查詢結果可以通過圖5界面保存數(shù)據(jù)和短信發(fā)送;

7)圖上控制點提取:瀏覽圖上控制,并點擊提取控制點信息,提取結果可以通過圖5界面保存數(shù)據(jù)和短信發(fā)送;

8)GPS定位:打開或關閉GPS設備;

9)GPS當前信息:顯示GPS接受的當前位置的深圳坐標和圖幅號;

10)記錄GPS坐標:根據(jù)提示記錄 GPS經(jīng)緯坐標,結果可以通過圖5界面保存數(shù)據(jù)和短信發(fā)送;

11)記錄GPS坐標:根據(jù)提示記錄 GPS深圳坐標,結果可以通過圖5界面保存數(shù)據(jù)和短信發(fā)送。

3 結束語

研究智能手機、GPS、ARCGIS Mobile和無線網(wǎng)絡技術,整合ARCGISMobile、GPS和無線網(wǎng)絡技術,實現(xiàn)了一定功能移動測繪 GIS系統(tǒng),達到移動辦公目的。本系統(tǒng)具有攜帶方便、處理速度快、數(shù)據(jù)無線共享、GPS自助導航等特點,系統(tǒng)的應用解決了外業(yè)工作人員的一些實際問題,促進了測繪行業(yè)向移動的發(fā)展。

但移動測繪 GIS系統(tǒng)還有很大的技術空間值得去挖掘和提高,如本系統(tǒng)目前只采用緩存方式解決數(shù)據(jù)源問題,而未采用GPRS無線網(wǎng)絡技術直接訪問服務器數(shù)據(jù)庫;系統(tǒng)未加入編輯、分析等 GIS功能。

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Research and realization of survey system based on mobile GIS

HE Jun-zheng1,MAO Kui-zhong2,L IN Jun-ling3

(1.Shenzhen Geotechnical Investigation&Surveying Institute Co.,L td.,Shenzhen 518028,China;2.Penglai Surveying and Mapping Institute of Shandong Province,Penglai 265600,China;3.Penglai U rban Construction A rchives of Shandong Province,Penglai 265600,China)

W ith the increasing popularity of intelligent mobile telephones and ARCGIS Mobile technology continues to evolve,by suppo rting of the w ireless comm unication technology,it created conditions fo r surveying and mapping industry to establish survey system based on mobile GIS.To take intelligent mobile telephones as the carrier,based on the combination of ARCGISMobile and w ireless communication technology to realize the mobile survey system in the p latform of intelligent mobile telephone,it can facilitate the fieldwork geographic information data collecting,and have good effect by trial.

intelligentmobile telephone;ARCGISMobile;mobile GIS;GPS

P208

A

1006-7949(2010)04-0039-04

2010-04-15

賀軍政(1975-),男,工程師.

[責任編輯:張德福]